ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Советский патент 1970 года по МПК G01B9/02 G01N21/45 

Известны интерферометрические газоанализаторы, содержащие источник света, конденсор, зеркало, призмы, объектив, газовоздушную каМеру и окуляр.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что оно снабжено полупрозрачной пластинкой, установленной «а пути интерферируюпдих пучков света, вторым окуляром, двумя щелевымн диафрагмами и установленными за каждой из них двумя фотоприемн-иками, включенньгми в мостовую схему.

Это позволяет осуществить автоматическое непрерывное определение концентрации газа (например, метана) в пределах от О до 100%.

Па фиг. 1 дана принципиальная схема предлагаемого устройства; фиг. 2 поясняет способ автоматического определения концентрации метана.

Свет от лампочки /, пройдя через щелевую диафрагму 2 и конденсор 3, попадает па зеркало 4, где пучок света разлагается на два интерфер прующих луча. Первый луч света, отразившись от верхней грани зеркала, проходит через полости А и С газовоздушной камеры 5 я призму 6. Второй луч овета, отразившись от нижней грани зеркала, дважды проходит через полость В газовоздушной камеры 5 и призму 6. Выйдя из камеры, оба луча света попадают на плоскопараллельные

пластинки 7, 8. Пластинка 7 выполпена подвижной. Оба луча света, нройдя плосконараллельные пластинки, вновь попадают на зеркало 4 п, отразившись от его верхней и нижней граней, сходятся в один световой пучок, который, пройдя через призму 9, отклоняется под прямым углом и попадает в объектив 10. Выйдя из объектива, пучок света попадает на полупрозрачную светоделящую пластинку

11, которая р;асщепляет пучок света на два пучка, один из них через пластинку 12 и щелевую диафрагму 13 попадает в окуляр М. Другой пучок света, Пройдя пластинку 15 и щелевую диафрагму 16, попадает в окуляр 17.

В фокальных плоскостях объектива на пластниках 12 и 15 образуются интерференционные картины, ,рые наблюдаются через окуляры 14 и 17. Интерференционные картины с ясно выраженными ахроматическими полосаМИ, ограниченными двумя черными линиями, возникают вследствие постоянной разности хода интерферирующих лучей, заданной оптической схемой прибора. Свет интерференционных картин через щелевые диафрагмы 13 и 16

н окуляры 14 и 17 попадает на фотоприемннки 18 и 19, которые включены в мостовую схему. Для уравновешивания моста включены равные по величине сопротивления 20 и 21. Питание мостовой схемы осуществляется от источника

Ток, который является функцией световых потоков, Воспринимаемых фотоприемниками, с диагонали моста усиливается усилителем 23. После усиления ток подается на управляющую обмотку ревероивното дв-игателя 24, вал которого механически связан с подвижной нластинкой 7, отсчетным устройством 25 и контактной грулной 26 сигнально-отключающего устройства 27. Реверсивный двигатель, механически связанный с подвижной пластинкой, представляет собой компенсирующее устройство. При занолнении полостей Л, В, С газо(воздушной камеры чистым атмосферным .воздухом интерференционные картины находятся в исходном нулевом положении (фиг. 2, пололсение 1). Световые потоки интерференционных картин, равные по величине, через щелевые диафрагмы 13 и 16 попадают на фотоприемники 18, 19, которые включены в соседние плечи моста переменного тока. Введение в схему двух фотонриемников позволило автоматически выполнить условия коррекции температурной погрещности. При равенстве световых потоков, падающих на фотоприемники, световые сопротивления их равны между собой.

При заполнении полости В газовоздушной камеры газовоздушной смесью, содержащей метан, ахроматические полосы интерференционных картин смещаются впр1аво относительно щелевых диафрагм 13 и 16 (фиг. 2, положение 2).

В этом случае освещенность фотоприемника 18 увеличивается, а освещенность фотоприемни1ка 19 уменьшается, поэтому световое сопротивление фотоприемВика 19 увеличивается, а световое сопротивление фотоприемника 18 уменьшается. В результате, в диагонали моста возникает то:к. Так как световое сопротивление |})отоприемника 18 больше светового сопротивления фотонриемника 19, то ток в диагонали моста будет иметь полож1ительный знак, поэтому вал двигателя начнет вращаться в одну из сторон. Вращением вала двигателя подвижная пластинка, механически связанная с валом, возвращает ахроматические полосы интерференционных картин в первоначальное (нулевое) положение. При этом переменный ток в диагонали моста станет равным нулю и вал реверсивного двигателя

остановится. Угол поворота вала .пропорционален концентрации анализируемого газа в: анализируемой газовой смеси. Одновременнос валом двигателя на тот же угол по часовой стрелке повернется указатель отсчетного устройства 25. При уменьшении концентрации анализируемого газа в газовой смеси ахроматические полосы интерференционных картин смещаются (влево (фиг. 2, положение 3). В

этом случае световое сопротивление фотоприемника 19 уменьшается, а световое сопротивление фотоприемника 18 увеличивается. Ток в диагонали моста будет иметь отрицательный знак, следовательно, вал двигателя начнет

вращаться в другую сторону. Вращением вала двигателя подвижная пластинка 7 возвращает ахроматические полосы интерференционных картин в первоначальное (нулевое) положение. При этом переменный ток в диагонали моста станет равным нулю, и вал реверсивного двигателя остановится. Одновременно с валом двигателя на тот же угол против часовой стрелки повернется указатель отсчетного устройства 25. Следовательно, при смещении полос образуется ток, величина которого есть функция смещения ахроматических полос, а фаза является функцией направления смещения. При достижении в газовой смеси определенной заданной концентрации метана вал

двигателя замыкает контактную группу 26 сигнально-отключающего устройства 27.

Таким образом, предлагаемый газоанализатор позволяет производить автоматическое непрерывное определение концентрации метана

в диапазоне от О до 100% и выдавать сигнал на отключающее устройство при достижении, в газопроводе заданной концентрации газа.

Предмет изобретения

Интерферометрический газоанализатор, содержащий источник света, конденсор, зеркало, призмы, объектив и окуляр, отличающийся тем, что, с целью осуществления автоматического измерения, он снабжен полупрозрачной пластинкой, установленной на пути интерферирующих пучков света, вторым окуляром,, двумя щелевыми диафрагмами и установленными за каждой из них фотоприемниками„

включенными в мостовую схему.