Однолучевой инфракрасный газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N21/35 

Изобретение относится к области абсорбционного газового анализа и может быть использовано для определения концентрации газов в пламени и нагретых струях продуктов сгорания различных топлив в ракетных, газотурбинных и других двигателях.

Известен газоанализатор для анализа выхлопных газов. Указанное устройство состоит из источника и приемника излучения, зеркального объектива, размещенного внутри кюветы, создающего изображение источника на приемнике излучения и обеспечивающего 3-х кратное прохождение излучения через исследуемый газ, модулятора излучения, кассеты с- вращаюпщмися инфракрасными светофильтрами для вьщеления полос поглощения различных газов, узкополосного усилителя, настроенного на частоту модуляции и индикатора. Недостатком указанного устройства является необходимость отбора и ох(Л

лаждения газа из пламени, что не позволяет получить надежных данных о составе газов непосредственно в пламени вследствие измерения химического состава газа в цессе Отбора и охлаждения пробы, кроCD 05 ме того необходимость охлаждения анализируемого газа делает процедуру измерений сложной и инерционной.

О ГО

Наиболее близким из известных является устройство для определения состава газа впечи, работающей на природном газе, содержащем источник излучения, модулятор, приемник излучения с набором светофильтров, вьщеляюпщх излучение в области полос поглощения составляющих продуктов сгорания, узкополосного усилителя и индикатора с расчетным устройством.

Недостатком указанного устройства является то, что не исключается возможность изменения химического состава смеси в процессе отбора в результате химических реакций. Процедура измерений остается сложной и инерционной. Цель изобретения - определение ко центрации газообразных продуктов в пламени, исключающего процедуру отбо ра газа из пламени - основного источ ника погрешностей. Упрощение процеду ры измерения повышение быстродействи и точности. Указанная цель достигается тем, что приемная головка содержит второй модулятор с частотой f. отличной от первой, второй усилитель настроенньш на частоту f и индикатор спектрал ных яркостей излучения молекулярных составляющих пламени. Такое вьшолнение газоанализатора обеспечивает измерение молекулярных составляющих непосредственно в пламе ни, что повышает быстродействие и то ность измерения. На чертеже изображена схемагазоанализатора. Газоанализатор выполнен в виде трех блоков: излучателя, прие ной головки и блока регистрации. Излучатель 1 состоит из источника излучения 1, модулятора излучения с частотой f( 2 и объектива 3, приемная головка 11 - из объектива 4, модулятора излучения с частотой f 5, кассеты со светофильтрами 6 и приемника излучения 7, блок регистрации 111 - из двух узкополосных усилителей 8 и 9, настроенных на частоты модуляции f, и f, двух индикаторов 10 и 11 и расчетного, устройства 12, Устройство работает следующим образом. Излучение излучателя,модулированн с частотой f(, проходят через исследуемое пламя 13 и одновременно с собственным излучением пламени попадает на приемную головку, где модулируется с частотой f, проходит поочередно через светофильтры 6, выделяют щие излучение отдельных молекулярных составляющих пламени и регистрируется приемником излучения 7, Узкополосные усршители 8 и 9 выделяют из сложного сигнала приемника два электрических сигнала с частотами f и 2 пропорциональные соответственно пропусканию f 1 - С l и яркости пламени Jrt . Индикаторы сигналов 10 и 11 регистрируют две последовательности имПл пл пульсов ОС и J/д, , которые затем подаются в расчетное устройство 12 для определения состава продуктов сгорания пламени. Существенным преимуществом газоанализатора перед прототипом является то, что он-определяет состав газа непосредственно в пламени, значительно проще в эксплуатации, так как отпадает необходимость осуществлять отбор газа, и его замораживания мало инерционен, обладает более высокой точностью. Кроме того он может быть применен в колебательно - неравновесных средах и позволяет следить за изменением химического состава газа во времени в установках кратковременного действия. Газоанализатор может найти широкое применение в практике научных исследований с целью изучения процессов горения и лоиска новых лазерноактивных сред, а также для ко-нтроля параметров при стендовых испытаниях и практическом использовании различньк двигателей, газодинамических и химических лазеров на продуктах горения.

I П n

L uZ«о с

М-«

««s

ОДНОЛУЧЕВОЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий источник излучения, модулятор, приемную головку с набором светофильтров, узкополосHbtji усилитель и индикатор с расчетным устройством, отличающи.йс я тем, что, с целью определения концентрации газообразных продуктов сгорания непосредственно в пламени, упрощения процедуры измерений, повышения быстродействия и точности, его приемная головка содержит второй модулятор с частотой f отличной от первой второй усилитель настроенньй на частоту и f- индикатор спектральных яркостей излучения молекулярных составляющих пламени.

r

C4J

f