Оптико-акустический газоанализатор Советский патент 1985 года по МПК G01N21/61 

1 Изобретение относится к аналитическому приборостроению для газовог анализа. Известны оптико-абсорбционные га зоанализаторы, содержащие источник излучения, модулятор, измерительную кювету, приемник излученик с двумя газонаполненными приемными камерами, разделенными конденсаторным мик рофоном в качестве чувствительного элемента, и электронно-измерительно устройство . Недостаток известных газоанализ торов - их сравнительно невысокая точность, обусловленная некомпенсированным влиянием нагрева входных окон приемника исследуемым излучением . Наиболее близким к изобретению я ляется оптико-акустический газоанал затор, содержащий расположенные пос довательно источник излучения, изме рительную кювету, лопастной модулятор и приемник излучения с двумя ра положенными в оптической последовательности газонаполненными приемными камерами, воспринимающими излуче ние через окна, выполненные в виде подобных, имеющих различные площади фигур 2 . Недостаток данного устройства обусловлен низкой точностью анализа, обусловленной наличием остаточного сигнала приемника вследствие неустраненной расфазировки сигналов приемных камер. Цель изобретения - повышение точности анализа путем устранения расфаэировки сигналов приемных камер. Цель достигается тем, что в оптико-акустическом газоанализаторе, содержащем расположенные последовательно источник излучения, измерительную кювету, лопастной модулятор и приемник излучения с двумя расположенными в оптической последовательности газонаполненными приемными камерами, воспринимающими излучение через окна, вьшолненные в виде подобных, имеющих различные площади, фигур, окна камер выполнены в виде расположенных эксцентрично фигур, а приемник излучения выполнен с возможностью плавного поворота вокруг оси, проходящей через центр одного из окон. 7 На фиг. 1 схематически изображен газоанализатор; на фиг. 2 - вид на модулятор и приемник со стороны источника излучения. Газоанализатор содержит источник 1излучения, измерительную кювету 2с выходным окном 3, лопастной модулятор 4, вращающийся вокруг оси 5, приемник 6 излучения с расположенными в оптической последовательности газонаполненными приемными камерами 7 и 8, закрытыми окнами 9 и 10 и отеделенными друг от друга окном 11, конденсаторным микрофоном 12, отражателем 13 и поглотителем 14 излучения, электронно-измерительное устройство 15. Модулятор 4 вращается в направлении, указанном стрелкой, и имеет лопасти и прорези, выполненные в виде одинаковых секторов так, что большее окно 9 приемной камеры 7 окаэьгеается вписанным в них (фиг. 2). Окна 9 и II расположены эксцентрично, так что центр окна 11 второй по ходу излучения камеры 8 смещен относительно центра окна 9 камеры 7. При этом окна 9 и 11 имеют точку касания. Приемник 6 выполнен с возможностью плавного поворота в режиме настройки относительно оси, проходящей через центра окна 9. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, когда в измерительной кювете 2 отсутствует анализируемый компонент, с помощью плавного перемещения отражателя 13 вдоль окна 10 осуществляют балансировку амплитуд давлений, развиваемых в приемных камерах 7 и 8. Устранение расфазировки сигналов камер 7 и 8, обусловленной неодинаковостью их объема, осуществляют поворотом приемника 6 относительно оси, проходящей через центр окна 9, на определенньй угол « в ту или иную сторону от оси; при повороте приемник 6 центр окна I1 второй камеры 8 перемещается по окружности, имеющей радиус, равный разности радиусов rj и г окон 9 и 11, так что обеспечивается сдвиг фаз у колебаний давлений в камерах 7 и 8, обусловленный эксцентричным расположением окон 9 и 11. При допущении, что сигналы камер подобны, сдвиг фаз их первых гармоник равен V J. (гд-Гг ) sin ос , 2 R-(r/-r,) COSO.

3

где R - расстояние между центр;1ми модулятора 4 и окна 9.

При повороте приемника 6 по часовой стрелке обеспечивается запаздывание по фазе сигнала камеры 7, а против часовой стрелки - запаздывание сигнала камеры 8.. Максимальный сдвиг фаз колебаний в камерах 7 и 8 ПЩ1 повороте приемника 6 равен j

( 7 таи , а угол01;фо1х поворота приемника 6, -обеспечивающий этот сдвиг фаз, равен arccos . При попадании в измерительную кювету анализируемого компонента интенсивность поступающего в приемник 6 излучения уменьшается, причем его уменьшение приходится на центр поглощения газа в приемнике 6, вслед532774

ствие этого доля поглощенного в камере 7 потока излучения уменьшается а поглощенного в камере 8 остается практически постоянной. Возникающий 5 при этом разбаланс сигнала приемника 6, снимаемого с конденсаторного микрофона 12, регистрируется электронно-измерительным устройством 15.

10 Использование предлагаемого газоанализатора позволяет повысить точность анализа за счет устранения расФазировки сигналов приемных камер и более простыми средствами обеспечить оптимальную иастройку газоанализатора, избирательиость анализа при этом повьшается,более, чем на поряд к.

ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий расположенные последовательно источник излучения, измерительную кювету, лопастной моду.лятор и приемник излучения с двумя расположенными в оптической последовательности газонаполненными приемными камерами, воспринимающими излучение через окна, выполненные в виде подобных, имеющих различные площади, фигур, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности анализа, окна камер выполнены в виде расположенных эксцентрично фигур, а приемник излучения вьтолнен с возможностью плавного поворота вокруг оси, проходящей через центр одного из окон.

Фиг.1