Корреляционный радиометр

 

Изобретение относится к технике контроля загрязненности атмосферы, в частности к приборам для измерения общего содержания газов, и может быть использовано для дистанционного измерения общего содержания газа в атмосфере, преимущественно в факелах промышленных предприятий. Цель изобретения - повышение точности измерений . Сущность изобретения заключается в последовательном пропускании через четыре рабочие кюветы, размещенные на диске вращающегося модулятора, излучения прошедшего через исследуемый факел промышленного предприятия по одной оптической трассе нормально к плоскости диафрагмы, интерференционного фильтра и фотоприемника на вход последнего. Обработка выходного электрического сигнала фотоприемника проводится с учетом изменения яркости источника излучения при этом изменение степени поляризации излучения -на входе оптической части устройства не влияет на результаты измерений. В устройстве предусмотрено построение калибровочной кривой по трем точкам с высокой точностью. 1 ил

COKH СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4026638/25 (22) 24,02.86 (46) 30.12.93 Бюл. Йю 4?-48 (7t) Главная геофизическая обсерватория имАИ.Воейкова (72) Белобородов В.В. (78) Белобородов В.В. (54) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР (57) Изобретение относится к технике контроля загрязненности атмосферы, в частности к приборам для измерения общего содержания газов. и может быть использовано для дистанционного измерения общего содержания газа в атмосфере, преимущественно в факелах промышленных предприятий.

Цель изобретения — повышение точности измере(19) Я1 (11) 14О72О9 А3 (SI) 5 001Л 3 32 ний. Сущность изобретения заключается в последовательном пропускании через четыре рабочие кюветы, размещенные на диске вращающегося модулятора, излучения, прошедшего через исследуемый факел промь1шленного предприятия, по одной оптической трассе нормально к плоскости диафрагмы, интерференционного фильтра и фотоприемника на вход последнего. Обработка выходного электрического сигнала фотоприемника проводится с учетом изменения яркости источника излучения, при этом изменение степени поляризации излучения на входе оптической части устройства не влияет нэ результаты измерений. В устройстве предусмотрено построение калибровочной кривой по трем точкам с высокой точностью. 1 иа. / т,.","с ъ.".Tao относится к технике конт ро"

t i . за: р зненности атмосферы„в частности к приборам дпя измерения общего содержания газов, и может быть использовано для дистанционного измерения общего содержания газов в атмосфере, преимуществен<о в факелах промышленных т1редприятий.

Цель изобретения — повышение точности измерений, На чертеже изображена функциональная схема радиометра.

Радиометр содержит модулятор, приводимый во вращение двигателем 1. выполt ненный в аиде диска 2 с укрепленными на нем двигателем 1, выполненный в виде диска "су,крепленными на нем первой 3, второй 4, третьей 5 и четвертой 6 рабочими кюветами, диафрагму 7, первую 8 и вторую

9 калибровочные кюветы, интерференционный фильтр 10, фотоприемник 11, предварительный усилитель 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 электронные ключи, первый 17, второй 18; третий 19 и четвер-! тый 20 запоминающие элементы, первый

21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 усилители, первый 25 и второй 26 сумматоры, вычитающее устройство 27, блок 28 ав о f4aò;4÷añêoé регулировки усиления (АРУ). датчик фазь 29 и блок синхронизации 30.

Устройство работает следующим обра3оМ.

Псступающее на вход устройства излучай 4е прошедшее через иссле;уемый фапромы.«пенно-о предприятия (не по. ; зан) последовательно при вращении дис..а 2 двигателем 1 проходит через первую 3,::-.;Торую 4, третью 5 и четвертую 6 рабочие кюветы. Первая 3 и вторая 4 рабочие к|оветы "àïîëíåíû одинаковым количе .;- ",ом исследуемого газа; третья рабочая кюво-а 5 заполнена приблизительно двойным количеством исследуемого газа, а четвертая кювеra 6 пустая. Исследуемое излучение, ограниченное диафрагмой 7, через интерференционный фильтр 10, полоса пропускания которого соответствует полосе поглощения исследуемого газа (502 или

NOg) поступает lla вход фотоприемника 11.

На выходе фотоприемника 11 появляетс» электрический сигнал S(U), полученный ггосле прохождения светового потока через одну из рабочих кювет устройства. содержащую неко|орое количество исследуемого газа U Количество газа От в первой 3. О2 во второй 4, Оз в третьей 5, а 04 в четвертой рабочих кюветах подбирается таким образом, чтобы выполнялось равенство:

8(01)+ 3{03)=-.>(42)+ >(U4).

Злект,, 1ческие сигналы S(U) с выхода фГз-:гnpèþf÷хка 11 после усиления в пр дварительном усилителе 12, коммутируются первым 13, вторым 14, третьим 15 и четвертым 16 электронными ключами на вход первого 17. второго 18, третьего 19 и четвертого

20 запоминающих элементов, управление которыми осуществляется по командам с выходов блока синхронизации 30, формируемым из выходных сигналов датчика фазы

29.

"О Электрические сигналы, соответствующие первой рабочей кювете 3, поступают на вход первого запоминающего элемента 17, второй рабочей кювете 4 — на вход второго запоминающего элемента 18, третьей рабо15 чей кювете - 5 — на вход третьего запоминающего элемента 19, четвертой рабочей кювете 6 — на вход четвертого запоминающего элемента 20.. После запоминания в первом 17, втором

20 18, третьем 19 и четвертом 20 запоминающих элементах и усиления первым 21, вторым 22, третьим 23 и четвертым 24 усилителями электрические сигналы, соответствующие первой 3 и второй 4 рабочим

25 кюветам, суммируются в первом сумматоре

25, а соответствующие третьей 5 и четвертой 6 рабочим кюветам, суммируются во втором сумматоре 26.

