Газоанализатор Советский патент 1993 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения концентрации газов, имеющих инфракрасный спектр поглощения, и может быть использовано для контроля содержания газов в атмосфере, в производственных помещениях, в производственных процессах, в медицине и т.д.

Целью изобретения является уменьшение габаритов прибора при одновременном снижении погрешностей измерений.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого газоанализатора.

Устройство содержит оптически связанные источник излучения 1, модулятор 2, рабочий канал, включающий в себя

оптический фильтр 3 и кювету 4, опорный канал, содержащий полый световод 5, оптический фильтр - линзу 6 и плоское зеркало 7. а также регистрирующий излучение опорного и рабочего каналов приемник излучения Р.

Предлагаемый газоанализатор работает следующим образом. Излучение от источника 1 попеременно модулятором 2 пропускается в рабочий или опорный каналы. Оптический фильтр 3 в рабочем канале пропускает излучение, соответствующее полосе поглощения измеряемого газа. Оптический фильтр - линза 6 в опорном канале пропускает излучение, не поглощаемое измеряемым и фоновыми газами, и фокусиру00

ю сл

Ч)

со

эт излучение опорного канала на плоское зеркало 7, которое направляет излучение параллельно оптической оси рабочего канала. Далее излучение рабочего и опорного каналов фокусируется кюветой А на прием- ник излучения. Компрессор прокачивает через кювету исследуемую газовую смесь. При отсутствии в кювете измеряемого газа интенсивность излучения, прошедшего через рабочий и опорный каналы, одинакова. По- явление измеряемого газа в кювете ослабит излучение в рабочем канале, а приемник излучения зарегистрирует модулированное разностное излучение между рабочим и опорным каналами, пропорциональное кон- центрации измеряемого газа.

Техническая эффективность предлагаемого газоанализатора по сравнению с прототипом заключается в том, что обьединение кюветы, выполненной в форме полого светоотражающего усеченного конуса, с фокусирующим элементом, а также изготовление опорного канала в виде полого световода, направляющего излучение через боковую стенку кюветы на плоское зеркало, расположенное внутри кюветы под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол «смежный углу, образованному оптическими осями рабочего канала и световода, позволяет установить источник излучения перед кюветой на расстоянии, равном толщине диска модулятора, а приемник излучения - непосредственно за кюветой. Это приводит к значительному уменьшению габаритов прибора и одновре- менно к снижению погрешностей измерений вследствие повышения устойчивости прибора к температурным и механическим разьюстировкам и вследствие значительного сокращения находящегося за пределами

кюветы оптического пути, определяющего величину погрешности из-за поглощения излучения фоновыми газами. Наряду с этим конструкция прибора позволяет при полном использовании по апертуре потока излучения от источника применить для повышения светосилы известный принцип, заключающийся в том, что большая по апертуре часть потока излучения направляется в рабочий канал, а меньшая по апертуре часть - в опорный канал. Равенство интенсивностей излучения в обоих каналах обеспечивается подбором ширины спектральных областей пропускания оптических фильтров рабочего и опорного каналов.

Формула изобретения

Газоанализатор, содержащий оптически связанные источник излучения, рабочий и опорный каналы, модулятор, оптические фильтры, кювету, фокусирующий элемент в виде полого светоотражающего усеченного конуса и приемник излучения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов при одновременном повышении точности измерений, кювета совмещена с фокусирующим элементом и изготовлена в форме полого светоотражающего усеченного конуса, а опорный канал выполнен в виде полого световода, выходной торец которого с закрепленным на нем оптическим фильтром примыкает к отверстию в боковой стенке кюветы, внутри которой установлено плоское зеркало, расположенное на оптической оси световода под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол а является смежным углу, образованному оптическими осями световода и рабочего канала.

Использование: изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля содержания газов, имеющих инфракрасный спектр поглощения. Сущность: кювета газоанализатора совмещена с фокусирующим элементом и изготовлена в форме полого светоотражающего усеченного конуса, а опорный канал выполнен в форме полого световода, выходной торец которого с закрепленным на нем оптическим фильтром примыкает к отверстию в боковой стенке кюветы, внутри которой устанойлено „плоское зеркало, расположенное на оптической оси световода под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол а является смежным углу, образованному оптическими осями световода и рабочего канала. 1 ил. сл с