Газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к области аналнтическог(5 приборостроения и может бьп ь использовано для контроля выбросов промышленных .предприятий и автотранспорта п атмосферу, а так- же для контроля технологических про- necc6t3, связанньк с выделением газов,.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 изображена структурная схема газоанализатора, тга фиг. 2 - вариант выполнения зеркал)пного модулятора.

Газоанализатор содержит опт тчес- кую чаоть, выполненную в виде опти- чески сопряженных источника издтуче- ния 1 с отражателем 2, рабочую 3 и опорную А кюветы, диаметры которых равны, поворотное зеркало 5, зерКаЛь- ньш м.одулятор 6, фокусирующую систему 7, оптический фильтр 8 и приемник излучения 9,,и электронную часть, включающую последовательно соединенные предварительный усилитель 10, синхронный фильтр 11, основной усил.и- тель 12, синхронный детектор 13, ин- Terpatop 14 и регистрируюп5ее устройство 15. При этом вход предварительного усилителя 10 соединен с выходом приемника излучения 9. Формирователь 16 импульсрв синхронизации связан с зеркальным модулятором 6, ьыход которого соединен с управляющими входами синхронного фильт ра. 11 и синхронного детектора 13. Зеркальный модулятор 6 выполнен в виде зеркального диска 17 (см. фиг. 2) с расположенными по радиусу вращения отверстиями 18 для пропускания излучения, с обеих сторон каждого из которых содержатся затем- ненные поверхности 19. Протяженность затемненных поверхностей равна диаметру рабочей 3 и опорной 4 кювет

(пунктиром показан диаметр, например, 45 тегральной интенсивности потока из- рабочей кюветы 3), а протяженность лучения, проходящего через опорную отверстия 18 равна протяженности час- кювету 4,являющийся опорным (посто- ти зеркального диска 17, расположен- янным). Нижний уровень, равный двойной амплитуде электрического сигнала, 50 пропорционален уменьшению интенсивности потока излучения, прошедшего

НОИ между -затемненн-ыми поверхностями 19.

По краям зеркального модулятора 6 имеются вырезы 20, протяженность которых равна протяженности промежутков между ними, предназначенные для формирования импульсов синхронизации.

Газоанализатор работает следующим образом.

Излучение от источника излучения 1 с помощью с)тражателя 2 разделяется

55

через рабочую кювету 3, т.е. пропорционален контцентрации исследуемого вещества.

После усиления основным усилителем 12 электрический сигнал поступает на вход синхронного детектора 13, осутцестпляющего днухполупериодное

на два равных потока излучения, которые проходят через рабочую 3 и опорную 4 кюветы. Излучение, прошедшее через рабочую кювету 3, модулируется зеркальным модулятором 6 с помощью отверстий 18 непосредственно (см. фиг. 2), а излучение, прошедшее через опорную кювету 4, отражается от поворотного зеркала 5 и модулируется поверхностью диска 17 зеркального модулятора 6. При этом с помощью затемненных поверхностей 19 устраняются оптические переходные процессы, возникающие обычно при одновременном попадании на приемную площадку приемника излучения 9 потоков излучения, прошедших через рабочую 3 и опорную 4 кюветы.

Промодулированное таким образом излучение направляется фокусирующей системой 7 на приемную площадку приемника излучения 9 через оптический фильтр 8, обеспечивающий выделение из из всего потока излучения необходимого спектрального интервала.

На выходе приемника 9 присутстйу- ет электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна потокам изг лучения, прошедшим через рабочую 3 и опорную 4 кюветы. При отсутствии в рабочей кювете 3 поглощающего вещества амплитуды этих сигналов равны, в противном случае амплитуда электрического сигнала, пропорциональная потоку излучения, прошедшего через рабочую кювету 4, уменьшается.

После незначительного усилия предварительным усилителем 10 электрический сигнал поступает на вход синхронного фильтра 11, изменяющего форму сигнала и увеличивающего соотношение сигнал/щум. На выходе фильтра 11 присутствует сигнал, верхний уровень которого соответствует ин55

через рабочую кювету 3, т.е. пропорционален контцентрации исследуемого вещества.

