RU1825419C - Gas analyzer - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано дл  контрол  содержани  газов, имеющих инфракрасный спектр поглощени . Сущность: кювета газоанализатора совмещена с фокусирующим элементом и изготовлена в форме полого светоотражающего усеченного конуса, а опорный канал выполнен в форме полого световода, выходной торец которого с закрепленным на нем оптическим фильтром примыкает к отверстию в боковой стенке кюветы, внутри которой устанойлено „плоское зеркало, расположенное на оптической оси световода под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол а  вл етс  смежным углу, образованному оптическими ос ми световода и рабочего канала. 1 ил. сл сUsage: the invention relates to the field of measurement technology and can be used to control the content of gases having an infrared absorption spectrum. Essence: the gas analyzer cuvette is aligned with the focusing element and is made in the form of a hollow reflective truncated cone, and the reference channel is made in the form of a hollow fiber, the output end of which with an optical filter attached to it is adjacent to the hole in the side wall of the cuvette, inside which a “flat mirror, located on the optical axis of the fiber at an angle of 0.5 a to the optical axis of the working channel, where the angle a is an adjacent angle formed by the optical axes of the fiber and the working channel. 1 ill. next to

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  определени  концентрации газов, имеющих инфракрасный спектр поглощени , и может быть использовано дл  контрол  содержани  газов в атмосфере, в производственных помещени х, в производственных процессах , в медицине и т.д.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for determining the concentration of gases having an infrared absorption spectrum, and can be used to control the gas content in the atmosphere, in industrial premises, in industrial processes, in medicine, etc.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение габаритов прибора при одновременном снижении погрешностей измерений.The aim of the invention is to reduce the dimensions of the device while reducing measurement errors.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого газоанализатора.The drawing shows a block diagram of the proposed gas analyzer.

Устройство содержит оптически св занные источник излучени  1, модул тор 2, рабочий канал, включающий в себ The device comprises an optically coupled radiation source 1, a modulator 2, and a working channel including

оптический фильтр 3 и кювету 4, опорный канал, содержащий полый световод 5, оптический фильтр - линзу 6 и плоское зеркало 7. а также регистрирующий излучение опорного и рабочего каналов приемник излучени  Р.an optical filter 3 and a cuvette 4, a reference channel containing a hollow fiber 5, an optical filter - a lens 6 and a flat mirror 7. as well as a radiation detector R detecting radiation from the reference and working channels.

Предлагаемый газоанализатор работает следующим образом. Излучение от источника 1 попеременно модул тором 2 пропускаетс  в рабочий или опорный каналы . Оптический фильтр 3 в рабочем канале пропускает излучение, соответствующее полосе поглощени  измер емого газа. Оптический фильтр - линза 6 в опорном канале пропускает излучение, не поглощаемое измер емым и фоновыми газами, и фокусиру00The proposed gas analyzer operates as follows. The radiation from the source 1 is alternately passed by the modulator 2 into the working or reference channels. An optical filter 3 in the working channel transmits radiation corresponding to the absorption band of the measured gas. Optical filter - lens 6 in the reference channel transmits radiation not absorbed by the measured and background gases, and focus

ю сл yu sl

Ч)H)

соwith

эт излучение опорного канала на плоское зеркало 7, которое направл ет излучение параллельно оптической оси рабочего канала . Далее излучение рабочего и опорного каналов фокусируетс  кюветой А на прием- ник излучени . Компрессор прокачивает через кювету исследуемую газовую смесь. При отсутствии в кювете измер емого газа интенсивность излучени , прошедшего через рабочий и опорный каналы, одинакова. По-  вление измер емого газа в кювете ослабит излучение в рабочем канале, а приемник излучени  зарегистрирует модулированное разностное излучение между рабочим и опорным каналами, пропорциональное кон- центрации измер емого газа.This is the radiation of the reference channel to a planar mirror 7, which directs the radiation parallel to the optical axis of the working channel. Next, the radiation of the working and reference channels is focused by cell A on the radiation receiver. The compressor pumps the test gas mixture through the cuvette. If there is no measured gas in the cuvette, the intensity of the radiation transmitted through the working and reference channels is the same. Appearance of the measured gas in the cuvette will attenuate the radiation in the working channel, and the radiation receiver will register a modulated difference radiation between the working and reference channels, which is proportional to the concentration of the measured gas.

