Оптический измеритель концентрации газа Советский патент 1987 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технике измерения газовых примесей в атмосфере и контроля загрязнения окружающей среды,

Известно устройство для измерения концентрации газовых примесей в атмосфере в котором используется метод дифференциальногопоглощения света внутри и вне полос поглощения снета. Для выделения рабочих участков спектра применяется диспергирующая система в виде монохроматора с призмой или дифракционной решеткой и щелью. Недостатками устройства являются низкая точность измерений из-за зависимости результатов измерений от однородности освещения входной щели, а также сложность измерителя .

Ближайщим техническим решением к предложенному является оптический измеритель концентрации газа, содержащий коллиматор, диспергирующую систему, устройство для перестройки рабочих участков спектра и фотодетектор.

Недостатками этого измерителя являются низкая точность измерений вследствие чувствительности к неоднородности освещения входной щели и влиянию посторонних газов и, кроме того, сложность конструкции.

Цель изобретения - увеличение точности за счет вьщеления гармонической составляющей спектральных полос поглощения исследуемого газа, увеличение надежности и упрощение конструкции за счет устранения подвижных частей.

Указанная цель достигается тем, что в оптическом измерителе концент.рации газа, содержащем коллиматор, диспергирующую систему, устройство для перестройки рабочих участков спектра и фотодетектор, диспергирующая система и устройство для перестройки спектральных полос пропускания выполнены в виде интерференционно-поляризационного светофильтра, состоящего из двух скрещенных между собой и разнесенных по оптической оси измерителя поляризаторов, между которыми размещена двоякопреломляющая пластина с осью, ориентированной перпендикулярно оптической оси измерителя, и вторая пластина с оптической осью, ориентированной параллельно оптической оси измерителя, изготовленная из двоякопреломляющего

кристалла, один из злектрооптических козффициентов которой К , K,,i , , отличен от нуля, и снабженная управляющими электродами, соединенными с генератором периодически изменяющегося напряжения, амплитуда которого соответствует выделению гармонической составляющей спеткральных полос поглощения.

Техническое решение поясняется чертежом.

По оптической оси измерителя расположены коллиматор 1, поляризатор 2, двоякопреломляющая пластина 3. Оптическая ось пластины 3 перпендикулярна оптической оси измерителя и составляет угол 45 с плоскостью поляризации поляризатора 2. Она выполняет функцию фазовой пластины Вуда, т.е. создает дисперсию фаз световой волны. Толщина пластины выбрана с таким расчетом, чтобы набег фазы между спектральными компонентами, соответствующими максимуму и минимуму поглощения, в исследуемом газе составлял полволны. Пластина 4 выполнена из двоякопреломляющего кристалла, один из электрооптических коэффициентов которого, К

5-2 , К 3 , наприК

41

мер, коэффициент К 63, отличен от нугля. Оптическая ось пластины 4 ориентирована параллельно оптической оси измерителя. На световых гранях .эта пластина снабжена электропроводными светопрозрачными электродами 5 и 6 и выполняет функцию управления в ячейке Поккельса. При подключении к электродам электрического напряжения эта пластина вносит разность фаз, складывающуюся с разностью фаз, создаваемой пластиной 3, настройка интерференционно-поляризационного фильтра по длине волны измеряется.

За пластиной 4 с электродами 5 и 6 установлен поляризатор 7, скрещенный с поляризатором 2.

За поляризатором 7 установлен интерференционный светофильтр 8 или пластина из цветного стекла, выполняющая функцию ацодизации спектра. За интерференционным светофильтром 8 установлен фотоумножитель 9, соединенный с узкополосньм усилителем 10, синхродетектором 11 и индикатором 12, Источник питания 13 охвачен обратной связью по среднему значению анодного тока фотоумножителя 9. Переменное напряжение на электроды

ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА, содержащий коллиматор, диспергирующую систему, устройство для перестройки рабочих участков спектра и фотодетектор, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности за счет выделения гармонической составляющей спектральных полос поглощения исследуемого газа, увеличения надежности и упроще1 2 3 1 Т 8 ния конструкции за счет устранения подвижных частей, диспергирующая система и устройство для перестройки спектральных полос пропускания выполнены в виде интерференционно-поляризованного светофильтра, состоящего из двух скрещенных между собой и разнесенных по оптической оси измерителя поляризаторов, между которыми размещена двоякопреломляющая пластина с осью, ориентированной перпендикулярно оптической оси измерителя, и вторая пластина с оптической осью, ориентированной параллельно оптической оси измерителя, изготовленная из двоякопреломляющего кристалла, один из электрооптических (Л коэффициентов которой К, Kjj, К отличен от нуля, и снабженная управляющими электродами, соединенными с генератором периодически изменяющегося напряжения, амплитуда которого соответствует вьщелению гармонической составляющей спектральных полос поел глощения. о о 1