Пневматический приемник излучения Советский патент 1978 года по МПК G01N21/34 

Изобретение относится к технике инфракрасного, (оптико-акустического) анализа сме сей веществ, в частности к устройству, используемому в анализаторах пневматических (оптико-акустических) приемников излучения, принцип действия которых основан на возбуждении акустических колебаний давления в газе лучеприемной камеры приемника под действием поглощаемого газом модулировешного потока излучения (разности потоков) и измерении амплитуды этих колебаний. Известен пневматический приемник инфра расного излучения, содержащий две лучеприемные камеры и микрофон, воспринимающий разность переменных давлений, которые 1возникают в камерах под действием поглощаемых газом модулированных потоков излучения, один из которых пропускается через анализируемую газовую смесь ll . Однако приборы, в которых используются такие приемники характеризуются сложность электромеханических узлов компенсапии и н достаточной надежностью. Наиболее близким к изобретению техническим рещением являет ся приемник- излучения, содержащий лучеприемную камеру, резистор-нагреватель и микрофон J2. . Этот известный пнев матический приемник имеет большую погрешность, из-сза недостаточной чувствительности. Малая чувствительность объясняется тем, что резистор-нагреватель имеет теплоемкость больщую, чем теплоемкость окружающего его газа в лучеприемной камере, и поэтому значительная част тепла, поглощенного газом излучения, расходуется на нагрев резистора, а не газа. Кроме того, в известном приемнике, наряду с полезным сигналом, обусловленным селективным поглощением излучения газом лучеприемной камеры, наблюдается также балластный сигнал, вызванный неселективным поглощением излучения проволокой резистора-нагревателя. Вследствие этого приемник недостаточно селективен, что, в свою очередь, также является источником его погрешности. Действительно, недостаточная селективность приемника приводит к уменьшению отношения газового сигнала к сигналу полного потока, а это в свою очередь, приводит к увеличеПИЮ погрешности газоаналлоатоуа, в котором используется такой приемник. Целью изобретения является повышение точности. В предложенном приемнике излучения это достигается тем, что он содержи дополнительную камеру, связанную с основной через микрофон, причем резисторнагреватель расположен внутри дополнитель ной камеры. На чертеже показан предложенный парнем ник, разрез. Он содержит окно 1, коническая бокова поверхность 2 которого металлизирована и является зеркалом, фокусирующим излучение в лучеприемную камеру 3. Возникаюшие в последней при поглощении излучения акустический колебания воспринимаются ми крофоном- 4 и преобразуются в электрический сигнал. Внутри замикрофонной полости 5размещен пленочный резистор-нагревател 6обратной связи. Изолятор 7 служит для крепления выводов от микрофона 4 и резис тора-нагревателя 6, Экран 8 предохраняет от попадания в лучеприемную камеру того излучения, которое ухудшило бы селективность приемника (например, вследствие поглощения излучения микрофоном). Радиус экрана рационально выбирать равным радиусу 1 основания цилиндрической лучеприемной камеры, имеющей высоту Е . Направляемый в приемник луч распространяется по ломаной проходящей через СЛОЙ газа в лучеприемной к мер, .где частично поглощается излучение. В предложенном приемнике параметры лучеприемной камеры оптимизированы в соо ветствии с условием т 1,0±0,5,(1) S8 где V - объем лучеприемной камеры; 5- внутренняя поверхность ка6- глубина проникновения температурных колебаний в газе, равная JL . де Л. - коэффициент теплопроводности газа; C-V -теплоемкость единицы объема - частота модуляции излучения. Пневматические приемники предназначены для применения ,в инфракрасных газоана лизаторах. При изменении состава анали.зируемой смеси изменяется амплитуда пуль сации температуры в лучеприемной камере. Размещение резистора-нагревателя в до полнительной камере дает возможность вме то проволочного резистора применять пленочиый, более надежный и позволяющий достигать меньшей погрешности. Объясняется это тем, что резистор, выполненный из тонкой манганиновой проволоки в виде натянутых нитей, менее прочен и быстрее изменяет свои характеристики, что приводит к появлению погрешности, чем пленочный резистор из металлического сплава, нанесенного на поверхность керамики или иного изоляционного материала. Кроме того, размещение резистора-гнагреватёля обратной связи вне лучеприемной камеры и выполнение его пленочным позволяет оптимальным образом согласовывать сопротивление резистора с выходным сопротивлением электрической схемы, соединенной с резистором. При этом не только увеличивается чувствительность, но и уменьшается погрешность измерения. Применение предложенного приемника в оптико-акустических газоанализаторах общепромышленного назначения позволяет настолько снизить влияние собственных электрических помех приемника и соответственно этому уменьшить погрешность измерения, что на выходе приемника становится заметным флуктуааионный случайный шумовой сигнал, возникающий в оптическом блоке газоанализатора. Шум обусловлен хаотическими колебаниями воспринимаемого приемником суммарного излучения (эти колебания существуют независимо от модуляции излучения врашаюшлмся обтюратором). Причин возникновения этого оптического шума, который не дает возможности осуществлять дальнейшее уменьшение погрешности, несколько: колебания напряжения питания источника излучения, флуктуации интенсивности конвективного теплообмена источника излучения с окружающим воздухом и др. Уменьшение влияния оптических помех в предложенном приемнике излучения достигается за счет сужения полосы пропускания приемника излучения при выборе параметров лучеприемной камеры (ее размеров) по условию (1). Формула изобретения Пневматический приемник излучения, содержаший лучеприемную камеру, резистор нагреватель и микрофон, отличающийс я тем, чТо, с целью повышения точности, он содержит дополнительную камеру, связанную с основной через микрофон, причем резистор-нагреватель расположен внутри дополнительной камеры. Источники информации, принятые во вниМание при экспертизе: 1.Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. М.,ЭнергияТ 197Oj с. 226 и 230. 2.Авторское свидетельство СССР № 248330, кл. GjOl Н 21/34, 1969.