Способ измерения давления газа Советский патент 1990 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к физическим, измерениям и может быть применено для измерения давления в газе.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений.

Операции по реализации способа осуществляют в следующей последовательности.

В спектре поглощения исследуемой компоненты выбирают п линий, удовлетворяющих условию m

(1)

.,

i

где otj

oil odj

показатель резонансного поглощения (собственного поглощения) на выбранной линии; показатель поглощения перекрывающих линий на частоте зондирования (на частоте центра линии j);

.о.т - номера перекрывающих линий; ...n - номера выбранных линий.

Условие выполняется для слабых линий, перекрываемых более сильными.

/

Из условия нерезонансного зонди- рования следует, что центры выбранных линий не должны совпадать с центрами перекрывающих линий.

Оптимальное взаимное положение центров линий для каждой j-й из п выбранных линий определяют из соотношения

СЛ

сл оэ

00 Oi

«vj

m

8;(ШС); j (bЈЈ.)Ј

i.Hir

я «5Гз 4йЛГЩ -(Ь7)™г

4(Q -coT r+TS5;)f

(2)

Где Qj - центр выбранной линии;

W; - центры перекрывающих линий; &СОС- столкновительная полуширина;

P1 Ар Р Р

uoi-j

У Р

И

йоЦ oq

-коэффициент, характеризующий чувствительность измеряемой величины к изменению условий

в среде;

относительные ошибки в измерениях давления и показателей поглощения;

S; - силы перекрывающих линий; m - число перекрывающих линий.

Так как с уменьшением j|J чувствительность показателя поглощения к изменению давления повышается, наиболее пригодными для измерений являются линии с минимальными значениями ftj . Значение р , при котором возможно «Определение давления, не должно превышать 4. Учитывая, что с увеличением числа измерений случайная ошибка уменьшается пропорционально (-Jn) , число зондирующих линий выбирают из условия . - -J

5.PJ

п гГ

64.

(3)

Из соотношения (2) следует, что при удалении центров перекрывающих JJIHHHH от центра линий, на которых. фсуществляют генерацию, значения bl уменьшаются. Следовательно, выбираются линии, которые удовлетворяют условию (1) и в то же время центры которых максимально удалены от центров перекрывающих линий.

Корректировку положения центров линий можно производить, помещая активную среду лазера в магнитное по

5

0

ле и генерируя зондирующее излучение на одной из зеемановских компонент выбранных линий. При этом сама выбран- ная линия будет зондироваться нерезонансно и увеличивается число случаев, удовлетворяющих условию (1), поскольку оно будет выполняться не только для слабых линий, но и для линий, соизмеримых по силе с перекрывающими.

Осуществив выбор линий, настраивают лазер на частоты, соответствующие выбранным линиям, и измеряют показатели поглощения на всех частотах.

По измеренным показателям поглощение давления определяют методом минимизации функционала h

(4)

где od: и обТ - экспериментально измеренное и теоретическое значение показателя поглощения.

Формула изобретения

Способ измерения давления газа, основанный на просвечивании газа излучением перестраиваемого лазера и включающий измерение показателей поглощения света для набора длин волн, соответствующих спектральным линиям одной из химических компонент газа, и вычисление давления по измеренным показателям поглощения, отличающийся тем, что} с целью расширения диапазона измеряемых давлений, измерения показателей поглощения производят на длинах волн, соответствующих крыльям спектральных линий основных переходов, а генерацию просвечивающего излучения осуществляют на длинах волн, соответствующих центрам спектральных линий горячих переходов.

Изобретение может быть использовано для измерения давления, например, в газовом лазере и позволяет повысить точность измерения. При реализации способа в спектре поглощения газа выбирают линии, собственное поглощение на каждой из которых меньше суммарного поглощения на линиях, перекрывающих выбранную, и измерения показателей поглощения проводят для крыльев перекрывающих линий, причем генерацию зондирующего лазерного излучения осуществляют на выбранных линиях. По измеренным показателям поглощения определяют давление путем сравнения с теоретическими значениями показателей поглощения.