Оптико-акустический анализатор

Оптико-акустический анализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

а

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик :(Н-) 4Э ФЫ4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040371(21) 1629274/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 150378.Бюллетень № 10 (Я) М. Кл.

CT 01 И 21/00

Гееррретееииыи иевитет

Вееета ееиииетрее ВИР ие лаием иеееретеиии и етирытий (5З) УДК 543.271.08 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 22.02.78 (72} Автор . изобретения

A.ß.ÁðoäñêHé (71) ЗаяантЕЛЬ ЛенингРаДский оРДена ТРУДового КРасíoro Знамени государственный педагогический институт им.A.È.Ãåðöåûà (54) ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к недисперсионным спектральным приборам и может быть использовано для определения микроконцентраций неодноэлементных газов и жидкостей.

Известен оптико-акустический анализатор, содержащий источник излучения, измерительные камеры, эталонные камеры и лучеприемник с биметаллической мембраной )1 . Действие прибора основано на измерении поглощения газом ИК-радиации. Известное устройство характеризуется недостаточно высокой чувствительностью измерений.

Известен инфракрасный лучеприемник газоанализатора с дифференциальной измерительной схемой, содержащий два источника ИК-радиации, обтюратор, две камеры, оснащенные входными и ,выходными каналами, лучеприемник с двумя ячейками и емкостную ловушку)2).

В известном устройстве с увеличением лучистого потока растет отношение сигнала к шуму.

Известен также оптико-акустический анализатор, содержащий источник излучения, обтюратор, фильтровую, рабочую, сравнительную и лучеприемную камеры 3»

Лучистый поток от.источника излучения, в качестве которого используется нагретая до 800-900 С нихромовая спираль, посредством цилиндрических световодов, которыми, в частности, являются сами функциональные элементы

5 газоаНализатора(рабочая, сравнительная и фильтровая камеры), направляется в лучеприемную камеру; при этом для увеличения поступающего в последнюю лучистого потока используется

10 параболический отражатель, ось которого совмещена с общей осью световодов и нихромовой спирали, расположенной симметрично относительно фокуса отражателя.

15 Абсолютная чувствительность пропорциональна поступающему в лучеприемную камеру лучистому потоку и массе определяемой примеси, которые в свою очередь, пропорциональны соответственно габаритам источника излучения и объему т «М Р/4 где б и т. - соответствейно диаметр и длина рабочей камеры.

Воэможности увеличения абсолютной чувствительности известного газоанализатора в рамках его измерительной схемы практически исчерпаны по следующим причинам; во-первых, габариты источника излучения лимитируются диаметром отражателя и камер (рабочей, 597954 сравнительной и фильтровой), который во избежание дополнительных потерь лучистого потока не должен превышать диаметра окна лучеприемной камеры, имеющего оптимальный стандартный раэ- 5 мер d = 2 см, и, во-вторых, с увеличением Р наряду с возрастанием по линейному закону V1, вследствие потерь излучения при отражениях от стенок камеры, будет происходить убы- (0 вание лучистого потока по показательной кривой, т.е.,начиная с некоторого экстремального значения длины рабочей камеРы Рэ (как правило, Рзс 1 м) абсолютная чувствительность станет монотонно убывать.

По определению, абсолютная чувствительность N=df/d с где 1 — сигнал, соответствующий концентрации — с, Пороговая чувствительность, определяемая как величина, обратная предельной концентрации смцц, пропорциональна К, так как при f =f мцн р где f ш — уровень шумов,смин f мин/((Следовательно, вышеприведенное утверждение о невозможности существенного увеличения абсолютной чувствительности известного анализатора, в равной степени, относится и к пороговой чувствительности.

Целью увеличения абсолютной и пороговой чувствительности оптико-акустического анализатора, фильтровая, рабочая, сравнительная и лучеприемные камеры образованы поверхностями 35 коаксиальных прозрачных в заданной области спектра цилиндров, на общей оси которых расположен протяженный источник излучения.

На чертеже изображен предлагаемый 40 оптико-акустический анализатор, который в дальнейшем изложении именуется коаксиальным, общий вид. Анализатор содержит протяженный источник излучения 1, длина которого достигает длины самого анализатора L, цилиндрический обтюратор 2, фильтровальную

3„ рабочую 4, сравнительную 5 и луче> приемнук> 6 камеры, мембрану 7, неподвижный электрод 8, образующий с мембраной 7 конденсаторный микрофон, отверстия 9 для впуска заданной смеси в камеры 3-6 ° На чертеже не показаны блок питания и остальные элементы электрической схемы, системы компенсации и регистрации, поскольку в данном случае последние не отличаются в принципе от общепринятых. Цилиндрический обтюратор 2, наружный цилиндр и торцевые стенки с внутренней стороны должны иметь высокий коэффициент 60 отражения в заданной области спектра, Радиальный размер камеры 6 следует выбирать равным оптимальной глубине лучеприемной камеры известного газоанализатора, так как указанный опти- 65 мум соответствует наибольшему значению К. для проведения сравнительной оценки абсолютной и пороговой чувствительностей коаксиального анализатора предположим, что радиальный габарит источника излучения 1 подобран таким, чтобы при прочих равных условиях лучистый поток, поступающий в единицу объема лучеприемной камеры 6, был в р раз больше потока, поступающего в такой же объем известного газоанализатора. В этом случае коаксиальный анализатор будет чувствительнее известного в L=WЧ>

V< - объем рабочей камеры коаксиалвного анализатора. Так какЧ =1«1(1) -Р )(„jg, где 21 и D — диаметры цйлиндров, образующих рабочую камеру, то

Р(В -D, )L (2

Иэ вышеизложенного Д 2 см и =18 см. Задав иллюстративно р . 3, D1=10 см, D = 50 см и ) = 100 см, получим согласно вышеприведенной формуле ) 10000, т.е. при заданных параметрах коаксиальный анализатор будет на четыре порядка чувствительнее известного.

Коаксиальный анализатор работает следующим образом. Через отверстия 9 сравнительная камера 5 заполняется нейтРальным (не поглощающим излучение) газом, фильтровая камера 3 — неопределяемыми компонентами, присутствующими в анализируемой смеси, лучеприемные камеры 6 - газом, концентрация которого подлежит определению, или (в случае анализа жидкой фазы) газом-имитатором. В рабочую камеру 4 подается анализируемая смесь, содержащая определяемый компонент. О .его концентрации в случае некомпенсационной измерительной схемы судят по величине сигнала Е, а в случае компенсационной схемы — по вводимой в сравнительную камеру 5 дозированной добавке определяемого компонента, назначение которой — устранить возникший в измерительной схеме разбаланс.

Формула изобретения

Оптико-акустический анализатор, содержащий источник излучения, обтюратор, фильтровую, рабочую, сравнительную и лучеприемную камеры, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, фильтровая, рабочая, сравнительная и лучеприемная камеры образованы по .эрхностями.коаксиальных прозрачных в заданной области спектра цилиндров, на общей оси которых расположен протяженный источник иэлуЧения.

597954

Составитель В.Вощанкин

Редактое A.Áàãëàé Тех е С. авидович Ко екто И. Я еии окая

Заказ 1207/33 Тираж 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. . 4 5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции! Р 1602024, кл. Я 01 М 21/00, 6.11.70

2. Патент Франции М 1601996, кл. 01 М 21/00, 30 ° 10.70

3. Павленко В.д. Гаэоаналиэаторы, M.Ë,, 1965,с. 1?8-156.