Способ контролирования давления газообразного вещества и устройство для реализации этого способа

Способ контролирования давления газообразного вещества и устройство для реализации этого способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение направлено на обладающий новизной способ и устройство, и на различные их варианты осуществления - для контролирования давления газообразного вещества. Разработка изобретения вызвана необходимостью обеспечения быстрого контролирования содержания кислорода в закрытых контейнерах, таких как стеклянные или пластмассовые ампулы, например, для медицинских применений.

Согласно первому аспекту первого осуществления способа согласно настоящему изобретению контролирования газообразного вещества до максимального предварительного заданного значения давления этот способ включает в себя выполнение следующих этапов:

- пропускают через данное газообразное вещество лазерное излучение;

- периодически модулируют длину волны лазерного излучения в диапазоне длин волн, содержащем, по меньшей мере, одну линию поглощения данного газообразного вещества;

- оптико-электрическими средствами преобразуют пропускаемое лазерное излучение, тем самым формируя электрический выходной сигнал;

и также предусматривает, по меньшей мере, один этап из числа следующих этапов:

** первая фильтрация электрического выходного сигнала преобразования с такой характеристикой фильтра, которая имеет более низкую частоту среза фильтра, которая не ниже переходной частоты, и

** вторая фильтрация электрического выходного сигнала преобразования с такой характеристикой полосы пропускной способности фильтра, которая имеет более высокую частоту среза, не более высокую, чем переходная частота, и с нижней частотой среза выше частоты периодической модуляции длины волны.

- При этом переходную частоту в спектре электрического выходного сигнала преобразования определяют там, где каустическая функция зависимых от давления огибающих спектра данного электрического выходного сигнала достигает огибающей спектра при максимальном давлении.

- Выходной сигнал упомянутой, по меньшей мере, одной фильтрации оценивают как сигнал, характеризующий давление.

В одном из вариантов осуществления изобретения выполняют обе фильтрации, т.е. первую и вторую фильтрации.

В одном из вариантов осуществления изобретения первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию.

В одном из вариантов осуществления изобретения первую фильтрацию выполняют с более низкой частотой среза, которая превышает упомянутую переходную частоту.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию и определяют частоту фильтра выше нижней частоты среза упомянутой первой фильтрации, при этом производные зависимой от давления амплитуды спектра электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, приблизительно согласуются с требуемой характеристикой. Полосовую первую фильтрацию затем осуществляют с заданной частотой фильтра в качестве средней частоты полосы пропускания.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию, и ширину полосы частот этой полосовой фильтрации выбирают для обеспечения требуемого отношения сигнал-шум.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию, и требуемую чувствительность выходного сигнала полосовой первой фильтрации реализуют с учетом шума, и выполняют следующие этапы, по одному этапу или одновременно несколькими этапами, циклами:

(а) Частоту фильтра определяют выше нижней частоты среза первой фильтрации, при этом выводимая по зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, приблизительно соответствует требуемой характеристике. Среднюю частоту полосы пропускания упомянутой полосовой первой фильтрации устанавливают на определяемой таким образом частоте фильтра.

(б) Ширину полосы частот полосовой первой фильтрации назначают требуемому отношению сигнал-шум.

Согласно еще одному варианту осуществления способа в соответствии с данным изобретением выбирают верхнюю частоту среза второй фильтрации ниже упомянутой переходной частоты.

Согласно еще одному варианту осуществления способа в соответствии с данным изобретением вторую фильтрацию выполняют со средней частотой, причем выводимая по зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, приблизительно соответствует требуемой характеристике.

Согласно еще одному варианту осуществления способа в соответствии с данным изобретением вторую фильтрацию выполняют с шириной полосы частот, выбранной для требуемого отношения сигнал-шум.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения выполняют вторую фильтрацию, реализуя требуемую чувствительность выходного сигнала упомянутой второй фильтрации с учетом шума, путем выполнения следующих этапов последовательно сразу или циклами неоднократно:

(а) определяют среднюю частоту второй фильтрации, причем выводимая по зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, приблизительно соответствует требуемой характеристике, и

(б) подстраивают (регулируют) ширину полосы частот второй фильтрации для требуемого отношения сигнал-шум.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен способ контролирования давления газообразного вещества в предварительно заданных пределах значений давления, т.е. между максимальным значением давления и минимальным значением давления. Причем согласно этому способу:

* через газообразное вещество пропускают лазерное излучение;

