Корреляционный газоанализатор Советский патент 1989 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании газоанализаторов, обладающих большой селективностью.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых компонент, упрощйиие прибора и уменьшение погрешности измерений.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого ко1 ре- 1яционного газоанализатора, на фиг.2 - вариант исполнения диска. Газоанализатор состоит из оптической системы, включающей бленду 1, конденсатор 2 и входную щель 3, дисперсионного элемента 4, диска 5 с прорезями, электродвигателя 6, фотоприемника 7, предварительного усилителя 8, резонансного усилителя 9, усилителя 10 постоянного тока, блока 11 п П1ведения сигналов и схемы 12 ре- 1 истрации,

Прорезь 13 диска 5 (фиг.2) может иметь форму спирали Архимеда,а также участки спектров поглощения NHj - 14 Н SO - 15 в области спектра 200- 215 нм, имеюище характерную периоди- ческую структуру с с/ Д 1,6 им для SOi, сГЛ 3,8 нм для NHj

Газоанализатор работает следующим образом.

Излучение от источника света про- ходит через объем с исследуемым газом и его спектр приобретает характерную периодическую структуру. Бленда 1 предотвращает попадание прямого солнечного излучения. Излучение фокуси- руется конденсатором 2 на входную щель 3 полихроматора на основе дисперсионного элемента 4. Разложенное в спектр излучение попадает на диск 5, который при вращении осуществляет последовательную развертку анализируемого участка спектра и / на фотоприемнике 7. Сигнал с фотоприемника поступает на предварительный усилитель 8 и затем разделяется на два ка- нала. В первом канале сигнал поступает на усилитель 10, а затем на первый вход блока 11. Во втором канале сигнал поступает на резонансный усилитель 9, резонансная частота которого определяется конструкцией диска и структурой спектра исследуемого газа

Так, если диск разворачивает участок спектра шириной дЛ,а период структуры спектра исследуемого газа ( ) то при скорости вращения диска N об/с в спектре сигнала с фотоприемника можно выделить составляющую с

- г ,-,

частотой г pgj -т-- N, амплитуда которой будет пропорциональна концентрации исследуемого газа. Если за один оборот диска осуществляется К разверток спектра, то резонансная частота увеличивается соответственно в К раз

Сигнал с выхода резонансного усилителя поступает на второй вход блока 11, в котором величина переменной составляющей регистрируемого сигнала нормируется на величину постоянной составляющей, что необходимо для учет изменений светового потока, не связанных с поглощением в исследуемом газе, а затем поступает на схему 12 регистрации, обеспечивающую индика-

цию показаний в единицах концентрации газа.

Газоанализатор обеспечивает высо- куЕо селективность измерений концентра ций газов, обладающих характерной периодической структурой спектра поглощения. Причем переход от измерения одного газа к другому не требует смены щелевого диска (маски), как в других корреляционных газоанализаторах,а переюстировка прибора сводится лищь к перестройке резонансной чистоты усилителя 9 и совмещению рабочего участка спектра с диском 5 с помощью дисперсного элемента 4. В газоанализаторе снижены требования к точности изготовления щелевого диска,что в совокупности с упрощением конструкции и юстировки уменьшает погрешность измерений и увеличивает их воспроизводимость.

Формула Изобретения

1.Корреляционный газоанализатор, содержащий расположенные последовательно оптическую систему, дисперсионный элемент, коррелятор, фотоприемник, усилитель и схему регистрации, отличающийся тем, что,

с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых компонент, упрощения прибора и уменьшения погрешности измерений коррелятор выполнен в виде диска с прорезями и усилителя, причем щелевой диск установлен перед фотоприемником, а прорези имеют форму, обеспечивающую последовательную временную развертку рабочей области спектра на фотоприемнике, а в качестве указанного усилителя использован резонансный усилитель с частотой

f рез ТА

где лД спектральный диапазон развертки - период структуры рабочего

участка спектра N - скорость вращения диска; k - количество разверток спектр за один оборот диска.

2.Газоанализатор по п., о т л и- чающийся тем, что прорезь на диске имеет форму спирали Архимеда.

N:VH

Изобретение может быть использовано для селективного анализа многокомпонентных газовых смесей. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа измеряемых компонент, упрощение прибора и уменьшение погрешности измерений. Корреляционный газоанализатор содержит оптическую систему, дисперсионный элемент, диск с прорезями, обеспечивающий последовательную временную развертку рабочей области спектра при вращении, фотоприемник и схему регистрации, содержащую резонансный усилитель с частотой, определяемой конструкцией диска и структурой спектра поглощения F_рез=Δλ/δλ^.N^.K, где Δλ - спектральный диапазон развертки, δλ - период структуры рабочего участка спектра поглощения, N - скорость вращения диска, к - количество разверток спектра за один оборот диска. Переход от измерения одного газа к другому осуществляется перестройкой резонансной частоты усилителя, что существенно упрощает прибор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

220 Л,ИМ