Спектропирометр для измерения температуры газа

/10 Э (51) 6 ю%лСлсЪ1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЯКЬЛИо.1 АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ жду об риемни о опти етра мом с исследуемымм излучения устаскому пути от испараллельно опттические кюветы,м овленыочникаеской злучени и две о с цел темп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Институт высоких температур АН СССР(56) 1. Кадышевич А.Е. Измерение температуры пламени, М., 1961, с.97.2, Там же, с.62 (прототип). (54)(57) СПЕКТРОПИРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА, имеющего полосатый или линейчатый спектр, содержащий источник сравнения, объем с исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,ью повышения точности измеренияературы и упрощения спектропироодна из которых заполнена холоднымизмеряемым газом, а вторая - оптически эквивалентна первой и заполнена средой, не имеющей поглощенияв инфракрасной области, за оптическими кюветами по ходу излученияустановлен модулятор, имеющий нечетное число отверстий, равномернорасположенных по окружности, и снабженный генератором синхронных электрических импульсов, а в блоке регистрации установлен синхронныйдетектор, электрически соединенныйс генератором.1 1103086 2Изобретение относится к пиромет- чения установлен модулятор, имеющийрии горячих газов, в частности к пи- нечетное число отверстий, равномернорометрии промышленных газов, содер- расположенных по окружиостн и снабжащих молекулярные компоненты, такие, женный генератором синхронных электнапример, как СО, СО, НО , НС 8)ЙО,ЙОи др., и имеющих в связи с этим полосатый или линейчатый спектр.Известен спектропиром.тр, содержащий источник сравнения, интерференционный фильтр, приемник излучения 1 Ои блок регистрации. Для того, чтобыполучить температуру газа, необходимо провести измерения трех величин:излучения источника сравнения, излучения измеряемого газа и суммарного 15излучения источника сравнения, частично поглощенного газом, и излучения газаПо полученным данным температуру газа рассчитывают по известным соотношениям 11.20Однако реализация этого метода всуществующих спектропирометрах не позволяет достичь хорошую точность измерения из-за значительного превышения полнена газом, не имеющим поглощенияспектральной ширины пропускания интер ференционного фильтра по сравнениюс собственной спектральной шириной ли- ковый модулятор 7, имеющий нечетноений излучения (поглощения) измеряемогогаза,Известен спектрометр для измерениятеМпературы газа, содержащий источниксравнения объема исследуемым газом,приемник излучения, блок регистрациии оптическую систему. Этот прибор содержит спектральный прибор высокогоразрешения, например, монохроматор,приемник излучения и блок регистрации 21,Однако сложность устройства существенно увеличивается из-за введениямонохроматора высокого разрешения. рических импульсов, а в блоке регистрации установлен синхронный детектор, электрически соединенный с генератором. На чертеже представленспектропирометр, общий внд.Спектропирометр содержит источник излучения сравнения 1, расположенный перед объемом с исследуемым газом 2, приемник излучения 3, установленный за объемом с исследуемым газом, На оптическом пути от источника сравнения 1 к приемнику излучения 3 установлена оптическая система в виде линз 4, и две оптические кюветы 5 и 6,расположенные параллельно оптическойоси. Кюветы 5 и 6 оптически эквивалентны между собой, причем одна из кюветзаполнена холодным исследуемым газом,а вторая либо вакуумирована, либо зав ИК-области. За оптическими кюветами5 и 6 по ходуизлучения установлен дис 40 порциональна разности оптическихпотоков, попеременно падающих на приемник. Электрический сигнал с приемника подается на блок регистрации 9,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и упрощение спектропирометра.Поставленная цель достигается тем,45 что в спектропирометре, содержащем источник сравнения, объем с исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему, между объемом с исследуемым газом и приемником излучения установлены по 50 оптическому пути от. источника излучения параллельно оптической оси две оптические кюветы, одна из которых заполнена холодным измеряемым газом, а вторая оптически эквивалентна пер вой и заполнена средой, не имеющеи поглощения в инфракрасной области, за оптическими кюветами по ходу иэлучисло отверстий, например 7,равномерно расположенных по окружности диска,и снабжен генератором синхронныхэлектрических импульсов 8, Приемникизлучения электрически соединен с блоком регистрации 9, содержащим синхронный детектор 10. Кроме того, генератор синхронных импульсов 8 электрически соединен с синхронным детектором 10 блока регистрации 9,Спектропирометр работает следующимобразом.Источник сравнения 1 с помощью оптической системы 4 посыпает излучениечерез исследуемый объем 2, две оптические кюветы 5 и 6 и далее на приемник излучения 3. По выходе из оптических кювет излучение модулируетсямодулятором 7 таким образом: вследствие наличия нечетного числа отверстийв модуляторе 7 потоки излучения, проходящие через кювету 5 (компенсацион-,ную) и кювету 6 (исполненную холоднымгазом) попеременно попадают на приемник так что переменная составляющаяФэлектрического сигнала, появляющегося на выходе приемника излучения, про1103086 4переменная составляющая оптическогосигнала отвечает только спектральной области модуляции, т.е. областисуществования полос поглощения ( и излучения) измеряемого газа,Резерв точности спектропирометразаключается также в том, что ввидудостигаемого точного соответствияспектров поглощения и эффективного1 в зондирующего излучения в спектропирометре измеряемая величина Е будетиметь гораздо большее значение, приближаясь к Я =1 для случая плотныхгазов, содержащих молекулярные до 1 бавки (например СО, .Н 20, СО, НС 8и т.д.), Это обеспечит дополнительныевозможности повьнпения фотометрической .точности до 1-27,Составитель Н. ЛроздоваРедактор И. Товтин Техред А. Бабинец Корректор А. Ференц Заказ 4943/30 Тираж 823Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная, 4 Эвключающий синхронный детектор 10. Синхронный детектор 10 детектирует сигнал, в фазе с электрическими импульсами, подаваемыми от генератора синхронных импульсов 8, благодаря чему на выходе блока регистрации выделяется постсянный сигнал, пропорциональный разности оптических сигналов, попеременно подаваемых на приемник излучения. Таким путем последовательно измеряют 3 лучистые потока, регистрируемые блоком регист рации 9, излучение источника сравне ния при отсутствии измеряемого газа, собственное излучение измеряемого газа при выключенном источнике срав нения суммарное излучение источника сравнения, частично поглощенное в измеряемом газе, плюс собственное излучение измеряемого газа, 20Слектропирометр подразумевает точное соответствие действующего спектра излучения зондирующего источника и спектра поглощения, поскольку выделяемая синхронным усилителем 2 Преимуществом предлагаемого спект,- ропирометра является упрощение прибора, поскольку исключается использование точных и дорогих спектральных приборов высокого разрешения, весьма сложных в монтаже и эксплуатации.