* периодически модулируют длину волны лазерного излучения в полосе длины волны, включающей в себя, по меньшей мере, одну линию поглощения данного газообразного вещества,

- оптико-электрическими средствами преобразуют пропускаемое лазерное излучение, тем самым формируя электрический выходной сигнал,

* затем осуществляют, по меньшей мере, один этап из числа следующих:

** первая фильтрация электрического выходного сигнала преобразования с характеристикой фильтра, которая имеет нижнюю частоту среза фильтра не ниже переходной частоты, и

** вторая фильтрация электрического выходного сигнала преобразования с характеристикой полосового фильтра, которая имеет верхнюю частоту среза, не более высокую, чем переходная частота, и с нижней частотой среза выше частоты периодической модуляции длины волны.

- При этом определяют упомянутую переходную частоту в спектре электрического выходного сигнала преобразования, причем огибающие спектра электрического выходного сигнала при минимальном и максимальном значениях давления пересекаются.

- Затем оценивают выходной сигнал, по меньшей мере, одной из числа упомянутых первой и второй фильтраций как сигнал, характеризующий давление.

Согласно одному варианту осуществления изобретения выполняют и первую, и вторую фильтрации.

• в соответствии со вторым аспектом.

Согласно еще одному варианту осуществления второго аспекта изобретения первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию.

Согласно еще одному варианту второго аспекта настоящего изобретения: первую фильтрацию осуществляют с нижней частотой среза, которая выше переходной частоты.

Согласно второму аспекту еще одного варианта осуществления изобретения выполняют первую фильтрацию как полосовую фильтрацию между переходной частотой и предельной частотой шума. Определяют предельную частоту шума; причем энергия шума электрического выходного сигнала преобразования равна энергии сигнала этого электрического выходного сигнала при заранее заданном значении минимального давления.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения выбирают полосовую первую фильтрацию, при которой разность энергий в фильтрованном спектре электрического выходного сигнала между прилагаемыми максимальным давлением и минимальным давлением становится максимальной.

Еще один вариант осуществления согласно этому второму аспекту изобретения предусматривает выбор полосовой первой фильтрации, при том условии, что энергия шума электрического выходного сигнала, при которой фильтрация является эффективной, становится самое большее равной энергии сигнала при заранее заданном максимальном значении давления.

Согласно еще одному варианту осуществления этого второго аспекта верхнюю частоту среза второй фильтрации выбирают ниже переходной частоты.

Еще один вариант осуществления согласно этому второму аспекту изобретения предусматривает выполнение второй фильтрации, при этом разница энергий в спектре электрического выходного сигнала преобразования является максимумом между приложением максимального значения давления и минимального значения давления, которые оба установлены для диапазона давления, контролируемого согласно второму аспекту изобретения.

Согласно третьему аспекту настоящее изобретение предусматривает способ контролирования давления газообразного вещества, согласно которому:

- пропускают через указанное газообразное вещество лазерное излучение;

- периодически модулируют длину волны лазерного излучения в полосе длин волн, содержащей, по меньшей мере, одну линию поглощения данного газообразного вещества;

- оптико-электрическими средствами преобразуют пропускаемое лазерное излучение, тем самым формируя электрический выходной сигнал;

- вводят сигнал, который зависит от электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, в первый и второй параллельный канал контролирования давления газа;

- в первом канале осуществляют первую фильтрацию и во втором канале осуществляют вторую фильтрацию;

- осуществляют первую фильтрацию, и при этом ее выходной сигнал изменяется с первой характеристикой в зависимости от давления упомянутого газообразного вещества;

- осуществляют вторую фильтрацию, и при этом ее выходной сигнал изменяется со второй характеристикой как функция упомянутого давления газообразного вещества;

- также осуществляют упомянутые первую и вторую фильтрации, и при этом первая характеристика становится отличающейся от второй характеристики.

- Из объединенных сигналов, которые зависят от выходных сигналов первой и второй фильтраций, оценивают сигнал, характеризующий давление.

В варианте осуществления этого третьего аспекта изобретения выполняют, по меньшей мере, либо первую, либо вторую фильтрацию в качестве полосовой фильтрации.

В варианте осуществления этого третьего аспекта изобретения первую и вторую фильтрации выполняют в неперекрывающихся частотных областях спектра электрического выходного сигнала.

В еще одном варианте осуществления согласно этому третьему аспекту изобретения первую и вторую фильтрации выполняют как полосовую фильтрацию.

