АБСОРБЦИОННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СМЕСЕЙ Советский патент 1973 года по МПК G01N21/35 G01J3/02 

1

Изобретение относится к устройствам Для проведения инфракрасного абсорбционного анализа смесей газов или жидкостей, в частности к анализаторам с тепловым (например, селективным пневматическим) приемником 1 3лучения и заполняемой анализируемой смесью рабочей (абсорбционной) камерой отражающего типа.

Применение рабочих камер отралсающего тина дало возмо/кность резко упростить оптические схемы инфракрасных абсорбционных анализаторов. Однако существующие анализаторы с отражающей рабочей камерой недостаточно чувствительны. Кроме того, не обеспечивается качественная периодическая регулировка приборов в процессе эксплуатации. Действительно, в существующих анализаторах применяются неглубокие отражающие рабочие камеры с небольщой толщиной слоя поглощающей излучение анализируемой смеси или глубокие камеры, устанавливаемые за селективным пневматическим приемником излучения (приемник расположен между источником излучения и рабочей камерой). Чувствительность анализаторов в обоих случаях невысокая.

Кроме того, в существующих анализаторах с селективными газозаполненными приемниками излучения (например, пневматическими) проверка качества заполнения приемника в

2

процессе длительной эксплуатации прибора осуществляется путем измерения эталонного сигнала, возникающего при введении оптического репера (калиброванной заслонки) в

рабочий поток излучения. Однако при такой проверке не исключается влияние изменения коэффициента передачи электрической схемы прибора.

Предложенный анализатор отличается тем,

что источник излучения с модулятором излучения расположены между абсорбционной рабочей камерой и приемником излзчения. Для обеспечен я качественной проверки газового заполнения пневматического приемника

излучения и применения логометрической схемы измерения, анализатор имеет дополнительный источник излучения и дополнительный диэлектрический (пироэлектрический или сегнетоэлектрический) приемник излучения.

Последни вместе с конденсаторным микрофоном рабочего приемника излучения подключен ко входу измерительной электрической схемы.

На чертеже представлена схема предлол еннота анализатора.

Рабочая камера, заполняемая анализируемой смесью, состоит из корпуса /, окна 2 и отражающей излучение стенки 3. С целью регулировки толщины слоя анализируемой смеСП отражаюгиая стенка выполнена полвижной. Герметизация камеры при этом осуш,ествлена, например, с помощью гибкой мембраны. В качестве источника излучения используется металлическая нить 4, изогнутая в виде решетки. Часть излучения от нити направляется через окно 5 к секторному диску 6 модулятора (обтюратора) излучения. Последний через ось 7 приводится во вращение синхронным двигателем 8.

Секторные пластины модулятора выполнены отражающими. В течение той части периода модуляции, когда иластина расположена между рабочей камерой и источником, излучения отражается от модулятора и через окно 5, через зазоры между соседними участками нити и, наконец, через окна 9 и 10 поступает в лучеприемную камеру 11 пневматического приемника, заполненного поглощающим излучение газом. В течение другой части периода модуляции часть излучения проходит через вырез в диске модулятора к зеркалу рабочей камеры. После отражения от зеркала излучение через окна и зазоры между нитями источника поступает в лучеприемную камеру //. Сигнал, возникаюишй в приемнике излучения, пропорционален разности между потоком, отраженным от модулятора, и потоком, отраженным от зеркала рабочей камеры и прощедщим через слой анализируемой смеси. Используя известные методы выравнивания потоков, можно добиться того, чтобы при отсутствии определяемого компонента в анализируемой смеси сигнал практически был равен нулЕо.

Оптический репер 12 вводится в ноток излучения только в тот момент времени, когда производится проверка абсорбциометра.

В корпусе 13 рабочего приемника излучения расположены мембрана 14 и неподвижный электрод 15 конденсаторного микрофона, подключенный к усилителю 16 через герметический изолятор /.

Эталонный приемник излучения состоит из металлического корпуса 18, диэлектрической прослойки 19 (из материала с больщим температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости), металлической фольги 20 (может быть нанесена распылением в вакууме на диэлектрическую прослойку 19), поглотителя 21 излучении, окна 22 и кольцевой прокладки 23, обеспечивающей теилопзолирующий воздущный зазор между поглотителем и окном.

Рядом с эталонным приемником расположен эталонный источник 24 излучения. Для уменьшения конвективной составляющей теплопередачи он помещен в иолость малого объема, ограниченную металлическим рефлектором 25 и окном 26. Благодаря уменьшению конвекции уменьщается влияние атмосферного давления на температуру источника и соответственно на величину эталонного потока излучения. Излучение от эталонного источника периодически поступает через окна

в модуляторе излучения в эталонный приемник.

Наиболее простая конфигурация вырезов в диске модулятора будет в том случае, если модуляцию рабочего и эталонного потоков осуществлять с одной частотой. Фазы рабочего и эталонного сигналов при этом различаются, например, на 90°. Это необходимо для измерения отношения этих сигналов. Во многих случаях, однако, лучщие результаты получают, если частоты рабочего и эталонного сигналов неодинаковы. Диск модулятора ири этом имеет два ряда отверстий, которые располагаются по двум концентрическим окружностям, причем количество отверстий в рядах различное.

Подключенный к приемникам излучения усилитель пропускает оба сигнала - рабочий и эталонный. Разделение этих сигналов осущестБляется с помощью синхронных детекторов 27 и 28. Для управления работой последних служат датчики 29, 30 опорных сигналов (фотоэлектрические, индукционные, электромагнитные). Опорные напряжения возникают

одновременно с вращением диска модулятора. Подстройка фазы опорного напряжения для каждого из синхронных детекторов осуществляется поворотом датчика опорного сигнала относительно оси вращения модулятора.

При этом можно добиться того, что на выходе синхронного детектора 27 получают напряжение, пропорциональное рабочему сигналу, а на выходе детектора 28 - напряжение, пропорциональное эталонному сигналу. Отнощение первого напряжения ко второму измеряется логометром 31.

В предложенном анализаторе можно в широком диапазоне регулировать толщину слоя анализируемой газовой смеси и изменять

верхний предел измерения прибора в процессе его эксплуатации. Обеспечен качественный контроль правильности газового заполнения приемника в процессе эксплуатации и уменьшено влияние целого ряда мешающих факторов.

Влияние напряжения и частоты питаюи ей сети снижено благодаря логометрическому методу измерения, а влияние атмосферного давления уменьшено благодаря применению

двух источников излучения, температура которых изменяется по-разному при колебаниях давления окружающего воздуха.

Предмет изобретения

Абсорбционный оптический анализатор смесей веществ, содержащий источник и приемник излучения, рабочую камеру, источник эталонного сигнала, модулятор и вторичные

приборы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности анализатора, источник излучения и модулятор расположены между рабочей камерой н приемником, излучения, ири этом задняя стенка рабочей камеры выполнена светоотражающей.

5 4

П / г/ , V

20