Оптико-абсорбционный анализатор сред

Оптико-абсорбционный анализатор сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ll)600423

Союз Советски к

Соцналнстнческнк

Республик (6l) Лополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено2%1071 (2l) 1709690/18-25 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет (43) Опубликовано з00з78 Бюллетень Эй 12 (45) Лата опубликования описания 040478 (5l) M. Кл.

601 и 21/02

Гвсрдврстввныр ввввтвт

Вввата Мвввстрвв CCCP вв ааааа ввввратвввв в втврытв» (5З) УЛК 543. 422. 4 (088. 8) (72) В1вторы изобретения

В. 13. Воднев, И. T. Лосицкий, В. A Рылов и В. П. Сорокин (V 1) Зааввитель (54) ОПТИКО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

СРЕД

Изобретение относится к аналитическим приборам для исследования химических и физических свойств сред путем исследования абсорбционной способности последней в ИК-области спектра.

Известен инфракрасный анализатор, работающий по двулучевому принципу, где ИК-лучи от излучателя делятся рефлектором на измерительный и сравнительный, Однако такой анализатор характеризуется низкой чувствительностью, наиболее близок к изобретению оптико-абсорбционный анализатор сред, !5 построенный по однолучевой схеме и содержащий источник излучения, рабочую кювету, модулятор светового потока, выполненный в виде двух обтюраторов, смонтированных на одной оси двигателя, и приемник излучения, выполненный в виде двух последовательно расположенных камер, соединенных с датчиком давлений, например конденсаторным микрофоном, измерительную схему и вторичный прибор. Один иэ обтюратораторов расположен между источником излучения и приемником, а другой — между приемными камерами. зо

Камеры приемника в таком устройстве выполнены разной величины (первая меньше, а вторая — больше), чтобы сигналы обеих камер при отсутствии анализируемого вещества в рабочей кювете были равны.

Но неодинаковые величины камер в известных устройствах приводят к увеличению воздействия дестабилизирующих факторов, снижающих точность прибора.

Сделать камеры одинаковьати до настоящего времени было невозможно, так как сигнал о1 второй камеры становился меньше по величине из-за того, что большая часть энергии поглощалась в первой камере.

С целью исключения данного недостатка и повышения точности измерения в предлагаемом анализаторе обтюратор, расположенный между источником излучения и приемником, выполнен с диаметром меньшим диаметра обтюратора, расположенного между камерами приемника, причем камеры имеют одинаковые геометрические размеры, а больший из обтюраторов имеет зеркальную поверхность со стороны источника излучения.

Таким образом переменные составляющие энергии излучения, поглощенной в

600423 где U — сигнал полного перекрытия рабочего канала;

U — сигнал от анализируемого газа, концентрация которого соответствует верхнему пределу диапазона иэ мерения прибора;

2 — коэффициент, характеризующий в относительных единицах поглощение анализируемым веществом излучения источника; интенсивность источника; — коэффициент греобразования микрофона и измерительной схемы; — фазовый сдвиг между сигналами от камер 3 и 4.

Из выражения (1) видно, что для

20 увеличения точности анализатора необходимо обеспечить равенство Фаэ колебаний давлений в камерах 3 и 4.

В предлагаемом анализаторе равенство фаз обеспечивается применением камер 3 и 4 равной величины. Воэможность осуществления равенства амплитуд давлений при отсутствии анализируемого вещества излучения в кювете 2 обеспечивается неполной модуляцией излучения (обтюратором 6), поступающего в камеру 3, и полной модуляцией излучения (обтюратором 7), поступающего в камеру 4. Точное равенство амплитуд давлений достигается перемещением обтюраторов 6 и 7 относительно приемных

35 камер 3 и 4. При выполнении указанных условий выражение (1) примет вид: — — Z. — +

40 При появлении анализируемого вещества в рабочей кювете 2 амплитуда давления, развиваемого в камере 3, будет меньше амплитуды давления, развиваемого в камере 4, и на выходе усилителя 9 появляется сигнал, пропорциональный концентрации анализируемого вещества.

Для увеличения чувствительности и точности данного анализатора обтюратор

7 выполнен с зеркальной поверхностью со стороны источника излучения. Применение зеркального обтюратора позволяет увеличить амплитуду давления камеры 3, что приводит к пропорциональному увеличению чувствительности ана55 лизатора.

Если радиальные кромки обтюраторов

6 и 7 совмещены, то фазы колебаний давлений в камерах 3 и 4 отличаются от друг от друга. Измерительная схема 9

60 измеряет отношение амплитуд сигналов, возникающих в камерах 3 и 4, которое является мерой концентрации анализируемого вещества; камерах, уравниваются. При этом возможно исполнение обтюраторов как с совмещенными, так и со смещенными кромками.

