RU51742U1 - Газоанализатор - Google Patents
Газоанализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU51742U1 RU51742U1 RU2005128472/22U RU2005128472U RU51742U1 RU 51742 U1 RU51742 U1 RU 51742U1 RU 2005128472/22 U RU2005128472/22 U RU 2005128472/22U RU 2005128472 U RU2005128472 U RU 2005128472U RU 51742 U1 RU51742 U1 RU 51742U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- acousto
- light source
- control
- control unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области технологического контроля состава и измерению количества примесей в газовых смесях. Может быть использована для анализа концентраций газов в промышленности, научных исследованиях и при контроле загрязнения атмосферы. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении точности измерения концентрации газов. Поставленная задача решается за счет того, что в газоанализаторе, содержащим источник света и последовательно оптически соединенные светоделитель, акустооптический монохроматор, корректор спектра, фотоприемник, к выходу которого через усилитель подключен синхронный детектор, опорный вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, блок обработки и индикации измеряемых параметров, подключенный к выходу синхронного детектора, а также блок управления на базе микроконтроллера AT90S8515, соединенный с управляющими входами генератора тактовых импульсов и блока обработки и индикации, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, вход управления которого соединен с блоком управления, последовательно соединенные синтезатор частот, вход установки частоты которого соединен с блоком управления, и модулируемый усилитель мощности, управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход с управляющим входом акустооптического монохроматора, уголковый отражатель, оптически связанный через светоделитель с источником света и акустооптическим монохроматором. В отличие от прототипа источник света выполнен лазерным и оптически связан со светоделителем посредством волоконно-оптического кабеля и установленного оптического изолятора для эффективного уменьшения влияния обратных отражений.
Description
Полезная модель относится к области технологического контроля состава и измерению количества примесей в газовых смесях. Может быть использована для анализа концентрации газов в промышленности, научных исследованиях и при контроле загрязнения атмосферы.
Известен газоанализатор (US, патент, 5267019, кл. G 01 N 21/35, 1993), содержащий последовательно соединенные модулируемый лазерный источник света, монохроматор, кювету для газа, фотоприемник, усилитель с преобразованием частоты, синхронный детектор и блок управления, а также генератор тактовых импульсов, который подключен к модулируемому лазерному источнику и синхронному детектору.
Недостатком данного анализатора является его относительная узкополосность, что ограничивает количество определения исследуемых газов и относительно невысокая точность измерения концентрации газов.
За прототип принят газоанализатор (RU, патент, 2095788, кл. G 01 N 21/35, 1996), содержащий широкополосный источник света, акустооптический монохроматор, фотоприемник, к выходу которого через усилитель подключен синхронный детектор, причем к опорному входу синхронного детектора подключен генератор тактовых импульсов, блок обработки и индикации измеренных параметров, подключенный к выходу синхронного детектора, и блок управления, соединенный с управляющими входами генератора тактовых импульсов и блока обработки и индикации измеренных параметров, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, между источником света и монохроматором установлен светоделитель, последовательно соединены синтезатор частот и модулируемый усилитель мощности, выход которого подключен к управляющему входу акустооптического монохроматора, уголковый отражатель, оптически связанный со светоделителем, управляющие входы
синтезатора частот и модулируемого усилителя мощности соединены соответственно с выходом блока управления и генератора тактовой частоты.
Недостатком данного устройства является возникновение изменения параметров пучка света, передаваемого от источника света к светоделителю. Действительно, в результате взаимодействия светового пучка со средой возникает взаимовлияние света и среды друг на друга, изменяющих свойства светового пучка, непосредственно влияющего на точность измерения концентрации газов.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении точности измерения концентрации газов.
Поставленная задача решается за счет того, что в газоанализаторе, содержащим источник света и последовательно оптически соединенные светоделитель, акустооптический монохроматор, корректор спектра, фотоприемник, к выходу которого через усилитель подключен синхронный детектор, опорный вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, блок обработки и индикации измеряемых параметров, подключенный к выходу синхронного детектора, а также блок управления на базе микроконтроллера, соединенный с управляющими входами генератора тактовых импульсов и блока обработки и индикации, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, вход управления которого соединен с блоком управления, последовательно соединенные синтезатор частот, вход установки частоты которого соединен с блоком управления, и модулируемый усилитель мощности, управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход с управляющим входом акустооптического монохроматора, уголковый отражатель, оптически связанный через светоделитель с источником света и акустооптическим монохроматором.
