Устройство для исследования спектров газовой смеси

 

( п>890172

Сеевь Сееетсннх

Сеареалмстмческнх

Реслублытт

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (BE ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)ЗаЯвлено 03.12 ° 79 (21) 2859803/18-25 (5})M. Кл. с прнсоеаннением заявки М

G 01 N 21/63 еввуйврстнаиВЖ квинтет

ССИ ав двазл нзебретеннй н вткрытнй (2З)Приоритет

Опубликовано 15.12. 81 ° Бюллетень №46

Дата опублнковання описания 15.12.81 (53) УДK 535 ° 3" (088. 8) (72) Автор нзобретення

К,Л.Рогожин (7l) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ CflEKTPOB

ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения концентраций и спектрального анализа, частиц в многокомпонентной гаэовЬй смеси.

Известны устройства для исследования спектров газовой смеси, содержащие источник и приемник излучения, оптическую систему регистрации рассе.

10 янного исследуемым объемом света под небольшим углом. В этом устройстве спектр частиц определяется по размерам, осредненным по сечению объема смеси. 1j.

Наиболее близким йо технической сущности к предложенному является устройство для исследования спектров газовой смеси, содержащее источник света, коллиматор, объектив, фотоприемники и блок регистрации, расположенные по ходу луча. В блок регистрации поступает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности рассеянного исследуемым объемом излучения.

Устройство снабжено блоком для анализа углового распределения излучения> выполненного в виде модулятора с двумя дисками и анализатора частоты модуляции, в соответствии с которой и находят угловое распределение ðàñсеянного света 52$.

Недостатком указанного устройства является ограниченность диапазона анализа частиц по размерам и недостаточная точность измерения вследствие того, что при наличии взвешенных твердых частиц и общем возрастании объема исследованной смеси нарушаются условия наблюдения света, идущего от нее, Цель изобретения - расширение диапазона анализа частиц многокомпонентной газовой смеси и повышение .

его точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник света> коллиматор, объектив фотоприемники и блок регистрации, расположенные по ходу луча, дополнительно введены два световода различного сечения с возможностью пере" мещения вдоль оптической оси, расстояние между которыми удовлетворяет

d 1+С1 2, условию fc are tg---2R где " угол рассеяния света на частицах исследуемой смеси;

d<,d — соответствующие диаметры световодов;

R - расстояние между торцами световодов, обращенных к исследуемому объекту газовой смеси, а также селективный светофильтр, по. мещенный перед объективом, а фотоприемники выполнены в виде дискретной линейной системы, снабженной угловым дискретным анализатором спектра.

На чертеже показана оптическая схема устройства.

Устройство содержит источник света 1, например газовый лазер, коллиматор 2, дающий параллельный пучок лучей на световод 3, исследуемый объем 4, второй световод 5 диафраг" му 6, селективный светофильтр 7, обьектив 8 на систему фотоприемников . 1 дискретного типа, защищенных экраном 10 и соединенных с соответствующим угловым дискретным анализатором

11 спектра и индикатором 12 например импульсным осциллографом.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1, пройдя коллиматор 2 и первый световод 3, поступает в исследуемый объем 4 газовой смеси. Преобразованный в исследуемом объеме световой поток проходит второй световод 5 большего сечения, расположенного в соответствии с условием малого однократного рассеяния на углы. g < are tg - — . Пу)Яй тем изменения соотношения сечений световодов и расстояния между их торцовыми поверхностями, обращенными к исследуемому объему, можно добиться оптимальных условий наблюдения углового спектрального распределения излучения от различных выбранных участков газовой смеси неоднородного составах .Дискретная система фотоэлементов, например фотоумножителей, перекрывающих весь спектральный диапазон наблюдаемого света, позволяет получить в дискретном угловом анализаторе импульсы, пропорциональные интенсивности всего преобразованного в исследуемом объеме излучения в соответствии с положением частиц смеси и фотоумножителей данного типа, Для достижения необходимой точности измерений проводят соответствующую калибровку устройства по эталонному газовому составу с определенным размером .и концентрацией частиц, причем чем меньше участок объема, подвергающийся спектральному анализу, тем точнее выполняется условие рассеяния под малым углом и выше точность измерений, С возрастанием степени неоднородности состава смеси расстояние R между соответствующими торцовыми поверхностями световодов нужно уменьшать для сохранения числа рассеивающих частиц.

При условии, ч о коэффициент уменьшения числа частиц в анализируемом участке объема оценивается соотношением I(= <, где Р— диаметр D исследуемого объема, можно, напри- мер, вычислить что при Р=10 см и

R=-0,5 см он равен 20, т.е. при равномерном распределении частиц по сечению число их в исследуемом объеме в 20 раэ меньше числа частиц в сечении объема по зондирующему световому погоку.

При различии в интенсивностях люминесценции и рассеянии исследуемого объема необходимо использовать селективный светофильтр, чтобы, например, собственно люминесценция частиц данного вида была бы фоном при более интенсивном рассеянии или наоборот, Принимая во внимание условия наблюдения под малым углом рассеяния можно получить, что при d =

= 0,2 мм и d = 1,5 мм расстояние R=

=6 мм. Таким образом, диаметры световодов на порядок меньше расстояния между ними. Отсюда следует, что введенные световоды с точки зрения гидродинамического эффекта оказывают незначительное воздействие на резуль56 таты измерений, Предлагаемое устройство позволяет измерять размеры частиц в газовой смеси в широких интервалах (2-200 мм), а также дает возможность проводить

sS спектральный анализ при нестационарном режиме газовой смеси в короткие промежутки времени с высокой точностью.

8901 72

Формула изобретения

Составитель Е. Карманова

Редактор С.Тимохина Техред Т. Маточка

Корректор >,Äåì÷èê

Заказ 10956/67 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Устройство для исследования спектров газовой смеси, содержащее источник света, коллиматор, объектив, фотоприемники и блок регистрации, расположенные по ходу луча, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона анализа и повышения точности, в него дополнительно введены два световода различного сечения с возможностью перемещения вдоль оптической оси, расстояние между которыми удовлетворяет условию

dg+da ф(агсйц -----, где g - угол рассе2R яния света на частицах исследуемой смеси; d, d - сост ветст вующие диаметры световодов, R - расстояние между торцами световодов, обращенных к исследуемому объему газовой смеси, а также селективный светофильтр, по" мещенный перед объективом, а фотопри. емники выполнены в виде дискретной линейной системы, снабженной угловым дискретным анализатором спектра.

<е

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Патент США N 3797937» кл. G 01 и 15/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

-4" 258712, кл. G 01 N 15/02, 1966 (прототип).