Способ корреляционного анализа газов

Способ корреляционного анализа газов

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для селективного анализа газовых смесей, контроля загрязнения атмосферы. Цель - повышение точности измерения. Способ корреляционного анализа газов заключается в пропускании излучения, прошедшего через анализируемую среду, поочередно через слои анализируемого газа различной оптической толщины, регистрации прошедшего излучения с последующей обработкой сигналов. Использование для нормировки измеряемой величины сигнала, пропорционального разности потоков излучения, прошедших через слои газа с наибольшей и средней оптическими толщинами, исключает влияние нестабильности используемого излучения на результаты измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для измерения концентрации газообразных веществ. Цель изобретения повышение точности измерений. На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ корреляционного анализа газов; на фиг. 2 структурная схема блока электронной обработки сигналов. Устройство содержит модулятор 1, модулирующая часть которого выполнена в виде диска с вырезом, корреляционный блок 2, имеющий четыре канала с различными оптическими толщинами поглощающего слоя газа, оптическую систему 3 и приемник излучения 4, а также формирователь 5 синхронизирующих управляющих сигналов, связанный с модулятором 1, и блок 6 электронной обработки сигналов. При необходимости устройство содержит также оптический фильтр 7. Блок электронной обработки сигналов содержит электронный коммутатор 8, накопитель 9 канала с наименьшей оптической толщиной, накопитель 10 канала с наибольшей оптической толщиной, накопители 11, 12 каналов со средними оптическими толщинами, cумматоры 13 и 14, вычитающее устройство 15 канала делителя, вычитающее устройство 16 канала делимого, усилитель 17 с регулируемым коэффициентом передачи, блок 18 автоматической регулировки усиления и регистратор 19. Способ реализуется следующим образом. Излучение от естественного источника (пассивный режим работы) или от искусственного (активный режим работы) проходит через исследуемую среду, находящуюся в атмосфере либо в специальной рабочей кювете. С помощью выреза в модулирующей части модулятора 1 потоки прошедшего через исследуемую среду издучения поочередно пропускаются через четыре канала 20, 21, 22, 23 корреляционного блока 2 с различными массами поглощающего газа в них. Наибольший динамический диапазон достигается в том случае, если в одном из четырех каналов поглощение будет отсутствовать, т.е. оптическая толщина поглощающего слоя газа, аналогичного измеряемому компоненту, будет равна нулю, а в трех оставшихся каналах будет достигаться полное поглощение в центрах линий, причем пропускания в каналах со средними оптическими толщинами должны быть равны между собой (равные массы поглощающего газа, аналогичного измеряемому), а пропускание в канале с наибольшей оптической толщиной поглощающего слоя газа должно быть в два раза меньше, чем в каждом из каналов со средними оптическими толщинами. Прошедшие через корреляционный блок 2 лучистые потоки направляются с помощью оптической системы 3, осуществляющей при необходимости также и оптическую фильтрацию этих потоков с помощью оптического фильтра 7, на приемник излучения 4. В блоке 6 электронной обработки сигналов, связанном с выходом приемника излучения 4, осуществляется выделение сигнала, пропорционального разности суммарных потоков излучения, прошедших через каналы 20 и 21 корреляционного блока 2 с наименьшей и наибольшей оптическими толщинами поглощающих слоев газа, соответственно, аналогично измеряемому компоненту в исследуемой среде, и через каналы 22, 23 со средними оптическими толщинами, т.е. сигнала, пропорционального (I₂₀ + I₂₁) (I₂₂ + I₂₃), и второго сигнала, пропорционального разности интенсивностей излучения потоков, прошедших через каналы со средней и наибольшей оптическими толщинами поглощающих слоев газа, например, пропорционального I₂₁ I₂₃, а также измерение величины отношения этих сигналов с целью нормировки, где I₂₀, I₂₁, I₂₂, I₂₃ интенсивности излучения потоков, прошедших через каналы 20, 21, 22, 23, соответственно. Указанные операции в блоке электрической обработки сигналов осуществляются следующим образом. Выходной сигнал приемника излучения 4 поступает на вход электронного коммутатора 8. С помощью формирователя 5 синхронизирующих управляющих сигналов на управляющий вход электронного коммутатора 8 подаются сигналы управления, соответствующие прохождению излучения через каналы 20-23 корреляционного блока 2. Синхронно с этими управляющими сигналами осуществляется поочередное пропускание входного сигнала электронного коммутатора 8 на входы соответствующих каналам корреляционного блока накопителей 9-12. В результате этого на выходах накопителей 9-12 образуются постоянные напряжения, пропорциональные интенсивностям излучения потоков, прошедших, соответственно, через каналы 20-23 корреляционного блока 2 с наименьшей (канал 20), с наибольшей (канал 21) и со средними каналы 22, 23) оптическими толщинами поглощающих слоев газа. Выходные напряжения накопителей 9, 10 каналов с наименьшей и наибольшей, а также накопителей 11, 12 каналов со средними оптическими толщинами попарно суммируются с помощью сумматоров 13, 14, а напряжения, получаемые на выходах сумматоров, вычитаются в вычитающем устройстве 16 канала делимого. С помощью вычитающего устройства 15 канала делителя выходные напряжения накопителей 10 и 11 канала с наибольшей оптической толщиной и одного из каналов со средней оптической толщиной также вычитаются. Операция деления двух разностных сигналов, получаемых на выходах вычитающих устройств 15 и 16, осуществляется за счет использования автоматической регулировки усиления по цепи замкнутой обратной связи. Для этого выход приемника излучения 4 связан с входом электронного коммутатора 8 через усилитель 17 с регулируемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого через блок 18 автоматической регулировки усиления связан с выходом вычитающего устройства 15 канала делителя. При этом, выход вычитающего устройства 16 канала делимого непосредственно связан со входом регистратора 19. Способ обеспечивает за счет нормировки на указанный разностный сигнал устранение влияния изменений интенсивности излучения источника на результаты измерений, что и приводит к повышению их точности.

Формула изобретения

СПОСОБ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ, основанный на пропускании излучения через исследуемую среду, разделении его на четыре потока и пропускании через различные по оптической толщине поглощающие слои газа, аналогично измеряемому компоненту в исследуемой среде, измерении разности потоков, прошедших через слои газа с наибольшей и наименьшей оптической толщиной и через слои газа со средними оптическими толщинами, с последующей нормировкой измеренного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, потоки излучения пропускают через различные по оптической толщине слои газа поочередно, а нормировку осуществляют к величине, пропорциональной разности потоков, прошедших слои газа с наибольшей и средней оптическими толщинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.06.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002