Газоанализатор Советский патент 1985 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к технике газового анализа и может быть использовано, например, для определения содержания метана в газовой среде, в том числе в атмосфере шахт или промьгашенных районах нефте- и газодобывающих предприятий. Целью изобретения является повышение точности, чувствительности температурной стабильности газоанализатора . На чертеже приведена структурная схема газоанализатора. В качестве источника 1 излучения используют излучающий диод с торцовым выводом излучения, выполненньш на основе двух идентичных р-п переходов в одном кристалле. Кювета 2 состоит из двух смежных отсеков, изолированных друг от друг сапфировым окном. В одном из отсеков кюветы размещены источник 1 и приемник 3 излучения, а второй используется для напуска анализируемой газовой смеси.Кроме того, в обоих отсеках помещены по одному сферическому зеркалу (соответственно 4 и 5), причем источник 1 излучения размещен в фокальной плоскости зеркала 4, а приемник 3 излучения - в фокальной плоскости зеркала 5. Такое расположение элементов в кювете обеспечивает двухкратное прохождение излучения через кювету с анализируемым газом, что в совокупности со средствами юстировки (зеркал 4 и 5) приводит к увеличению порога чувствительности газоанализатора. Электронная схема газоанализатора включает усилитель 6, резонансный усилитель 7,синхронные детекторы 8 и 9, логарифмические усилители 10 и 11, схему 12 вычитания, масштабный усилитель 13, схему 14 коррекции нуля,регистрирующий прибор 15 иблокпитания источника 16 излучения. Импульсное питание подается с блока 16 питания источника излучения попеременно на рабочий и эталонный р-п переходы источника 1 излучения, которые излучают на одной и той же длине волны 3,32 мкм. Излучение эталонного р-ц перехода проходит кювету 2 без поглощения радиации (этот отсек кюветы откачан до вакуума 10 торр), а излучение смежного рабочего p-Vi перехода через сапфировое окно поступает в другой отсек кюветы 2 и поглощается измеряемым газом. Поток излучения, поступающий на приемник 3 излучения, пропорционален пропусканию метана в анализируемой смеси при излучении рабочего Р- П перехода и пропорционален пропусканию сравнительного канала оптической схемы потока радиации источника 1 излучения при излучении эталонного р-ц элемента. Сигналы, снимаемые с приемника 3 излучения, усиливаются усилителем 6, резонансным усилителем 7 и поступают на синхронные детекторы 8 и 9 для разделения сигналов на рабочий и эталонный и преобразования их в напряжение, соответствующее изменению оптической плотности в рабочем канапе. Управление синхронными детекторами 8 и 9 осуществляется электрическими импульсами, синхронизированными с импульсами питания излучающих р-м элементов источника 1., Далее эти сигналы усиливаются логарифмическими усилителями 10 и 11 и поступают на схему вычитания 12, в которой осуществляется вычитание рабочего напряжения из эталонного. С выхода схемы 12 вычитания сигнал, пропорциональный концентрации исследуемого газа, поступает на масштаб- . ный усилитель 13, а затем - на регистрирующий прибор 15. В газоанали-. заторе предусмотрена также схема 14 коррекции нуля. Применение такого газоанализатора позволяет, с одной стороны, увеличить чувствительность измерений за счет двухкратного прохождения рабочего излучения через отсек кюветы 2 с анализируемым газом, а с другой увеличить точность измерений путем увеличения соотношения сигнал - шум схемы. Температурная стабильность на регистрирующем приборе 15 обеспечивается применением излучающего диода, состоящего из двух идентичных р- h элементов, излучающих на одной длине волны и обладающих поэтому одинаковым температурным и временным уходом.

ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные излучающий диод, выполненный из двух р-п-переходов, размещенных в едином корпусе, и приемник излучения, расположенные в кювете для исследуемой газовой смеси, электронную схему выделения полезного сигнала, подключенную к приемнику излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и температурной стабильности газоанализатора, р-и -переходы излучающего диода выполнены идентичными в одном и том же кристалле, кювета разделена прозрачной для излучения перегородкой на два отсека, один из которых предназначен для исследуемой газовой смеси, торцовые стенки кюветы выполнены в виде сферических или параболических отражателей, фотоприI емник и диод, излучающий в противоположные стороны, размещены во вто(Л ром отсеке кюветы, свободном от с исследуемой газовой смеси, при этом диод расположен в фокусе отражателя первого отсека, а фотоприемник в фокусе отражателя второго отсека.. 00 00 а