Газоанализатор

 

ГАЗОАНАЩЗАТОР, содержащий источник излучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещённый за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, вклю , чающую сиихронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых Изобретение относится к аналитичес11сому приборостроению и может быть использовано для контроля выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу, a также дляконтроля технологических процессов, связанных с выделением газов. Известен газоанализатор, содержащий источник излучения, рабочую и опорную кюветы, модулятор, оптический фильтр, объектив и приемник излучения. Недостатком известного газоанали затора является невысокая точность измерения. подключены-к входам вычитающего устройства , при этом ВБ1ХОД вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, a выход - с регистрирующим прибором, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор, управляемый источник питания, генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к первому входу сумматора и опорному входу дополнительного синхронногодетектора, (Л информационный вход которого соединен с выходом измерителя отношений, с a выход подключен через управляемый источник питания к другому входу сумматора , выход которого связан, с источником излучения. 00 N3 Наиболее близким техническим реО5 в шением к изобретению является газоанализатор , содержащий источник изСО лучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков , расположенн14е последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фипьтр, размещенный за рабочей кюветой фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала , включающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитающего устройства, при этом выход вы

СО03 СОВЕТСКИХ

Clll

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 21/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ВВТВВТ((0((У (Ю((ВТВ(ЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3549406/25 (22) 09.02.83 (46) 23.08.91. Бюл. Ф 31 (71) Институт физики АН БССР (72) В.Б.Дунаев, В.Г.Батюков, В.Д.Ляшкевич и И,П.Шахлай .(53) 535.341 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 730086, кл. G 01 N 21/34, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 884400, кл. С 01 N 21/27, 1981. (54)(57) ГАЗОАНАЛИЗАТОР,. содержащий источник излучения, оптически сопряженный с.формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, вклю,чающую синхронные детекторы рабочего, и опорного каналов, выходы которых

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля выбросов промышленных предприятий и автотранспорта s а тTм оoс ф ер у, а также для контроля технологических процессов, связанных с выделением газов.

Известен газоаналиэатор, содержащий источник излучения, рабочую и опорную кюветы, модулятор, оптический фильтр, объектив и приемник излучения.

Недостатком известного газоанализатора является невысокая точность измерения.

„SU„„1132669 А 1

2 подключены-к входам вычитающего устройства, при этом выход вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, а выход — с регистрирующим прибором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор, управляемый источник питания, генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к первому входу сумматора и опорному входу дополнительного синхронного. детектора, информационный вход которого соеди нен с выходом измерителя отношений, а выход подключен через управляемый источник питания и другому входу сумматора, выход которого связан с ис- Я точником излучения; (Ма ((Ср

Наиболее близким техническим решением к изобретению является газоанализатОр; содержащий источник из- © лучения, оптически. сопряженный с фор- © мирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за ра- а бочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, включающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитающего устройства, при этом выход вы1132669 читающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, а выход — с регистрирующим прибором, Недостатком данного газоаналиэатора является невысокая точность измерения, обусловленная различной зависимостью лучистой энергии, проходящей через рабочую и опорную кюветы, от изиэменения температуры источника излучения.

Цель изобретения — повышение точности измерения. fS

Поставленная цель достигается тем, что в газоанализатор, содержащий источник излучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные по- 20 следовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения н связанную с ним схему обработки и регистрации сигнапа, включающую синхронные детекторы рабочего н опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитающего устройства, при этом выход .вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с вьжодом синхронного детектора опорного канала, а выход — с регистрирующим прибором, введены сумматор, управляемый источник питания, генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к одному, входу сумматора и опорному входу дополнительного синхронного детектора, информационный вход которого соединен с выходом измерителя отношений, а выход подключен через управляемый источник пита, ния к другому входу сумматора, выход которого связан с источником излучения, На фиг. 1 изображена структурная схема газоанализатора, на фиг,2 и 350 графики, поясняющие его работу.

Гаэоанализатор (фиг, 1) содержит источник излучения 1, расположенный в фокусе сферического зеркала 2, модулятор 3, модулирующий световые по55 токи, проходящие через рабочую 4 и опорную 5 кюветы, оптический фильтр

6, фокусирующую систему 7, приемник излучения 8, предварительный усилитель 9, синхронные детекторы 10 и 11 рабочего и опорного каналов соответственно, вычитающее устройство 12, измеритель отношения 13, регистрирующий. прибор 14, сумматор 15, управляемый источник питания 16, генератор напряжения 17 и дополнительный синхронный детектор !8.

Выход приемника излучения 8 подключен через предварительный усилитель 9 к входам синхронных детекторов 10 и 11, Выход синхронного детектора 10 рабочего канала соединен с одним входом вычитающего устройства 12, другой вход которого подключен к выходу синхронного детектора

11 опорного канала и к одному входу измерителя отношения 13, соединенного своим другим входом с выходом вычитающего устройства 12 и выходом— с входом регистрирующего прибора 14 и информационным входом дополнительного синхронного детектора 18, опорный вход которого подключен к одному из выходов генератора напряжения 17, а выход подсоединен через управляемый источник питания 16 к одному входу сумматора 15, связанного другим входом с вторым выходом генератора напряжения 17, а выходом — с источником излучения

Управляемый источник питания 16 служит для поддержания необходимой температуры источника излучения 1.