В еще одном варианте осуществления согласно третьему аспекту настоящего изобретения первую и вторую фильтрации выполняют в соответствующих первом и втором частотных диапазонах, причем энергия электрического выходного сигнала имеет первую характеристику зависимой от давления энергии в первом частотном диапазоне, и имеет вторую характеристику зависимой от давления энергии во втором частотном диапазоне; причем первая и вторая энергетические характеристики отличаются друг от друга.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения во всех его аспектах: обеспечивают заранее запомненную первую эталонную характеристику, которая является первой характеристикой, и/или заранее запоминают вторую эталонную характеристику, которая является второй характеристикой. Упомянутые характеристики являются характеристиками, согласно которым выходной сигнал соответствующей фильтрации изменяется в зависимости от давления контролируемого данного газообразного вещества.

Затем мгновенные сигналы, зависящие от сигналов первой и/или второй фильтраций, соответственно, сравнивают с запомненными первой и второй эталонными характеристиками, при этом формируют первый и второй сигналы, характеризующие давление. Мгновенные преобладающие результаты фильтрации сравнивают с заранее заданными характеристиками зависимого от давления сигнала, чтобы установить из преобладающих сигналов значение давления, которому они соответствуют.

Согласно еще одному варианту осуществления третьего аспекта настоящего изобретения, но также применительно и к первому и второму аспектам, первая фильтрация формирует первый выходной сигнал, который имеет первые производные в зависимости от давления в предварительно заданных пределах давления. Вторая фильтрация формирует второй выходной сигнал, который имеет вторые производные в зависимости от давления в упомянутом предварительно заданном диапазоне давления. При этом абсолютные значения одной из упомянутых первой и второй производных являются меньшими, чем абсолютные значения другой из упомянутых производных, по меньшей мере, в одном общем поддиапазоне давления предварительно заданного диапазона давления. Упоминая производные сигнала, авторы намеренно не учитывают отношение сигнал-шум, который делает значения производной произвольными.

Согласно еще одному варианту осуществления третьего аспекта настоящего изобретения, также применимого к изобретению в соответствии с первым и вторым аспектами изобретения, вторая фильтрация формирует второй выходной сигнал, который имеет только положительные или отрицательные зависимые от давления производные в заданном диапазоне давления.

Первая фильтрация формирует первый выходной сигнал с первыми зависимыми от давления производными, которые только положительные, по меньшей мере, в одном поддиапазоне давления и которые являются только отрицательными, по меньшей мере, в одном втором поддиапазоне упомянутого предварительно заданного диапазона давления. При этом абсолютные значения вторых производных меньше, по меньшей мере, в одном из упомянутых поддиапазонов давления, чем абсолютные значения первых производных, также учитываемых в упомянутом, по меньшей мере, одном из поддиапазонов, и также без учета шума.

Согласно варианту осуществления именно в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения один из поддиапазонов давления определяют из сигнала, зависящего от второго выходного сигнала второй фильтрации.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения сигнал, характеризующий давление, определяют из этого поддиапазона давления и из первого выходного сигнала, т.е. первой фильтрации.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения еще один вариант осуществления включает в себя этапы, согласно которым:

- предварительно определяют максимальное давление, которое подлежит контролю;

- выполняют, по меньшей мере, один из следующих этапов:

** осуществляют вторую фильтрацию с характеристикой полосы пропускной способности фильтра, которая имеет верхнюю частоту среза не выше переходной частоты и которая имеет нижнюю частоту среза выше частоты модуляции периодической модуляции длины волны, и

** осуществляют первую фильтрацию с характеристикой фильтра, которая имеет нижнюю частоту среза фильтра не ниже переходной частоты.

- Тем самым упомянутую переходную частоту определяют в спектре электрического выходного сигнала, в котором каустическая функция зависимых от давления огибающих спектра электрического выходного сигнала достигает огибающей спектра при максимальном давлении.

При этом в одном из вариантов осуществления выполняют и первую, и вторую фильтрации.

Согласно еще одному из вариантов осуществления первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию.

Согласно еще одному варианту осуществления первую фильтрацию выполняют с нижней частотой среза фильтра, более высокой, чем переходная частота.

