Двухкомпонентный газоанализатор

Двухкомпонентный газоанализатор

Реферат

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля концентраций газообразных веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Из излучения источника с помощью трех оптических фильтров выделяют один опорный и два рабочих спектральных интервала. Эти лучистые потоки пропускают через анализируемый газ и поочередно подают на фотоприемник. Выходной сигнал фотоприемника синхронно фильтруют на частоте модуляции лучистых потоков, но с фазовыми сдвигами 0 и 180°, отсчитывая от средины импульсов, соответствующих рабочему излучению, не связанному с измеряемым компонентом. Для этого двухкомпонентный газоанализатор содержит дополнительно два синхронных детектора, управление которыми с заданными фазовыми сдвигами обеспечивается с помощью блока синхронизации, связанного с блоком спектрального (фильтрового) модулятора. При этом блок синхронизации может включать два отдельных датчика положения модулятора или один датчик положения модулятора и связанный с ним дополнительный фазовращатель. Изобретение позволяет более чем в 10 раз повысить точность измерений. 6 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля концентраций газообразных веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений. На фиг.1 приведена структурная схема двухкомпонентного газоанализатора; на фиг. 2-6 приведены эпюры сигналов, поясняющие его работу. Двухкомпонентный газоанализатор содержит оптически связанные источник 1 излучения, блок 2 спектрального модулятора, в котором установлены опорный и два рабочих оптических фильтра, рабочий объем 3 для размещения анализируемого газа, фокусирующую систему 4, приемник 5 излучения, блок 6 синхронизации, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам синхронных фильтров 7 и 8, выходы которых подключены к входам блока 9 вторичной обработки и регистрации. Двухкомпонентный газоанализатор работает следующим образом. Излучение от широкополосного источника 1 направляется в блок 2 спектрального модулятора, где из этого излучения с помощью трех оптических фильтров выделяются три спектральных интервала, один из которых (опорный) не совпадает с полосами поглощения анализируемых компонентов газа, а два других (рабочих) совпадают с полосами поглощения компонентов. Эти лучистые потоки различного спектрального состава, пропущенные через рабочий объем 3, в который помещается анализируемый газ, поочередно с помощью того же спектрального модулятора и фокусирующей системы 4 направляются на приемник 5 излучения, в выходном каскаде которого может располагаться усилитель. Рабочий объем 3 может располагаться как за блоком 2 спектрального модулятора, так и перед ним, причем сам спектральный модулятор может быть выполнен, например, в виде вращающегося диска с закрепленными на нем оптическими фильтрами или в виде неподвижно закрепленных оптических фильтров и вращающегося перед или за ними диска с одним вырезом, или в виде неподвижно закрепленных оптических фильтров и вращающихся синхронно с двух сторон этих фильтров зеркальных призм. Форма оптических сигналов, поступающих на приемник 5 излучения, имеет вид, показанный на фиг.2, где _o - поток излучения, прошедшего через опорный фильтр (опорное излучение); _р1 - поток излучения, прошедшего через один из рабочих фильтров (первое рабочее излучение); _р2 - поток излучения, прошедшего через второй рабочий фильтр (второе рабочее излучение). С выхода приемника 5 излучения электрические сигналы одновременно подаются на входы двух синхронных фильтров 7 и 8, выполненных по схеме с двумя зарядными конденсаторами. Для управления работой этих синхронных фильтров в блоке 6 синхронизации, связанном с блоком 2 спектрального модулятора, создаются управляющие сигналы с заданным фазовым сдвигом, форма которых показана на фиг.3, 4, где U_у1 - форма управляющего сигнала, подаваемого на первый синхронный фильтр; U_у2 - форма управляющего сигнала, подаваемого на второй синхронный фильтр. Для этого блок синхронизации может содержать два отдельных датчика положения модулятора (например, две оптопары) или один датчик положения модулятора и связанный с ним дополнительный фазовращатель, с помощью которого устанавливается требуемый фазовый сдвиг между управляющими сигналами, подаваемыми на разные синхронные фильтры. Причем связь блока 6 синхронизации с блоком 2 спектрального модулятора, может осуществляться, например, с помощью вырезов на диске модулятора. В результате синхронной фильтрации выходного сигнала приемника 5 излучения с требуемыми фазовыми сдвигами 0 и 180^o, отсчитывая от середины импульсов, соответствующих рабочему излучению, не связанному с измеряемым компонентом (см. фиг. 2, 3, 4), на выходе синхронного фильтра 7 формируется сигнал, переменная составляющая которого U_вых7 (см.фиг.5) пропорциональна разности потоков _o и _р1, т.е. пропорциональна концентрации первого измеряемого компонента, а на выходе синхронного фильтра 8 формируется сигнал, переменная составляющая которого U_вых8 (см.фиг.6) пропорциональна разности потоков _o и _р2, т.е. пропорциональна концентрации второго измеряемого компонента. Оба сигнала с синхронных фильтров 7 и 8 поступают в блок 9 вторичной обработки и регистрации, который выделяет и регистрирует амплитуды двух упомянутых переменных составляющих. Изобретение позволяет исключить из состава газоанализатора блок фиксации нулевого уровня, создающий шум, и повысить за счет этого точность измерений более чем в 10 раз.

Формула изобретения

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные источник излучения, блок спектрального модулятора, в котором установлены опорный и два рабочих оптических фильтра, рабочую кювету с анализируемым газом, фокусирующую систему, приемник излучения, а также блок вторичной обработки и регистрации, блок синхронизации, связанный с блоком спектрального модулятора, причем последний выполнен с возможностью поочередной подачи на приемник излучения потоков опорного и рабочих излучений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два синхронных фильтра, информационные входы которых объединены и подключены к выходу приемника излучения, управляющие входы синхронных фильтров подключены к первому и второму выходам блока синхронизации, а выходы - к первому и второму входам блока вторичной обработки и регистрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

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

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000