Инфракрасный газоанализатор Советский патент 1987 года по МПК G01N21/35 

J8 Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано при изготовлении спектрофотометров, фильтровых анализаторов и других оптических уст ройств. Известен газоанализатор, состоящий из нескольких оптических узлов, каждый из которых содержит источник излучения, приемник н схему, формиру ющую два световых потока, и общих для всех узлов модулятора и электрон ной схемы. Модулятор представляет со бой диск с секторными прорезями. Недостатками такого газоанализатора яв ляется его громоздкость, сложность оптической схемы. Известен также газоанализатор, состоящий из источника излучения, сферических зеркал, двух кювет, зеркального модулятора, дифракционной р шетки и нескольких приемников. Недостатками такого газоанализатора яв ляются сложность оптической схемы, большие габариты. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является газ анализатор, содержащий источник излучения, систему двух сферических зер кал, формирующую два параллельных световых потока, модулятор в виде сек тора диска, установленный на пути распространения указанных световых потоков, инфракрасные фильтры, измерительную и сравнительную параллельные кюветы, устройство синхронизации электронной схемы обработки и приемник излучения. Основными недостатками известного устройства являются форма и место расположения модулятора, делающие устройство громоздким. Расположение модулятора на пути распространения параллельных световых потоков обуславливает размер диа метра диска, из которого выполнен сектор модулятора, а именно для обес печения надежного перекрытия светово-50

го потока диаметр этого диска должен быть больше, чем расстояние между крайними точками параллельных световых потоков. Это определяет размеры всего прибора не только в ширину, но и в высоту. Кроне того, крепление модулятора непосредственно на оси мотора увеличивает габариты прибора в длину.

чения в расходящемся пучке, вьшолненный в виде установленных на еди1О

ной оси вращения и сдвинутых на 180 относительно друг друга двух одинаковых лопастей 10 (фиг.2,4), представляющих собой каждая сектор боковой поверхности полого усеченного конуса с углом при вершине 50 и дугой основания 220 (фиг.3),.при этом 8 Существенным недостатком известного газоанализатора является наличие устройства синхронизации электронной схемы обработки, требующего дополнительного источника излучения. Цель изобретения - упрощение оптической части и уменьшение габаритов газоанализатора. Указанная цель достигается тем. что в газоанализаторе, содержащем источник излучения и установленную по ходу излучения систему сферических зеркал для разделения излучения на два параллельных световых потока, модулятор, инфракрасные фильтры, измерительную и сравнительную кюветы, устройство синхронизации и приемник излучения, модулятор расположен вблизи источника излучения в расходящемся пучке и выполнен в виде установленных на единой оси вращения и сдвинутых на 180 относительно друг друга двух одинаковых лопастей, представляющих собой каждая сектор боковой поверхности полого усеченного конуса с углом при вершине 20-55 и дугой основания 180-240 , при этом малые основания конусов, образующих лопасти, совмещены, а ось вращения модулятора совпадает с общей высотой конусов и лежит в одной плоскости с оптическими осями световых потоков перпендикулярно продольной оси оптической части устройства. На фиг.1 изображена схема оптической части газоанализатора , на фиг.2 схема модулятора, вид спереди/ на ijMr.3 - то же, вид сбоку , на фиг.4 то же, общий вид. Газоанализатор содержит источник излучения 1 (фиг.1), устройство для разделения светового потока на два, состоящие из двух сферических зеркал 2, инфракрасные фильтры 3, измерительную 4 и сравнительную 5 кюветы, фокусирующие зеркала 6, приемник излучения 7, фотодиоды устройства синхронизации 8 и модулятор 9, расположенный вблизи источника излу3малые основания конусов, образующих лопасти, совмещены, а ось вращения модулятора совпадает с общей вы сотой конусов и лежит в одной плоскости с оптическими осями потоков перпендикулярно продольной оси опти ческой части устройства. Угол дуги основания 220 выбран для того, чтобы в определенные промежутки времени на приемник не попадало излучение от источника.Это необходимо для нормальной работы выбранной электронной схемы обработ ки. В зависимости от принятого способа обработки угол дуги может быть 180-240°. Для привода модулятора во вращение в устройстве служит мотор 11 i (фиг.2), на валу которого установле шкив 12, соединенный с модулятором пасиком 13. Газоанализатор работает следующи образом. Излучение от источника 1 при вращении модулятора 9 попеременно попадает на зеркало 2 устройства для разделения светового потока. При это формируется два параллельных световых потока, из которых инфракрасные фильтры 3 выделяют нужную спектральную область . Далее излучение попадае в измерительную 4 или сравнительную 5 кювету.Сравнительная кювета наполне на воздухом,а через измерительную кюве ту прокачивают анализируемый газ в сме сис воздухом.Прошедшее через кюветы излучение с помощью зеркала 6 фокусируется на приемник 7. Одновремен8но излз чение от источника 1 попеременно попадает на фотодиоды устройства синхронизации 8. Получаемые от приемника и фотодиодов сигналы поступают в электронную схему обработки, которая вырабатьгеает сигнал, пропорциональный концентрации исследуемого газа. Форма модулятора позволила значительно уменьшить его размеры и установить в непосредственной близости около источника излучения, где расходящиеся пучки имеют малые сечения и расположены достаточно близко друг от друга. Это дало возможность при вавной с прототипом светосиле и тех же размерах в ширину значительноуменьшить размеры оптической части в высоту. Применяемая форма модулятора позволила также осуществить другой способ привода и расположить мотор перпендикулярно продольной оси оптической части, что уменьшило ее размеры в длину. Кроме того, размещение модулятора непосредственно около источника излучения дало возможность устранить дополнительный источник в устройстве синхронизации и упростить оптическую схему, Таким образом, техническое решение позволяет уменьшить значительно габариты газоанализатора, устранить необходимость в дополнительном источнике в устройстве синхронизации, что упрощает схему и облегчает ее юстиров- ку.

А

/J1Zфиг. г

Фиг.З

ИНФРАКРАСНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий источник излучения и установленные по ходу излучения сферические зеркала для разделения излучения на два потока, модулятор, инфракрасные фильтры, сравнительную и измерительную кюветы, устройство синхронизации и приемник излучения, о тличающийся тем, что, с целью упрощения оптической части и уменьшения ее габаритов, модулятор расположен вблизи источника излучения в расходящемся пучке и выполнен в виде установленных на единой оси вращения и сдвинутых на 180° относительно друг друга двух одинаковых лопастей, каждая из которых представляет собой сектор боковой поверхности полого усеченного конуса с углом при вершине 20-55 и дугой основания 180-240 , при этом малые основания конусов, образующихЛОпасти, совмещены, а ось вращения модулятора совпадает с общей высотой конусов и лежит С в одной плоскости с оптическими осяСЛ ми световых потоков перпендикулярно продольной оси оптической части устройства. фиг.1

10

фигА