Согласно еще одному из вариантов осуществления первую фильтрацию выполняют как полосовую фильтрацию и определяют частоту фильтра, которая выше нижней частоты среза первой фильтрации, при этом выводимая из зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала преобразования, по меньшей мере, приблизительно согласуется с требуемой характеристикой. Затем полосовую первую фильтрацию осуществляют с определенной частотой фильтра в качестве полосовой средней частоты.

Согласно еще одному из вариантов осуществления выполняют первую фильтрацию как полосовую фильтрацию, при этом выбирают ширину полосы частот полосовой первой фильтрации, для достижения требуемого отношения сигнал-шум.

Согласно еще одному из вариантов осуществления выбирают верхнюю частоту среза второй фильтрации ниже переходной частоты.

Согласно еще одному из вариантов осуществления выполняют вторую фильтрацию со средней частотой, при этом выводимая из зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала, по меньшей мере, приблизительно соответствует требуемой характеристике.

Согласно еще одному из вариантов осуществления выполняют вторую фильтрацию с шириной полосы частот для требуемого отношения сигнал-шум.

Согласно еще одному из вариантов осуществления выполняют вторую фильтрацию и реализуют требуемую чувствительность выходного сигнала второй фильтрации с учетом шума при выполнении следующих этапов, последовательно или неоднократно одним или несколькими циклами:

а) определяют среднюю частоту второй фильтрации, при этом выводимая из зависимости амплитуды спектра от давления производная электрического выходного сигнала, по меньшей мере, приблизительно соответствует требуемой характеристике, и

б) подстраивают (регулируют) ширину полосы частот второй фильтрации для требуемого отношения сигнал-шум.

В соответствии с третьим аспектом варианта осуществления изобретения предусматривают выполнение следующих этапов:

* контролирование в предварительно заданном диапазоне давления между минимальным значением давления и максимальным значением давления;

* выполнение, по меньшей мере, одного из следующих этапов:

** вторая фильтрация с характеристикой полосы пропускной способности фильтра, имеющей верхнюю частоту среза не выше переходной частоты и имеющей нижнюю частоту среза выше частоты модуляции периодической модуляции длины волны;

** первая фильтрация с характеристикой фильтра, имеющей нижнюю частоту не ниже переходной частоты;

- при этом переходную частоту определяют в спектре электрического выходного сигнала; причем огибающие спектра электрического выходного сигнала при упомянутом минимальном значении давления и упомянутом максимальном значении давления пересекаются.

Еще один вариант осуществления содержит выполнение и первой, и второй фильтраций. Согласно еще одному варианту осуществления выполняют первую фильтрацию как полосовую фильтрацию.

Еще один вариант осуществления содержит выполнение первой фильтрации с нижней частотой среза, которая выше упомянутой переходной частоты. Согласно еще одному варианту осуществления первую фильтрацию выполняют между переходной частотой и предельной частотой шума. Предельной частотой шума является энергия шума электрического выходного сигнала, равная энергии сигнала электрического выходного сигнала при упомянутом минимальном значении давления.

Согласно еще одному варианту осуществления полосовую первую фильтрацию выбирают такой, чтобы разница энергий в фильтруемом спектре электрического выходного сигнала между приложением максимального значения давления и минимального значения давления стала максимальной.

Согласно еще одному варианту осуществления выбирают полосовую первую фильтрацию, согласно следующему ограничению: энергия шума электрического выходного сигнала, при которой первая фильтрация является эффективной, является самое большее равной энергии сигнала при заранее заданном максимальном давлении.

Согласно еще одному варианту осуществления верхнюю частоту среза второй фильтрации выбирают ниже упомянутой переходной частоты.

Согласно еще одному варианту осуществления вторую фильтрацию выполняют, когда разница энергий в спектре электрического выходного сигнала преобразования между приложением максимального предварительно заданного значения давления и минимального предварительно заданного значения давления является максимальной.

Согласно еще одному варианту осуществления во всех трех аспектах данного изобретения контролируемым газообразным веществом является кислород.

Согласно еще одному варианту осуществления во всех трех аспектах данного изобретения формируют эталонный сигнал, характеризующий давление - путем контролирования в соответствии с настоящим изобретением при предварительно заданном давлении газообразного вещества.

Согласно еще одному варианту осуществления формируют результирующий сигнал, характеризующий давление, в зависимости от разности эталонного сигнала, характеризующего давление, и сигнала, характеризующего давление.

