Газоанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01N21/31 

Изобретение относится к устройствам для проведения оптического абсорбционного анализа смеси газов, паров или жидкостей, в частности к оптическим абсорбцисжным газоанализаторам модуляционного типа. Известны газоанализаторы модуляционного типа, в которых в качестве неселективных модуляторов оптических лучей используют диски с прозрачными и непрозрачными секторами (обтюраторами), приводимые во вращение электрическими деигагелями ГЛ. Известен также газоанализатор, содержащий источник излучения, модулятор, разрезные кюветы, оптический фильтр, оптико-акустический приемник излучения и электронную схему 2. Модулятор этого газоанализатора представляет собой обтюратор, выполненный в виде черного непрозрачного диска, который при вращении периодически пропускает излучение то в одну, то в другую половину разрезной кюветы. Так как одна ;полоБина разрезной кюветы заполнена . азотом, а через вторую прокачивается; анализируемая газовая смесь с измеряемой концентрацией С), то поток излучения, идущий с вькода разрезн Л кюветы на выход приемника, оказывается промодулврованным во времени на спектральных полосах поглощения измеряемого компонента. I Обткзратор газоанализатора приводится во вращение электродвигателем. Недостатками, даннсо о газоанализатора является то, что модулятор облааает низкой надежностью, поскольку время непрерывной работы для лучших серийных электродвигателей составляет 2ООО-5ОООч, И обтюратор трудно выполнить с относи- тельным биением меньше 10 из-за зазоров и люфтов, что приводит к дополни- тельнс41 нестационарной модуляции потока излучения, снижающей точность газоанализатора в целом. Кроме того, мгно венная нестабильность скорости вращения синхронных двигателей за счет нестабвльности частоты сетевого наоряжения питания доходит до + 1%.

Цель изобрегения - повышение точности и надежности измерения и использование в газоанапизаторе различных оптических схем и обеспечение определенного сдвига фаз в модуляции нескольких оптических потоков излучения.

Для этого в газоанализаторе, предназначенном для оптического абсорбци{Я1ного анализа смесей газов, паров или жидкостей, состоящем из источника излучения рабочего и сравнительного оптических каналов, модулятора излучения и приемника излучения, модулятор излучения содержит камертон, подвижные концы которого связаны с оптическимирешетками с прорезями, используемый как высскодобротный резонансный элемент, входящий в структуру генератора периодических колебаний, определяющего частоту модуляции потока излучения, и как движитель, непосредственно приводящий в движение решетки с прорезями. Прорези в оптических решетках выполнены сдвинутыми друг относительно друга на определенную величину в пределах от нуля до полной ширины . На фиг. 1 приведен газоанализатор, выполненный по однолучевой двухканально оптической схемес периодическим сра#нением; на фиг. 2 - модулятор излучения; на фиг. 3 и 4 - оптические решетки с продольными прорезями. Газоанализатор состоит из камертона 1 модулятора, источника излучения 2, оп- ет

тических решеток 3 и 4 модулятора, кюветы 5, заполняемой газом, непоглошающим излучения, кюветы 6, заполненной измеряемым компонентом, рабочей кюветы 7, через которую прокачивается анализируемая смесь с конц«1трацией измеряемого компонента, и приемника излучения 8.

В газоанализаторе модулятор поочередно пропускает излучение через кюветы 5 и 6 и в рабочую кювету 7 поступает излучение, промодулированное по полосам потлощения измеряемого компонента. Далее, пройдя через рабочую кювету, это излучение попадает в приемник 8, выходной сигнал которого пропорционален глубине модуляции потсжа излучения. Так ка глубина модуляции потока излучения на вьрсоде рабочей кюветы 7 однозначно свя- 55 зана с ,концентрацией измеряемого компонента С, то выходной сигнал Ugj,,x зависит от С.

Модулятор состоит из камертона 1, двух оптических решеток 3 и 4, элемента возбуждения 9 камертона и генератора периодических колебаний 1О (фиг. 2) .

Оптические решетки имеют продольные

прфези. При возвратно-поступательном движении решеток общая ширина . щелей, образованных -этими прорезями, периодически изменяется от нуля до полной ширины прорези. При этом оптический поток Ф тоже изменяется отФд до максимальнся о значения , т.е. модулируется. Возвратно-поступательное движение рещеток 3 и 4 обеспечивается колебаниями

ветвей камертона 1 с собственной (резонансной) частотой камертона

Особенностью газоанализатора являет- ся то, что камертон 1 имеет два функциональных назначения: во-первых, он ис пользуется как высокодобротный резонансный элемент, входящий в структуру генератора периодических колебаний 1О и позволяющий получить высокостабильные по частоте колебания, и, во-втсрых, как

ков излучения без дополнительных регулировок и настроек, что необходимо для реализации периодического сравнения потоков излучения в газоанализаторе.

В газоанализаторе благодаря применению камертонного оптического модулятора достигается очень высокая стабильность модуляции во времени и при воздействии дестабилизирующих факторов.

Формула изобретения

1. Газоанализатор, предназначенный для оптического абсорбционного анализа смесей газов, паров или жидкостей, состоящий из источника излучения, рабочего и сравнительного оптических каналов, модулятора излучения, приемника электромеханический движитель для решетдк 3 и 4. Элемент возбуждения 9 камертона может быть электромагнитным, магнитоэлектрическим, электродинамическим, пьезоэлектрическим и т.д. Каждая оптическая решетка содержит две Дорожки прорезей, причем в одной решетке прорези совпадают, а в другой сдвинуты Друг относительно друга на ширину прорези. Такое исполнение решеток обеспечивапротивофазную модуляцию обоих потоизлучения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежноюти и точности измерения, модулятор излучения содержит камертст, подвижные концы когорого связаны с оптическими решетками с прорезями, используемый как высокодобротный резсжансный элемент, входящий в структуру генератора периодических колебаний, определяющего частоту модуляции потока излучения, и как движитель, непосредственно приводящий в движение решетки с прорезями.

2, Газоанализатор по п, 1, о г л и чающийся тем, что, с целью использования в газоанализаторе различных оптических схем и обеспечения определенного сдвига фаз в модуляции нескольких

оптических потоков излучения, прорезе в оптических решетках выполнены сдвинутыми друг относительно друга на определенную величину в пределах от нуля до полной ширины прорези.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 322698. кл. Q 01 N 21/34, 1971.,

2.Furniann H Moderne e|ivenfaht-en und Qerdite tun Uberwachun der Schornsteinemessionen 9ic..%nerp und Fech 9TO,.c..