Оптический газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к области налитического приборостроения и моет быть использовано для контроля выбросов промышленных предприятий автотранспорта в атмосферу, а таке для контроля технологических про-, цессоЕ, связанных с выделением г азо- образных веществ.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема оптического газоайализато- ра| на фиг. 2 показано взаимное расположение дисков первого и второго модуляторов уравнительного устройства.

Устройство содержит первый источник излучения 1 с отражателем 2, уравнительное устройство 3, выполненное в виде первого 4 и второго 5 модуляторов, расположенных в опорном канале, рабочую 6 и .опорную 7 кюветы, зеркальньй модулятор 8, оптический фильтр 9, приемник излучения 10J.фазочувствительный усилитель-выпрямитель 115 суммирующее устройство 12 источник питания 13 и формирователь опорных импульсов, содержащий второй источник излучения 15 и первый 16 и второй 17 фотоэлементы, фазометр 18 и регистрирующее устройство 19..

Первый 4 и второй 5 модуляторы уравнительного устройства 3 выполнены в виде одинаковых дисков 20 и 21 (см. фиг. 2),приводимых во вращение первым 22 н вторым 23 двигателями.

Устройство работает следующим образом.

. Излучение от первого источника 1 отражателем 2 разделяется на два потока, один из которых проходит через рабочую кювету 6 и модулируется зеркальным модулятором 8, а второй поток модулируется с высокой чацтотой первым 4 и вторым 5 модуляторами уравнительного устройства 3, после чего проходит через опорную кювету 7 и еще раз модулируется (с более низкой частотой) зеркальным модулятором 86 Промодулированные потоки проходят, через оптический фильтр 9 и фокусируются на приемную приемника излучения 10, преобразующего световые потоки в электрический сигнал. С помощью фазочувствительно- го усилителя-выпрямителя 11 осуществляется синхронная с частотой преры

5

5

0

5

0

5

0

5вания потоков излучения зеркальным модулятором 8 обработка полезного сигнала,, благодаря чему на его вьпсо- де появляется постоянное напряжение, уровень которого пропорционален разности интенсивностей потоков излуче - НИН рабочего и опорного каналов. Это напряжение подается на первый вход суммирующего устройства 12, на второй вход которого подается постоянное напряжение с выхода источника питания 13, являющееся также напряжением питания первого двигателя 22. При этом питание второго двигателя 23 осуществляется постоянным напряжением, снимаемым с выхода суммирующего устройства 12 и равным сумме выходных напряжений источника питания 13 и фазочувствительности усшти- теля-выпрямителя 11 .

В отсутствие поглощающего вещества в рабочей кювете 6 сигнал на выходе фазочувствительного усилителя- выпрямителя 11 устанавливается равным нулю, частоты вращения цервого 4 и второго 5 модуляторов уравниваются, а их фазовый сдвиг также делается равным нулю. Таким образом, нулевой сигнал па выходе фазометра 18 будет соответствовать нулевой концентрации, поглощающего вещества в рабочей кювете 6,

При появлении в рабочей кювете вещества, поглощающего падающее на него Излучение в полосе пропускания оптического фильтра 9, выходной сигнал фазочувствительного усилителя- . выпрямителя 11 изменяется, что приводит к изменению скорости вращения второго 5 модулятора. Это изменение скорости вращения вызывает появление фазового сдвига между первым 20 и вторьм 21 дисками (см. фиг. 2), приводящего к уменьшению светового потока в опорном канале на величину,рав- ную поглощению потока в рабочем канале, При равенстве этих потоков на выходе ; фазочувствительного усилителя-вьшря- мителя 11 вновь устанавливается нулевое значение. Информация о фазовом сдвиге фиксируется с помощью формирователя 14 опорных импульсов следующим образом Световой поток от второго источника излучения 15 модулируется первым 4 и вторым 5 модуляторами уравнительного устройства 3. Про- модулированный световой поток преобразуется с помощью первого 16 и второго 17 фотоэлементов в пропорциональные электрические сигналы, которые поступают на первый и второй входы фазометра 18, который измеряет разность фаз между этими сигналами.

Таким образом, каждому значению концентрации поглощающего вещества в рабочей кювете 6 соответствует определенная величина выходного напряжения фазометра 18, контролируемого с помощью регистрирующего устройства .19.

В отличие от компенсационных схем газоанализаторов, использующих в качестве уравнительных устройств различные заслонки, предлагаемое устройство позволяет избавиться от вносимых в измерения погрешностей, обусловленных неравномернос-гью распределения светового потока по сечению опорного канала, и за счет этого повысить точность измерения приблизительно в 5 раз.

ФормуЛ|а изобретения

25 мирователь опорных импульсов выполнен в виде оптически связанных через диски первого и второго модулятора уравнительного устройства второго источника излучения и первого и второОптический газоанализатор, содержащий оптически связанные первый источник излучения с отражателем, урав- зо го фотоэлементов, выходы которых сое- нительное устройство,рабочую и опор- динены с первым и вторым входом фазо- ную кюветы, зеркальный модулятор, оптический фильтр и приемник излучения, электрический выход которого

метра соответственно, а выход последнего соединен с входом регистрирующего устройства.

соединен с входом фазочувствительно- го усилителя-выпрямителя, а также регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно содержит суммирующее устройство, источник питания, формирователь опорных импульсов и фазометр, при этом

первый вход суммирующего устройства соединен с выходом фазочувствитель- ного усилителя-выпрямителя, второй вход - с выходом источника питания, - с первым входом ураннительного устройства, второй вход которого соединен с выходом источника питания, причем уравнительное устройство выполнено в виде соосно расположенных первого и второго модуляторов, дис-.

ки которых имеют одинаковую конфигурацию и приводятся во вращение первым и вторым двигателями, входы которых являются первыми и вторыми входами уравнительного устройства, а формирователь опорных импульсов выполнен в виде оптически связанных через диски первого и второго модулятора уравнительного устройства второго источника излучения и первого и второго фотоэлементов, выходы которых сое- динены с первым и вторым входом фазо-

го фотоэлементов, выходы которых сое- динены с первым и вторым входом фазо-

метра соответственно, а выход последнего соединен с входом регистрирующего устройства.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и мо- же т быть использовано для контроля выбросов промьшшенных предприятий и автотранспорта в атмосферу, а также для контроля технологических процессов, связанных с вьзделением газообразных веществ. Цель изобретения - повышение точности иэмеренюд. Цель достигается выполнением уравнительного устройства в .виде расположенных соосно первого и второго модуляторов и установкой его в опорный канал. Частота вращения второго модулятора уравнительного устройства зависит от концентрации исследуемой концентрации газа в рабочей кювете. По разности фаз между электрическими сигналами на выходе формирователя опорных импульсов, связанного с уравнительным органом, судят о концентрации исследуемого газ а. Газоанализатор воляет повысить точность измерений приблизительно в 5 раз на счет исключения погрешности, обусловленной неравномерностью распределения светового потока по сечению опорной кюветы. 2 ил. с

/

№

JL

11

Фие. /

Фи8,2