Согласно еще одному варианту осуществления в соответствии со всеми аспектами настоящего изобретения контролируют пропускание лазерного излучения по пути, на который подается или будет подаваться, и при этом формируют сигнал, характеризующий пропускание. Затем выполняют взвешивание сигналов, от которых зависит характеризующий давление сигнал, в зависимости от характеризующего пропускание сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения во всех его аспектах также обеспечивают газ с данным газообразным веществом, по меньшей мере, в одном контейнере, прозрачном для упомянутого лазерного излучения.

Согласно еще одному варианту осуществления упомянутый контейнер обеспечивают и контролируют в атмосферном воздухе.

Согласно еще одному варианту осуществления контролирование прозрачности пути для лазерного излучения предусматривает упомянутый прозрачный контейнер; при этом формируют сигнал, характеризующий прозрачность. Затем выполняют взвешивание сигналов, от которых зависит сигнал, характеризующий давление, в зависимости от сигнала, характеризующего пропускание.

Согласно еще одному варианту осуществления обеспечивают третий параллельный канал в качестве калибровочного канала, и в упомянутом калибровочном канале формируют упомянутый характеризующий пропускание сигнал.

Согласно еще одному варианту осуществления эталонный сигнал формируют при осуществлении контролирования согласно настоящему изобретению по эталонному контейнеру с предварительно заданным количеством данного газообразного вещества, при этом получаемый в результате характеризующий давление сигнал формируют в зависимости от разности упомянутого эталонного сигнала и характеризующего давление сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления проверяют правдоподобие сигнала, характеризующего давление.

Согласно еще одному варианту осуществления контролируют давление кислорода в упомянутых контейнерах.

Согласно еще одному варианту осуществления упомянутые контейнеры наполнены продукцией.

Согласно еще одному варианту осуществления упомянутые контейнеры выполнены, по существу, из стекла или пластмассового материала. При этом согласно еще одному варианту осуществления эти контейнеры являются ампулами.

Согласно еще одному варианту осуществления контейнер, в котором контролируют содержание газообразного вещества, является одним из множества контейнеров, транспортируемых в потоке к, мимо и от упомянутого контролирования.

Согласно еще одному варианту осуществления контролируемый контейнер и пропускаемое через него лазерное излучение во время контролирования перемещаются синхронно.

Согласно еще одному варианту осуществления последовательно контролируют давление газообразного вещества во множестве контейнеров, транспортируемых последовательно к, мимо и от контролирования; при этом формируют эталонный сигнал, характеризующий давление, за счет контролирования, по меньшей мере, одного эталонного контейнера с предварительно заданным количеством контролируемого газообразного вещества - до контролирования одного контейнера из множества контейнеров. При этом формируют получаемый в результате сигнал, характеризующий давление, в зависимости от эталонного сигнала, характеризующего давление, и сигнала, характеризующего давление.

При этом согласно одному из вариантов осуществления эталонный сигнал, характеризующий давление, формируют каждый раз до контролирования одного контейнера из множества контейнеров.

Согласно еще одному варианту осуществления эталонные сигналы, характеризующие давление, от последовательного контролирования эталонных контейнеров с предварительно заданным количеством газообразного вещества усредняют, и упомянутую разность определяют в зависимости от результата этого усреднения.

Настоящее изобретение также предусматривает способ изготовления закрытых, возможно наполненных, контейнеров, пропускающих лазерное излучение и с предварительно заранее заданным максимальным количеством кислорода; причем согласно упомянутому способу изготовления изготавливают закрытые, возможно заполненные, и прозрачные контейнеры, и контролируют давление газообразного вещества в этих контейнерах согласно вышеизложенному и согласно одному из аспектов и вариантов осуществления настоящего изобретения, и отбраковывают контейнеры, если сигнал, зависимый от сигнала, характеризующего давление, характеризует давление кислорода в этом контейнере выше заданного максимального значения.

Настоящее изобретение также обеспечивает устройство для реализации настоящего изобретения в соответствии со всеми аспектами его способа.

В отношении контролирования давления кислорода можно соблюдать следующие правила выбора параметров.

Средняя частота второй полосы фильтрации, f_ZII, по отношению к частоте модуляции длины волны лазерного излучения, f_C:

10≤f_ZII/f_C≤20

Средняя частота полосы пропускной способности, применяемой для первой фильтрации, f_ZI, по отношению к частоте модуляции длины волны лазерного излучения, f_C:

50≤f_ZI/f_C≤120

Ширина полосы пропускной способности второй фильтрации по отношению к частоте модуляции:

1≤B_II/f_C≤18

Ширина полосы пропускной способности полосовой первой фильтрации, B_I, по отношению к частоте, f_C, модуляции:

50≤B_I/f_C≤1000

Отклонение Н модуляции длины волны лазера:

По меньшей мере, 5 промилле, при этом предпочтительно:

50 пм ≤ Н ≤ 500 пм.