В отличие от прототипа источник света выполнен лазерным и оптически связан со светоделителем посредством волоконно-оптического
кабеля и установленного оптического изолятора для эффективного уменьшения влияния обратных отражений.
На фиг.1 изображена блок-схема заявляемого газоанализатора. Заявляемый газоанализатор содержит лазерный источник света 1, оптически связанный волоконно-оптическим кабелем 2, на котором установлен оптический изолятор 3, со светоделителем 4, оптически соединенной с кюветой 5 и уголковым отражателем 6, и последовательно оптически соединенный с корректором спектра 7, акустооптическим монохроматором 8, фотоприемником 9, который соединен с усилителем 10, соединенным с синхронным детектором 11, который соединен с блоком обработки и индикации 12 и тактовым генератором 13, который соединен с блоком управления на базе микроконтроллера AT90S8515 14, последовательно соединенным с синтезатором частот 15, непосредственно соединенным с усилителем мощности 16, тактовый генератор 13 соединен с усилителем мощности 16, выход которого соединен с управляющим входом акустооптического монохроматора 8, блок управления на базе микроконтроллера 14 соединен с усилителем 10.
Заявляемый газоанализатор работает следующим образом. Пучок света, излучаемый лазерным источником света 1, попадает в волоконно-оптический кабель 2 проходит сквозь оптический изолятор 3 и поступает на светоделитель 4, кювету с анализируемым газом 5 и падает на уголковый отражатель 6, затем возвращается через кювету с анализируемым газом 5 на светоделитель 4, откуда отражается на корректор спектра 7 и попадает на акустооптический монохроматор 8, на который также поступает радиоимпульс, образованный из частоты, получаемой от синтезатора частот 15, модулированной тактовым генератором 13 в модулируемом усилителе мощности 16. Акустооптический монохроматор 8 пропускает на фотоприемник 9 поток излучения в узкой спектральной полосе, соответствующей длине волны λk, определяемой частотой синтезатора.
Спектральное выделение и переключение рабочих полос осуществляется с
помощью акустооптического монохроматора 8 совместно с синтезатором частот 15 и модулируемым усилителем мощности 16 по сигналам от блока управления на базе микроконтроллера AT90S8515 14.
Электрический сигнал, полученный от фотоприемника 9, усиливается усилителем 10, коэффициент передачи которого устанавливается (подбирается) с блока управления 14 и детектируется синхронным детектором 11.
Трансформирующий объектив 17 применяется при трассовых бескюветных измерениях и позволяет расширить световой пучок и уменьшить его сходимость, что дает возможность проводить измерения на трассах определенного интервала длин. Возвращаемый уголковым отражателем 6 световой пучок вновь трансформируется по угловой и пространственной апертурам к исходным размерам.
Сигнал на выходе синхронного детектора 11 пропорционален потоку излучения Фk на заданном, ранее выбранном множестве точек спектра λk, (k=1.m). Этот сигнал поступает в блок обработки и индикации 12, который может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных аналогового интегратора, аналого-цифрового преобразователя и электронно-вычислительной машины. Сигнал Sk с выхода синхронного детектора 11 в блоке обработки и индикации 12 корректируется (уменьшается) на значение темнового фотосигнала ST k и нормируется на значение сигнала S°k, полученного когда кювета была "пустая" или заполненная чистым воздухом, и скорректированного на величину ST k. Коэффициент пропускания Тk газа (газовой смеси) в k-том спектральном канале и вычисляется по формуле:
Tk=(Sk-ST k)/(S°k-ST k).
Для расчета концентраций используется ослабление сигнала d(λk) связанное
с коэффициентом пропускания соотношением d(λk)=-lnTk.
Согласно физической модели, общее ослабление потока излучения, прошедшего через газ (газовую смесь), составит:
do(λk)=Σσp(λk)npL+C(λk),
где σр(λk) - сечение поглощения р-й смесью при длине волны λk;
nр - концентрация р-й примеси;
L -длина оптического пути потока излучения внутри кюветы;
С(λk) - оптическое ослабление, вызванное прочими факторами (загрязнение оптических поверхностей и др.). Определение концентрации примесей nр сводится к разложению измеренной спектральной функции do(λk)по спектрам поглощения σр(λk) и определению коэффициентов разложения nр.
