Газоанализатор

 

ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптические сопряженные источники излучения, выполненные в виде двух светодиодов, излучающих на разных длинах волн, оптическую кювету с входным и выходным окнами и фотоприемник , связанный с электронной схемой выделения сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений за счет более полного использования потоков излучения светодиодов , последние дополнительно снабжены параболическими зеркальными отражателями, фотоприемник дополнительно снабжен вогнутым зеркалом, расположенным со стороны его фоточувствительной площадки, а входное окно оптической кюветы вьтолнено в виде голографической дифракционной решетки , при этом светодиоды с отражателями установлены относительно оптической оси газоанализатора под углами, обеспечивающими при падении излучения светодиодов на дифракционную решетку угол дифракции, равный нулю.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! )) (5))4 G 01 N 21 61

Ф

° °

° ° (21) 3631506/24-25 (22) 30.05.83 (46) 23. 10.85. Бюл. Р 39 (72) Ю.Ю. Билинец и О.Д. Крайслер (71) Специальное конструкторское бюро средств-аналитической техники (53) 535.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 285325, кл. G 01 N 21/17, 1969.

Авторское свидетельство СССР

)) 569916, кл. G Oi N 21/35, 1974. (54)(57) ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптические сопряженные источники излучения, выполненные в виде двух светодиодов, излучающих на разных длинах волн, оптическую кювету с входным и выходным окнами и фотоприемник, связанный с электронной схемой выделения сигнала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений за счет более полного использования потоков излучения светодиодов, последние дополнительно снабжены параболическими зеркальными отражателями, фотоприемник дополнительно снабжен вогнутым зеркалом, расположенным со стороны его фоточувствительной площадки, а входное окно оптической кюветы выполнено в виде голографической дифракционной решетки, при этом светодиоды с отражателями установлены относительно оптической оси газоанализатора под углами, обеспечивающими при падении излучения светодиодов на дифракционную решетку угол дифракции, равный нулю.

118 033

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании газоанализаторов, в частности инфракрасного газоанализатора метана. 5

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерений за счет более полного использования потоков излучения светодиодов.

Па фиг, 1 приведена схема газоана-1О лизатора; на фиг, 2 — диаграмма направленности излучения светодиодов.

Газоаналиэатор содержит блок 1 питания, от которого с частотой

1 кГц запитываются рабочий 2 и срав- 15 ,нцтельный 3 излучающий светодиоды, помещенные в фокусы двух параболи ческих зеркальных отражателей 4 излучения, пропускающую голографическую дифракционную решетку 5, направ- 20 ляющую излучение светодиодов в оптическую кювету б, предназначенную для задания поглощающего объема исследуемого газа, за которой расположено вогнутое сферическое зеркало 7, фик- 2 сирующее излучение светодиодов на фотоприемник 8. Двухканальный усилитель

9, устройство 10 сравнения сигналов предназначены для обработки сигналов фотоприемника 8 и вывода их от- 30 ношения на показывающий прибор 11, Газонализатор работает следующим образом. .Блок 1 питания подается с частотой 1 кГц и фазовым сдвигом /2 прямоугольные импульсы питания на светодиоды, излучение которых спектрально разнесено по длине волны, причем излучение рабочего светодиода 2 совпадает, а сравнительного 3 не сов- ) падает с полосой поглощения исследуемого газа.

Диаграмма направленности излучения светодиодов имеет лепестковую форму (фиг. 2), поэтому светодиоды помеще- 4g ны в фокусы параболических зеркальных отражателей 4, что позволяет создать высокопараллельный интенсивный поток инфракрасного излучения светодиодов и направить его под напе-gg ред заданными углами (,и (g (для сравнительного и рабочего светодиода соответственно) на входное окно оптической кюветы, выполненное в виде пропускающей голографической дифракционной решетки 5. Параболические зеркальные отражатели устанавливают так, что их оптические оси располагаются под yrлами, и (у, которые выбираются ис ходя из уравнения дифракции. . Оссбенностью оптической схемы является то, что пропускающая дифрак-. ционная голографическая решетка изготавливается с таким числом штрихов, что при заданных углах падения излучения (, и (p ) угол дифракции (g ) равен нулю.

После дифракции на входном окне излучение проходит через оптическую кювету 6, фокусируется вогнутым зеркалом 7 на фоточувствительную площадку фотоприемника,8, который вырабатывает электрические сигналы, которые в двухканальном усилителе 9 разделяются ключевой схемой по двум каналам и усиливаются. Устройство 10 сравнения сигналов выводит их отношение на показывающий прибор 1 I.

Примером конкретного исполнения газоанализатора может служить макет для определения довзрывоопасных концентраций метана, в котором применены два излучающих светодиода: рабочий с длиной волны излучения 3, 32 мкм, совпадающей с максимумом поглощения метана, и сравнительный с длиной волны излучения 3,80 мкм, излучающий в области, где метан не поглощает.

Полуширина линии излучения светодиода составляет 0,30 мкм. Параболические зеркальные отражатели излу— чения (форма поверхности — параболоид вращения у = 30 х) позволяют получить высококачественный парал— лельный пучок инфракрасного излучения, что дает увеличение интенсивности сигнала от светодиода в 29 раз.

После дифракции на голографической решетке, выполненной на основе халькогенидного стекла As S,, интенсивность сигнала ат светодиода в первом дифракционном порядке составляет 857 от падающего на решетку. Углы падения с ((для я, = 3,32 мкм) и, (для h = 3,80 мкм) составляют 30 и 35 соответственно при числе штрихов пропускающей голографической дифракционной решетки 150 штр/мм, что позволяет после дифракции пучки обеих длин волн направить по одной оптической оси вдоль кюветы.

Сфокусированные сферическим зеркалом (радиусом 40 мм) оптические сигналы от обоих светодиодов регист— рирует фотоприемник СФ4-12 с приемной площадью ixi мм.

1187033

Составитель Л, Сихович

Техред А.Бабинец Корректор M.Äåì÷èê

Редактор С. Саенко

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6541/48 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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