Причем лазер, который может быть применен для настоящего изобретения, является вертикально-резонаторным лазером поверхностного излучения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения и в соответствии со всеми изложенными выше аспектами: во время облучения газа лазерным излучением - лазерное излучение и поэтому соответствующий лазерный луч перемещаются относительно газа, содержащего газообразные вещества.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, помимо упомянутого относительного перемещения, облучаемым лазерным излучением газом является поток газа. Тем самым обеспечивается возможность контролирования газообразных веществ в данном газовом потоке и по месту контролирования давления.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения упомянутый поток газа находится в трубке.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения лазерное излучение и поэтому лазерный луч перемещаются относительно трубки, по которой идет поток газа, и при этом через газ проходит лазерное излучение.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения это перемещение лазерного излучения относительно трубки выполняют в виде колебаний.

При этом, и в качестве еще одного варианта осуществления изобретения, при перемещении лазерного излучения и поэтому лазерного луча относительно трубки, по которой идет поток газа, оценка характеризующего давление сигнала включает в себя этап усреднения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, которое основывается на излагаемом выше осуществлении, осуществляется относительное перемещение между лазерным излучением и газом, и газ находится в закрытой емкости. При этом для осуществления упомянутого относительного перемещения закрытая емкость перемещается относительно лазерного излучения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения это перемещение представляет собой колебательное движение.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения газ, с одной стороны, содержится в закрытой емкости, и, с другой стороны, упомянутое относительное перемещение осуществляется между газом и закрытой емкостью и лазерным лучом, и оценка характеризующего давление сигнала включает в себя этап усреднения.

Изобретение излагается с помощью примеров и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 упрощенно и схематически показывает устройство согласно настоящему изобретению, выполняющее способ контролирования согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - качественная характеристика, по оси длины волны: линии поглощения данного газообразного вещества для пояснения модуляции длины волны согласно настоящему изобретению;

Фиг.3 - спектры поглощения газообразного вещества в виде кислорода, при разных давлениях;

Фиг.4 - качественная характеристика спектра электрических сигналов, формируемых в результате оптико-электрического преобразования согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - качественная характеристика огибающих в спектрах согласно Фиг.4, при разных значениях давления газообразного вещества;

Фиг.6 - качественная характеристика огибающих в спектрах согласно Фиг.4, для разных давлений газа, определяющих каустическую функцию;

Фиг.7 - аналогия Фиг.6, поясняющая определение переходной частоты с помощью каустической функции;

Фиг.8 - схематически и с пояснением качественных характеристик показывает первую фильтрацию согласно настоящему изобретению в одной области частот относительно переходной частоты, в соответствии с Фиг.7;

Фиг.9 - упрощенная функциональная блок-схема, показывающая оценку результатов фильтрации согласно Фиг.8;

Фиг.10 - качественная характеристика примера прохождения выходного сигнала варианта осуществления согласно Фиг.9, в зависимости от контролируемого давления;

Фиг.11 - схематически в виде прохождения сигнала/функциональной блок-схемы показывает оценку сигнала, характеризующего давление, согласно настоящему изобретению, и с фильтрацией в соответствии с Фиг.9;

Фиг.12 - схематически и с отображением качественных характеристик показывает вторую фильтрацию согласно настоящему изобретению во второй области частот по отношению к переходной частоте, определяемой согласно Фиг.7;

Фиг.13 - упрощенное схематическое, в виде функциональной блок-схемы, представление выполнения фильтрации согласно Фиг.12;

Фиг.14 - пример качественной характеристики зависимости выходного сигнала варианта осуществления согласно Фиг.13 от контролируемого давления;

Фиг.15 - упрощенно и схематически, в виде функциональной блок-схемы прохождения сигнала, показывает оценку сигнала, характеризующего давление, в результате фильтрации согласно Фиг.13;

Фиг.16 - еще один вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому фильтрация в соответствии с Фиг.8 и фильтрация согласно Фиг.12 используются в комбинации;

Фиг.17 - качественная характеристика спектральных огибающих согласно Фиг.4 для разных значений давления: в целях пояснения настройки полосового фильтра согласно Фиг.8;