Техническа  эффективность предлагаемого газоанализатора по сравнению с прототипом заключаетс  в том, что обьединение кюветы, выполненной в форме полого светоотражающего усеченного конуса , с фокусирующим элементом, а также изготовление опорного канала в виде полого световода, направл ющего излучение через боковую стенку кюветы на плоское зеркало, расположенное внутри кюветы под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол «смежный углу, образованному оптическими ос ми рабочего канала и световода , позвол ет установить источник излучени  перед кюветой на рассто нии, равном толщине диска модул тора, а приемник излучени  - непосредственно за кюветой . Это приводит к значительному уменьшению габаритов прибора и одновре- менно к снижению погрешностей измерений вследствие повышени  устойчивости прибора к температурным и механическим разьюстировкам и вследствие значительного сокращени  наход щегос  за пределами The technical efficiency of the proposed gas analyzer in comparison with the prototype lies in the fact that the union of the cell, made in the form of a hollow reflective truncated cone, with a focusing element, as well as the manufacture of the reference channel in the form of a hollow fiber directing radiation through the side wall of the cell to a flat mirror located inside the cuvette at an angle of 0.5 a to the optical axis of the working channel, where the angle “adjacent to the angle formed by the optical axes of the working channel and the optical fiber allows nick radiation ahead of the cell at a distance equal to the thickness of the disk of the modulator, and the receiver radiation - directly behind the cuvette. This leads to a significant reduction in the dimensions of the device and, at the same time, to a decrease in measurement errors due to an increase in the stability of the device to temperature and mechanical alignments and due to a significant reduction in

кюветы оптического пути, определ ющего величину погрешности из-за поглощени  излучени  фоновыми газами. Нар ду с этим конструкци  прибора позвол ет при полном использовании по апертуре потока излучени  от источника применить дл  повышени  светосилы известный принцип, заключающийс  в том, что больша  по апертуре часть потока излучени  направл етс  в рабочий канал, а меньша  по апертуре часть - в опорный канал. Равенство интенсивностей излучени  в обоих каналах обеспечиваетс  подбором ширины спектральных областей пропускани  оптических фильтров рабочего и опорного каналов.cuvettes of the optical path determining the magnitude of the error due to absorption of radiation by background gases. Along with this, the design of the device makes it possible, when the radiation flux from the source is fully used over the aperture, to apply the well-known principle to increase the luminosity, namely that the larger part of the radiation flux is directed to the working channel and the smaller part of the aperture to the reference channel . Equality of radiation intensities in both channels is ensured by selection of the width of the spectral transmission regions of the optical filters of the working and reference channels.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Газоанализатор, содержащий оптически св занные источник излучени , рабочий и опорный каналы, модул тор, оптические фильтры, кювету, фокусирующий элемент в виде полого светоотражающего усеченного конуса и приемник излучени , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  габаритов при одновременном повышении точности измерений, кювета совмещена с фокусирующим элементом и изготовлена в форме полого светоотражающего усеченного конуса, а опорный канал выполнен в виде полого световода, выходной торец которого с закрепленным на нем оптическим фильтром примыкает к отверстию в боковой стенке кюветы, внутри которой установлено плоское зеркало, расположенное на оптической оси световода под углом 0,5 а к оптической оси рабочего канала, где угол а  вл етс  смежным углу, образованному оптическими ос ми световода и рабочего канала .A gas analyzer containing optically coupled radiation source, working and reference channels, a modulator, optical filters, a cuvette, a focusing element in the form of a hollow reflective truncated cone and a radiation receiver, characterized in that, in order to reduce the dimensions while improving measurement accuracy, the cuvette combined with the focusing element and made in the form of a hollow reflective truncated cone, and the reference channel is made in the form of a hollow fiber, the output end of which with an optical the filter is adjacent to an opening in the side wall of the cell, inside of which there is a flat mirror located on the optical axis of the fiber at an angle of 0.5 a to the optical axis of the working channel, where angle a is the adjacent angle formed by the optical axes of the fiber and the working channel.