Выходной электрический сигнал второго сумматора 26 вычитается иэ выходного электрического сигнала первого сумматора

25 в вычитающем устройстве 27, по выходному электрическому сигналу кс oporo определяют количество газа (302 или НОг), -5 содержащегося в исследуемом факеле.

Для компенсации изменения в процессе измерений яркости источника излучения, в качестве которого используется естественное излучение неба, необходимо изменять коэффициент усиления предварительного усилителя 12 обратно-пропорционально изменению величины яркости источника, Изменение коэффициента усиления предвари тельного усилителя 12 осуществляется с помощью блока АРУ 28 при прохождении в поле зрения фотоприемника

11 четвертой рабочей кюветы 6, не заполненной исследуемым газом, следующим образом, Если величина светового потока, прошедшего через четвертую рабочую кювету 5 увеличивается. То блок АРУ 28 снижает коэффициент усиления предварительного усилителя 12, в противном случае — блок АРУ

28 увеличивает коэффициент усиления предварительного усилителя 12. Во время прохождения в поле зрения фотоприемника 11 первой 3, второй 4 и TPI Tf f .II рЛГ1Оч«к к ЮВЕТ коз< ) 1 ициент усиля «Я I pf i ;t I p«T . л 1 ного у;ип« еля 12 нт к..

1407209 диска 2.

Да и после пересечения исследуемого факела проводится калибровка устройстьа путем последовательного введения в поле зрения и выведения из поля зрения фотоприемника 11 первой 8, и второй 9 калибровочных кювет, а затем первой 8 и второй 9 калибровочных кювет одновременно, при этом диск 2 модулятора вращается. Таким образом получают три точки, соответствующие определенному электрическому сигналу на выходе вычитающего устройства 27 и известному содержанию исследуемого газа в первой 8 и второй 9 калибровочных кюветах. При этом чем больше количество исследуемого газа в них, тем больше амплитуда электрического сигнала на выходе устройства, что позвал ет через полученные в процессе калибровки точки с высокой точностью провести калибровочную кривую, по которой затем определяется количество исследуемого газа в исследуемом факеле, 8 процессе калибровки оптическая часть устройства (не показана) направляется на участок чистого неба.

Излучение, прошедшее через исследуемый факел, проходит через первую 3, вторую 4, третью 5 и четвертую 6 рабочие кюветы по одной оптической трассе наре

Формула изобретения

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий оптически связанный с первой, второй, третьей и четвертой рабочими кюветами модулятор, приводимый ео вращение двигателем, диафрагму, интерференцианный фильтр и фатаприемник, выход которого соединен с первым входом предварительного усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока автоматической регулировки усиления, а также датчик фазы, связанный с модулятором, выходы которого соединены с входами блока синхронизации, и первую и вторую калибровочные кюветы. отличаю щийся тем, чта, с целью повышения точности измерений, ан дополнительно содержит первый, второй, третий и четвертый электронные ключи, первый, второй, третий и четвертый запоминающие элементы, первый, второй, третий и четвертый усилители, первый и второй сумматоры и вычитающее устройство, при этом выход предварительного усилителя соединен с входами первого, второго, третьего и четверт ага электронных ключей. уп равляющие входы которых соединены

55 мально к плоскости диафраг "ы ", интерференцианнога фильтра 10 и фотоприемника

11. При изменении степени поляризации исследуемого излучения изменения интенсивности излучения, прошедшего через первую

3, вторую 4, третью 5 и четверти о 6 рабочие кюветы и поступающего на входфотоприемника 11, не происходит, а если и происходит, та в равной степени для всех положений

Таким образом, исключение влияния изменения степени поляризации исследуемаго излучения, приходящего на оптический вход устройства, на величину сигнала позволяет повысить точность измерений. (56) Cryvnak 0,А., Burch 0.Е. Monitoring of

pollutant gases ln alrsraft exhausts by gasfilter correlation methods. American institute

of aегоnautics and astronautics, -AlAA paper, М. 76 — 110, 1976, р.1-10, Николаев А.Н. и др. Дистанционные иэмеаения содержания сернистого газа в выбросах труб электростанций с помощью радиаметрав корреляционного типа. — Вопросы контроля загрязнения природной среды„1981. N 6. с.34, 36. с0оТВеТсТ8еННо с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блоха синхронизации, выход первого ключа через первый запоминающий элемент и первый усилитель соединен с первым входам первого сумматора, второй вход катарага через второй усилитель и отарой запомина ащий элемент соединен с выходом второго электронного ключа. а выход - с первым входам вычитающега устройства, выход третьего электронного ключа через третий запоминающий элемент и третий усилитель соединен с первым входом второго сумматора, второй вход катарага соединен с входом блока автоматической регулировки коэффициента усиления и через четвертый усилитель и четвертый запоминающий элемент С выходам четвертого электронного ключа, а выход - с вторым входам вычитающего устройства, причем модулятор выполнен в виде диска с укрепленными на нем первой, второй, третьей и четвертой рабочими кюветами таким образам, чтобы световой поток от исследуемого объекта поочередно проходил через первую, вторую, третью и четвсртую рабочие кюветы и был направлен нормально к приемной пласкссти фотоприемника, Реда тор Т.Орловская

Составитель А.Леви

Техред M,Моргентал

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3466

Тираж Подписное

HI10 "Поиск" Роспатента

113035. Ыосква. Ж-35. Раушская наб,. 4/5 ф (! р(ЗИ ВО, 1 .1 В ЗН1О Иадатвlll>(, ИИ К ОИ1В1Н» T I 1а!ЕHT Г " f.,(ПП :Д ГЛ t