Если кромки обоих обтюраторов совмещены, то измерительная схема выполнена в виде измерителя амплитуды выходного сигнала приемника. Если же кромки обтюраторов смещены, то измерительная схема выполнена в виде измерителя отношения амплитуд сигналов от камер приемника или в виде фазометра, измеряющего изменение фазы выходного сигнала приемника.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого анализатораг на фиг ° 2 — положение обтюраторов, кромки которых совмещены; на фиг.

3 — положение обтюратор

3 — положение обтюраторов, кромки которых смещены.

Предлагаемый катализатор сред состоит из последовательно расположенных источника 1 излучения, рабочей кюветы 2, дифференциального приемника, состоящего из последовательно расположенных приемных камер 3 и 4 одинакового размера, соединенных с датчиком

5 давления, например конденсаторным микрофоном. Между кюветой 2 и камерой

3 находится обтюратор 6, перекрывающий часть площади окна камеры 3. Между камерами 3 и 4 находится второй обтюратор 7, перекрывающий всю площадь окна камеры 4. Обтюраторы 6 и 7 находятся на одной оси мотора 8, который может перемещаться относительнс камер 3 и 4 так, что часть площади окна камеры 3, перекрывающаяся обтюратором 6, может меняться, а площадь камеры 4, перекрываемая обтюратором

7, остается постоянной ° Датчик 5 давлений соединен с измерительной схемой

9, которая соединена со вторичным прибором 10.

На фиг. 2 показан вид сверху на камеру 3 и обтюраторы 6 и 7, когда кромки обтюраторов совмещены. На фиг. 3 показан другой вариант расположения обтюраторов 6 и 7 на оси мотора 8, ког да кромки обтюраторов смещены.

Анализатор работает следующим образом.

Если кромки обоих обтюраторов совмещены, то измерительная схема 9 представляет собой усилитель. В данном варианте исполнения мерой концентрации анализируемого вещества является разность амплитуд давлений, возникающих в камерах 3 и 4.

Известно, что погрешность анализатора, имеющего различные приемные камеры, при условии, что амплитуды давлений в камерах 3 и 4 в отсутствии анализируемого вещества в рабочей кювете 2 равны, описываются выражением ьи u, . а!аэ к1! 1 г 1э к!

600423 где, — ам > ли т уда ре 3;

Р— амплитуда

2 давления в кам»давления в камеsin Ч)

X-acct лр) Y Фсо9 Ф

С09 Ф- ) (2) 25

s1n V

a) ctg урн Y В соь Ф

Y cosÌ

7) где 30 из выражения (21 видно, что точность анализатора определяется стабильностью 3 и стабильностью отношения Р„ /Р

В предлагаемом анализаторе ф определяется смещением обтюраторов друг относительно друга и не зависит or дестабилизирующих факторов. ре 4.

Необходимое разделение сигналов от камер 3 и 4 из сигнала приемника основано на фазовом различии этих сигналов и осуществляеTcя известными методами.

В предлагаемом анализаторе по срав1О нению с известным увеличение точности обусловлено одинаковым воздействием дестабилизирующих факторов на Р„и вследствие выполнения камер 3 и 4 одинакового размера.

Если радиальные кромки обтюраторов б и 7 смещены одна относительно другой, то измерительная схема 9 представляет собой фаэометр. В данном варианте мерой концентрации анализируемого вещества является фаза выходного сигнала приемника:

Формулы изобретения

1. Оптикс-абсорбционный анализатор сред, содержащий источник излучения, рабочую кювету, приемник выполненный в виде полледовательно расположенных камер, соединенных с датчиком давлений, и модулятор, выполненный в виде двух обтюраторов, смонтированных на оси мотора, один из которых расположен между источником излучения и приемником, а другой — между приемными камерами, измерительную схему и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,.с целью повышения точности анализа, обтюратор, расположенный между источником излучения и при) емником, выполнен с диаметром меньшим диаметра обтюратора, расположенного между приемными камерами, причем приемные камеры имеют одинаковые геометрические размеры, а больший из обтюраторов имеет зеркальную поверхность со стороны источника излучения.

2. Анализатор сред по п.l,о т л ич а ю шийся тем, что радиальные кромки обтюраторс1в совмещены, а изме-. рительная схема выполнена в виде измерителя амплитуды выходного сигнала приемника.

3. Анализатор сред по п.1,о т л ич а ю шийся тем,что радиальные кромки обтюраторов смещены, а имерительиая схема выполнена в виде отношения амплитуд сигналов первой и второй камер приемника или в виде фаэометра, измеряющего изменение фазы выходного сигнала приемника.

600423

Составитель В. Вощанкин

Техред А. Богдан КоРРектоР Н. Ковалева редактор 3, Старикова

Заказ 1894/59 Тираж 1112 Подписное

ЦННИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCCP по делам изобретения и открытия

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4