Генератор напряжения. формирует сигнал низкочастотной модуляции температуры источника излучения. Синхронный детектор 18 предназначен для выделения сигнала, частота которого равна частоте модуляции температуры источника излучения

Газоанализатор работает следующим образом.

Питание источника излучения 1 осуществляется суммой двух напряжений: постоянного, снимаемого с выхода управляемого источника питания 16, и переменного, снимаемого с выхода генератора напряжения 17. Форма напряжения питания источника излучения 1 показана на фиг,2. Уровень постоянного напряжения на выходе управляемого источника питания 16 зависит от величины напряжения, снимаемого с выхода дополнительного синхронного детектора 18.

1132669

Излучение от источника излучения расположенного в фокусе сферического зеркала 2, разделяется на два потока, модулируется модулятором 3 и проходит через рабочую 4 и опорную

5 кюветы. Излучение, прошедшее через рабочую кювету 4, фильтруется оптическим фильтром 6 и фокусируется фо-. кусирующей системой 7 на приемную площадку приемника излучения 8. Излучение, прошедшее через опорную кювету 5, минуя оптический фильтр 6, также фокусируется на приемную пло-щадку приемника излучения 8. Электрический сигнал с выхода приемника излучения 8, после усиления в пред варительном усилителе 9, поступает на входы синхронных детекторов 10 и 11, Напряжение на выходе синхронного детектора 10 рабочего канала пропорционально нн".енсивности излучения, прошедшего через рабочую кювету 4, а напряжение на выходе син. хронного детектора 1 1 опорного канала пропорционально интенсивности излучения, прошедшего через опорную кювету 5. Сигналы с выходов син.хронных детекторов 10 и 11 поступают на соответствующие входы вычитающего устройства 12, с выхода которого разностный сигнал поступает на один из. входов измерителя отношения 13, на второй вход которого поступает сигнал,с выхода синхронного детекто.ра 11 опорного канала. На выходе измерителя отношения 13,выполняющего операцию деления, появляется на.пряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна концентрации исследуемого газа в. рабочей кювете,a переменная составляющая, частота которой равна частоте выходного напряжения генератора -напряжения t7, пропорциональна амплитуде выходного напряжения генератора напряжения 17 и выбирается заранее из расчета минимальной погрешности, вносимой в измерения. Сигнал с выхода измерителя . отношения 13 поступает на информационный вход синхронного детектора 18 и регистрирующего прибора t4, Опорным напряжением для дополнительного синхронного детектора 18 является выходное напряжение генератора напря-. жения 17.

Излучение, прошедшее через рабочую кювету 4 и оптический фильтр 6, отличается по спектральному составу от излучения, прошедшего через опорную кювету 5. Это приводит к зависимости показаний прибора от изменения температуры источника излучения. График зависимости показаний прибора от температуры источника показан на фиг.3.

Как видно из фиг. 3, если температура источника излучения меньше эффективной {Тэ < ), при которой наиболее эффективно используется мощность источника излучения, то переменная составляющая выходного сигнала измерителя отношения 13 находится в фазе с выходным напряжением генератора напряжения 17, .При эгом на выходе синхронного детектора 18 появляется положительное управляющее напряжение, приводящее к возрастанию выходного

20 напряжения управляемого источника питания 16, т.е, к повышению температуры источника излучения 1 до Т

= Т <р. Если температура источника излучения 1 больше эффективной, то

25 переменная составляющая выходного сигнала измерителя отношения 13 на-. ходится в противофазе с выходным на- . пряжением генератора напряжения 17, при этом на выходе дополнительного

3р синхронного детектора 18 появляется отрицательное управляющее. напряже ние, приводящее к уменьшению выход.ного напряжения управляемого источника питания 16, т.е, к уменьшению

35 температуры источника излучения до

Т = Т, . При температуре источника излучения равной Т> положительная . полуволна переменной составляющей напряжения выходного сигнала изме40 рителя отношения 13 находится в противофазе с положительной полуволной выходного напряжения генератора 17, а отрицательная полуволна переменной составляющей напряжения .выход45 ного сигнала измерителя отношения находится в фазе с отрицательной полуволной выходного напряжения . генератора, Напряжение на выходе синхронного детектора 18 равно нулю, при этом выходное напряжение управляемого .источника питания 16 не изменяется, температура источника излучения 1 поддерживается посто-янной и равной Т .

Таким образом, стабилизация тем пературы источника излучения при

Т = Т позволяет наиболее эффективно использовать мощность излучателя и тем самым повысить при1132669

Иуп

gQPJNNl

Фис. г

54kp

Фиг.3 ./

Редактор М.Ленина Техред Л.Сердккова Корректор И.Эрдейи

Заказ 3441 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 мерно в 5-10 раз точность измерения и в 3-5 раз увеличить срок службы излучателя и, соответственно, всего прибора в целом.

Данное устройство обеспечивает возможность быстрого разогрева источника излучения до необходимой температуры, что позволяет также повысить точность и, кроме того, 5 в 10-20 раз сократить время выхода прибора на режим.