Фиг.18 - в представлении согласно Фиг.17: настройка полосового фильтра согласно Фиг.12;

Фиг.19 - также оценка параметров по давлению: качественная характеристика спектральных огибающих согласно Фиг.4 в соответствии со вторым аспектом изобретения для определения переходной частоты;

Фиг.20 - аналогично Фиг.8: настройка первой фильтрации в области частот выше переходной частоты, определяемой согласно Фиг.19;

Фиг.21 - аналогично Фиг.9: фильтрация согласно Фиг.20;

Фиг.22 - пример качественной характеристики зависимости от давления газообразного вещества выходного сигнала варианта осуществления согласно Фиг.21;

Фиг.23 - аналогия Фиг.11: оценка результата фильтрации согласно Фиг.21 для формирования сигнала, характеризующего давление;

Фиг.24 - аналогия Фиг.12: представление второй фильтрации в области частот ниже переходной частоты, определяемой согласно Фиг.19;

Фиг.25 - аналогия Фиг.13: упрощенная блок-схема выполнения фильтрации согласно Фиг.24;

Фиг.26 - аналогия Фиг.15: упрощенно и в виде функциональной блок-схемы прохождения сигнала показана оценка фильтрации согласно Фиг.25 для формирования сигнала, характеризующего давление;

Фиг.27 - качественные характеристики примера зависимости выходного сигнала согласно варианту осуществления, представленному на Фиг.25, от давления;

Фиг.28 - еще один вариант осуществления настоящего изобретения на основе переходной частоты, определяемой в соответствии с Фиг.19: комбинирование фильтраций согласно Фиг.20 и 24 для оценки сигнала, характеризующего давление;

Фиг.29 - схематически и упрощенно: осуществление двойного параллельного измерительного канала согласно варианту настоящего изобретения;

Фиг.30 - результат контролирования давления кислорода в соответствии с вариантом осуществления согласно Фиг.29 в одном диапазоне давления;

Фиг.31 - в представлении согласно Фиг.30: результаты во втором диапазоне давления;

Фиг.32 - в представлении согласно Фиг.30 и 31: результаты контролирования в большем диапазоне давления;

Фиг.33 - функциональная блок-схема прохождения сигнала, являющаяся частью блока оценки согласно настоящему изобретению, с использованием траекторий сигналов, показываемых, например, на Фиг.32;

Фиг.34 - максимально упрощенное представление устройства согласно настоящему изобретению, функционирующее согласно способу настоящего изобретения для проверки газового содержимого прозрачных закрытых контейнеров в потоке;

Фиг.35 - еще один вариант упрощенной функциональной блок-схемы прохождения сигнала, в блоке оценки; и

Фиг.36 - вариант изображаемого на Фиг.34 устройства согласно настоящему изобретению;

Фиг.37 - еще один упрощенно и схематически показываемый вариант согласно изобретению, по аналогии с Фиг.34, для контролирования идущего потоком газа;

Фиг.38 - еще один упрощенно и схематически показываемый вариант согласно изобретению, по аналогии с Фиг.37, для контролирования в трубке идущего потоком газа;

Фиг.39 - еще один упрощенный и схематически показываемый вариант осуществления изобретения, по аналогии с Фиг.37 и 38, согласно которому относительное перемещение лазерного излучения и контролируемого газа определено иначе по сравнению с вариантами согласно Фиг.37 и 38;

Фиг.40 - еще один вариант осуществления, в представлении согласно Фиг.37-39 и согласно которому контролируемый газ находится в закрытой емкости.

Фиг.1 показывает с помощью функциональной блок-схемы принципиальную конструкцию системы контролирования согласно настоящему изобретению для контролирования давления газообразного вещества. Система содержит лазерное устройство 1, генерирующее лазерный луч В, пропускаемый через образец 3 газа, содержащего газообразное вещество, давление которого контролируется. Лазерный луч В, пропускаемый через образец 3 газа, принимается на оптическом входе оптико-электрического преобразователя 5 и преобразуется в электрический сигнал S₅, который оперативно направляется на вход Е₇ блока 7 оценки. Выходной сигнал S₇ на выходе А₇ блока 7 оценки является сигналом, характеризующим давление, который характеризует давление газообразного вещества в образце 3 газа.

Лазерное устройство 1 выполнено с возможностью его модулирования по отношению к λ_L излучения луча В