После усиления основным усилителем 12 электрический сигнал поступает на вход синхронного детектора 13, осутцестпляющего днухполупериодное

313

вьшрямление входного электрического сигнала. Выходной сигнал синхронного детектора после дополнительной фильтрации в интеграторе 14 поступает на вход регистрирующего устройства 15. Управление работой фильтра 11 и синхронного детектора 13 осуществляется с помощью формирователя 16 импульсов синхронизации,жестко связанного с зеркальным модулятором 6 и вы- полненного с одной оптронной парой, расположенной напротив вырезов 20 (см. фиг. 2) зеркального модулятора 6

На выходе формирователя 16 импульсов синхронизации формируется меандр, частота следования которого равна частоте вращения модулятора 6.

В газоанализаторе оптические переходные процессы устраняются выполнением зеркального модуляторй 6 в виде, показанном на фиг. 2, что позволило упростить выполнение электронной части, исключив из нее ряд элемен тов. Кроме того, применение в формирователе 16 ямпульсов синхронизации одной оптронной пары позволяет также упростить его выполнение.

Таким образом, исключение из электронной части газоанализатора ряда элементов позволило повысить его на- дежность в два раза.

Формула изобретения

Газоанализатор, содержащий оптическую часть, включаю1цую оптически сопряженные источник излучения с отражателем, рабочую и опорную кюветы

с JO

|5

0 5

0

5

1164

равных диаметров, поворотное зеркало, зеркальный модулятор, выполненньй в виде зеркального диска с расположен- ньми по радиусу вращения отверстиями для пропускания.излучения и вырезами для формирования импульсов синхронизации, фиксирующую систему, оптический фильтр и приемник излучения, и электронную часть, включающую предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом приемника излучения, последовательно соединенные синхронный фильтр, основной усилитель, синхронный детектор, интегратор и регистрирующее устройство, а также формирователь импульсов синхронизации, связанный с зеркаЛьным модулятором, соединенный с управляющими входами синхронного фильтра и синхронного детектора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности, в зе ркальном модуляторе с обеих сторон каждого отверстия для пропускания излучения содержатся затемненные поверхности, протяженность которых равна диаметру рабочей или опорной кюветы, а протяженность отверстий дпя пропускания излучения и зеркальных поверхностей, расположенных между затемненными поверхностями равны, при этом длина вырезов для формирования да1пульсов синхронизации равна протяженности промежутков между ними, причем выход предварительного усилителя связан с информационным входом синхронного фильтра, а управляющие входы синхронного фкпьтра и синхронного детектора соединены между собой.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано дпя контроля выбросов промышленных пpe и pиятий и автотранспорта в атмосферу. Цель изобретения - повьшение надежности, достигаемой за с:чет упрощения выполнения электронной части газоанализатора. При модуляции зеркальным модулятором 6 потоков излучения, прошедших через рабочую и опорную кюветы, оптические переходные процессы устраняются с Помощют затемненных поверхностей 19, расположенных по обе стороны от отверстия 18. Протяженность затемненных поверхностей 19 равна диаметру рабочей (опорной) кюветы. Протяженность отверстия 18 для модуляции потока излучения рабочего канала равна протяженности части зеркального диска 17 модулятора 6, заключенной между затемненными по верхностями 19. С помощью части зеркального диска 17 модулируется поток излучения опорного канала. Обработка электри шского сигнала на выходе приемника излучения проводится с помощью синхронного фильтра и синхронного детектора. Опорные сигналы для них снимаются с: выхода формирователя импульсов синхронизации, связанного с зеркальньм модулятором 6 посредством оптронной пары, расположенной напротив вырезов 20, протя- женность которых рявНа протяженности промежутков между ними. 11адежность устройства повышается в 2 раза. 2 ил. САЗ

futr

19

17

Фи.г.2

Редактор О.Филиппова

Составитель Н.Леви Техред А,Кравчук,Заказ 2571 i Тираж 412Подписное

ВИНИТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5

Мроизподственно-полигрёфическое предприятие, г,. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар