Газоанализатор

)5 С 01 И 21/27 Е ИЗО БРЕТЕН ТВУ ОПИ САНИ К АВТОРСКОМУ(46) 23.08.91. Б аналитиможет бытьвыбросовавтотрандля конт ссов, свяе Р содеррабочую тор, оптиприемник ан т ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(юл. В 31 (71) Институт физики АН БССР (72) В,Б.Дунаев, В.Г.Батюков, В.Д.Ляшкевич и И,П.Шахлай (53) 535.341 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 730086, кл. С 01 Я 21/34, 1979.Авторское свидетельство СССР Оф 884400, кл, С 01 И 21/27, 1981. (54)(57) ГАЗОАНАЛИЗАТОР,. содержащий источник излучения, оптически сопряженный с.формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, вклю,чающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых Изобретение относитсяческому приборостроению ииспользовано для контроляпромышленных предприятийспорта в атмосферу, а такжроля технологических процэанных с выделением газовИзвестен газоаналиэатожащий источник излучения,и опорную кюветы, модуляческий фильтр, объектив иизлучения.Недостатком известногозатора является невысокаяизмерения. ЯОа 1132669 А 1. подключены.к входам вычитающего устройства, при этом выход вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, а выход - с регистрирующим прибором, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор, управляемый источник питания,.генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к первому вхо.ду сумматораи опорному входу допол- д нительного синхронного детектора, информационный вход которого соединен с выходом измерителя отношений, а выход подключен через управляемый С источник питания и другому входу сумматора, выход которого связан с ис-Я точником излучения; Наиболее близким техническим решением к изобретению является газо- анализатор; содержащий источник излучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, включающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитаю- щего устройства, при этом выход вы 1132669читающего устройства связан с первымвходом измерителя отношений, второйвход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала,а выход - с регистрирующим прибором.Недостатком данного газоаналиэатора является невысокая точность измерения, обусловленная различной зависимостью лучистой энергии, проходящейчерез рабочую и опорную кюветы, от изиэменения температуры источника излучения,Цель изобретения - повышение точности измерения, 15Поставленная цель достигаетсятем, что в газоанализатор, содержащийисточник излучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего иопорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую иопорную кюветы, оптический фильтр,размещенный за рабочей кюветой,фокусирующую систему, приемник излучения н связанную с ним схему обработки и регистрации сигнапа, включающую синхронные детекторы рабочегон опорного каналов, выходы которыхподключены к входам вычитающего устройства, при этом выход .вычитающего устройства связан с первым входомизмерителя отношений, второй входкоторого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, авыход - с регистрирующим прибором,введены сумматор управляемый источник питания, генератор напряжения идополнительный синхронный детектор,причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к одному, входу сумматораи опорному входу дополнительного синхронного детектора, информационныйвход которого соединен с выходом измерителя отношений, а выход подключен через управляемый источник пита. ния к другому входу сумматора, выход которого связан с источникомизлучения.На фиг. 1 изображена структурнаясхема газоанализатора; на фиг,2 и 350графики, поясняющие его работу.Гаэоанализатор (фиг, 1) содержитисточник излучения 1, расположенныйв фокусе сферического зеркала 2, модулятор 3, модулирующий световые по 55токи, проходящие через рабочую 4 иопорную 5 кюветы, оптический фильтр6, фокусирующую систему 7, приемник излучения 8, предварительный усилитель 9, синхронные детекторы 10 и 11 рабочего и опорного каналов соответственно, вычитающее устройство 12, измеритель отношения 13, регистрирующий прибор 14, сумматор 15, управляемый источник питания 16, генератор напряжения 17 и дополнительный синхронный детектор 8.Выход приемника излучения 8 подключен через предварительный усилитель 9 к входам синхронных детекторов 10 и 11, Выход синхронного детектора 10 рабочего канала соединен с одним входом вычитающего устройства 12, другой вход которого подключен к выходу синхронного детектораопорного канала и к одному входу измерителя отношения 13, соединенного своим другим входом с выходом вычитающего устройства 12 и выходом - с входом регистрирующего прибора 14 и информационным входом дополнительного синхронного детектора 18, опорный вход которого подключен к одному из выходов генератора напряжения 17, а выход подсоединен через управляемый источник питания 16 к одному входу сумматора 15, связанного другим входом с вторым выходом генератора напряжения 17, а выходом - с источ" ником излучения 1.Управляемый источник питания 16 служит для поддержания необходимой температуры источника излучения 1. Генератор напряжения. формирует сигнал низкочастотной модуляции температуры источника излучения. Синхронный детектор 18 предназначен для выделения сигнала, частота которого равна частоте модуляции температуры источника излучения Газоанализатор работает следующим образом.Питание источника излучения 1 осуществляется суммой двух напряжений; постоянного, снимаемого с выхода управляемого источника питания 16, и переменного, снимаемого с выхода генератора напряжения 17. Форма напряжения питания источника излучения 1 показана на фиг,2, Уровень постоянного напряжения на выходе управляемого источника питания 16 зависит от величины напряжения, снимаемого с выхода дополнительного синхронного детектора 18.Излучение от источника излучениярасположенного в фокусе сферического зеркала 2, разделяется на два потока, модулируется модулятором 3 и проходит через рабочую 4 и опорную 5 кюветы. Излучение, прошедшее через рбочую кювету 4, фильтруется оптическим фильтром 6 и фокусируется фо-. кусирующей системой 7 на приемную площадку приемника излучения 8. Излучение, прошедшее через опорную кювету 5, минуя оптический фильтр 6, также фокусируется на приемную пло-. щадку приемника излучения 8, Электрический сигнал с. выхода приемника излучения 8, после усиления в пред- варительном усилителе 9, поступает на входы синхронных детекторов 10 и 11, Напряжение на выходе синхронного детектора 10 рабочего канала пропорционально нн".енсивности излучения, прошедшего через рабочую кювету 4, а напряжение на выходе син. хронного детектора 11 опорного канала пропорционально интенсивности излучения, прошедшего через опорную кювету 5. Сигналы с выходов син.хронных детекторов 1 О и 11 поступают на соответствующие входы вычитающего устройства 12, с выхода которого разностный сигнал поступает на один из. входов измерителя отношения 13, на второй вход которого поступает сигнал,с выхода синхронного детекто.Ра 11 опорного канала. На выходе измерителя отношения 13,выполняющего операцию деления, появляется на.пряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна концентрации исследуемого газа в. рабочей кювете,а переменная составляющая, частота которой равна частоте выходного напряжениягенератора напряжения 17, пропорциональна амплитуде выходного напряжения генератора напряжения 17 и выбирается заранее из расчета минимальной погрешности, вносимой в измерения, Сигнал с выхода измерителя . отношения 13 поступает на информационный вход синхронного детектора 18 и регистрирующего прибора 14, Опорным напряжением для дополнительного синхронного детектора 18 является выходное напряжение генератора напря-.жения 17.1Излучение, прошедшее через рабочуюкювету 4 и оптический фильтр 6, отличается по спектральному составу от излучения, прошедшего через опорнуюкювету 5. Это приводит к зависимостипоказаний прибора от изменения температуры источника излучения, Графикзависимости показаний прибора от температуры источника показан на фиг.З.Как видно из фиг, 3, если температура источника излучения меньше эффективной (Тэ), при которой наиболееэффективно используется мощность источника излучения, то переменная составляющая выходного сигнала измерителя отношения 13 находится в фазе свыходным напряжением генератора напряжения 17, .При энгом на выходе синхронного детектора 18 появляется по,цожительное управляющее напряжение,приводящее к возрастанию выходного 20 напряжения управляемого источникапитания 16, т,е, к повышению температуры источника излучения 1 до Т= Т,р, Если температура источникаизлучения 1 больше эффективной, то 25 переменная составляющая выходногосигнала измерителя отношения 13 на-.ходится в противофазе с выходным на- .пряжением генератора напряжения 17,при этом на выходе дополнительного 30 синхронного детектора 18 появляетсяотрицательное управляющее. напряже"ние, приводящее к уменьшению выход.ного напряжения управляемого источника питания 16, т.е, к уменьшениютемпеРатуРы источника излучения доТ = Тз При температуре источникаизлучения равной Тэ положительная. полуволна переменной составляющейнапряжения выходного сигнала изме рителя отношения 13 находится в противофазе с положительной полуволнойвыходного напряжения генератора 17,а отрицательная полуволна переменной составляющей напряжения .выход ного сигнала измерителя отношениянаходится в фазе с отрицательнойполуволной выходного напряжениягенератора, Напряжение на выходе синхронного детектора 18 равно нулю,при этом выходное напряжение управляемого .источника питания 16 неизменяется, температура источникаизлучения 1 поддерживается постоянной и равной Тэ.Таким образом, стабилизация температуры источника излучения приТ = Т; позволяет наиболее эффективно испопьзовать мощность излучателя и тем самым повысить приь /Сердюков Редактор М,Ленина Те Корректор И. Эрдейи Заказ 3441 Тираж 387 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгор, Гагарина,101 мерно в 5-10 раз точность измерения и в 3-5 раз увеличить срок службы излучателя и, соответственно, всего прибора в целом.Данное устройство обеспечивает возможность быстрого разогрева источника излучения до необходимойтемпературы, что позволяет такжеповысить точность и, кроме того,5в 10-20 раз сократить время выходаприбора на режим