В результате выполнения измерений на всех выбранных спектральных каналах задача сводится к решению системы m линейных уравнений с R неизвестными (R<m):
<BR>C,
где элементы матрицы А определяются константами поглощения газов σ элементы вектора С измеренными данными. Вектор В содержит концентрации искомых газов np.
Таким образом, выполнение источника света 1 лазерным и оптически связанным со светоделителем волоконно-оптическим кабелем 2 и установленного оптического изолятора 3 позволяет повысить точность измерения концентрации газов.
Claims (1)
- Газоанализатор, содержащий источник света и последовательно оптически соединенные светоделитель, акустооптический монохроматор, корректор спектра, фотоприемник, к выходу которого через усилитель подключен синхронный детектор, опорный вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, блок обработки и индикации измеряемых параметров, подключенный к выходу синхронного детектора, а также блок управления на базе микроконтроллера, соединенный с управляющими входами генератора тактовых импульсов и блока обработки и индикации, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, вход управления которого соединен с блоком управления, последовательно соединенные синтезатор частот, вход установки частоты которого соединен с блоком управления, и модулируемый усилитель мощности, управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход с управляющим входом акустооптического монохроматора, уголковый отражатель, оптически связанный через светоделитель с источником света и акустооптическим монохроматором, отличающийся тем, что источник света выполнен лазерным и оптически связан со светоделителем посредством волоконно-оптического кабеля и установленного оптического изолятора для эффективного уменьшения влияния обратных отражений.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128472/22U RU51742U1 (ru) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Газоанализатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128472/22U RU51742U1 (ru) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Газоанализатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU51742U1 true RU51742U1 (ru) | 2006-02-27 |
Family
ID=36115348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005128472/22U RU51742U1 (ru) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Газоанализатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU51742U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473058C2 (ru) * | 2007-10-12 | 2013-01-20 | Спзх | Спектрометрическое устройство для анализа текучей среды |
RU175814U1 (ru) * | 2017-04-28 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ ПОРТАТИВНЫЕ ПРИБОРЫ" | Газоанализатор |
-
2005
- 2005-09-12 RU RU2005128472/22U patent/RU51742U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473058C2 (ru) * | 2007-10-12 | 2013-01-20 | Спзх | Спектрометрическое устройство для анализа текучей среды |
RU175814U1 (ru) * | 2017-04-28 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ ПОРТАТИВНЫЕ ПРИБОРЫ" | Газоанализатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8049881B2 (en) | Optical analysis system and methods for operating multivariate optical elements in a normal incidence orientation | |
US11300452B2 (en) | Spectral measurement method, spectral measurement system, and broadband pulsed light source unit | |
EP3133380B1 (en) | Photodetector output correction method used for spectroscopic analyzer or spectroscope, spectroscopic analyzer or spectroscope using this method and program for spectroscopic analyzer or spectroscope instructing this method | |
CN109375190B (zh) | 同时测量大气多种成分的频率梳激光雷达检测方法及*** | |
RU51742U1 (ru) | Газоанализатор | |
US8514378B2 (en) | Method of optical teledetection of compounds in a medium | |
CN107462525A (zh) | 一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法 | |
US4733084A (en) | Method of detection and quantitative determination of sulfur and sulfur monitor using the method | |
CN107525589B (zh) | 一种波长定标***及方法 | |
JP3261842B2 (ja) | 非分散形赤外線ガス分析計 | |
JPH0414298B2 (ru) | ||
CN101726337B (zh) | 一种碘流量测量装置及其应用 | |
RU132548U1 (ru) | Фотометр пламенный | |
RU2095788C1 (ru) | Газоанализатор | |
Wojtas | Detection of optical radiation in NOx optoelectronic sensors employing cavity enhanced absorption spectroscopy | |
CN105738298B (zh) | 一种基于色坐标值的水溶液浊度测量方法及装置 | |
JP7473546B2 (ja) | 分析装置 | |
RU101194U1 (ru) | Акустооптический водоанализатор | |
Von Halban et al. | On the measurement of light absorption | |
Feng et al. | Research in absolute calibration of single photon detectors by means of correlated photons | |
Shi-ling | Design and Experiment of SF6 Decomposition Product CF4 Sensor in GIS by NDIR Technology | |
CN2510859Y (zh) | 红外三波数测油仪 | |
Pustovoit et al. | Collinear acousto-optic spectrometers and their applications | |
Shenghao et al. | Fast and high-accuracy measuring technique for transmittance spectrum in VIS-NIR | |
RU2526795C1 (ru) | Фотометр пламенный |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20060913 |