Оптико-абсорбционный приемник излучения

(5 гг с 01 м 21/37; С 01 м 21/61 ОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ И КОМИТЕТ СССРТЕКИй И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОРСН(54) (57) ОПТИКО-АБСОРБЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ к недисанализатору, включающийгазонаполненных приемныпринимающих последователщие в него в противофазчения, о т л и ч а ю щчто, с целью повышениярений, блоки приемных кжены один относительночто оптические оси приеблоков взаимно перпендиодна из камер явЛяетсяобоих блоков. Б СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Князев В.М. и др. Оптикоакустические газоаналиэаторы ГИП 10 Ми ГИП 10 МБ 3, - В кн,: Автоматизацияхимических производств (по материалам научно-технической конференции,сентябрь, 1967), М 1970, с. 82-842. Авторское свидетельство СССР9 258711, кл. 6 01 й 21/61,17,04.70 (прототип). ИОННЫЙ ПРИ- ерсионному два блокакамер, восьно поступаюпотоки излуйс я тем, очности измемер располоругого так, мных камер улярны, а бщей дляИзобретение, относится к аналитической технике и может быть использо" вано в оптико-абсорбционных анализаторах состава различных сред.Известны оптико-абсорбционные при. емники излучения к двухлучевбму анализатору, содержащие две параллельно расположенные гаэонаполненные приемные камеры, воспринимающие модулированные потоки излучения через окна, и пневматический чувствительный эле- О мент С 1.Недостатком этих приемников явля;ется их сравнительно низкая точность и стабильность.Наиболее близким к предлагаемому 15 является оптико-абсорбционный приемник излучения к недисперсионному анализатору, включающий два блока гаэоиаполненных приемных камер, воспринимающих последовательно через окна, поступающие в них извне потоки излучения, и пневматический чувствительный элемент 23Недостатком известного приемника является его невысокая точность йзме рений изменений интенсивноети излучения, обусловленная асимметрией пар приемных камер, а также временными и пространственными Флуктуациями исследуемого излучения. Особенно сильно неточности измерений проявляются при использовайии приемника в анализаторах микропримесей газообразных веществ;Цель изобретения - повышение точности измерений, 35Поставленйая цель достигается тем, что в оптико-абсорбционном приемнике включающем два блока газонаполиенных приемных камер, воспринимаю:щих последовательно поступающие в 40 него в противофазе потоки излучения., блоки приемных камер расположены один относительно другого так, что оптические оси приемных камер блоков взаимно йерпендикулярны., а одна .из камер 45 является общей для обоих блоков.Йа фиг. 1-4 изображены варианты ,исполнения предлагаемого приемника.Представленный на Фиг. 1 приемник содержит две расположенные в оптической последовательности по ходу .поступающих в приемник и"токов 31 и 32 излучения пары гаэонаполненных приемных камер 1, 2 и 3 и 2, воспринимающих излучение соответственно через окна 4 и 5 и б и 7, мембранные объемы 8 и 9, один иэ которых (8) соединен пневматически с первыми по ходу поступающих в приемник потоков 3 и 3 камерами 1 и 3, а другой (9) - со второй камерой 2, 60 конденсаторный микрофон 10, мембрана которого отделяет мембранные объ. емы 8 и 9 друг от друга. В данном варианте приемника вторая камера 2 является общей для первый двух ка мер 1 и 3. Камеры 1, 2 и 3 приемника заполнены газом, поглощающим излучение в рабочей области спектра.Приемник работает следующим образом.Модулированные в противоФазе потоки Э и 32 излучения поступают в приемник соответственно через окна 4 и б, проходят через первые камеры соответственно 1 и 3 и посту пают во вторую камеру 2 через окна соответственно 5 и 7. Поступившие в приемные камеры 1, 2 и 3 потоки излучения поглощаются находящимся в них газом-наполнителем. При этом в камерах 1 и 3 поглощается излучение, приходящееся на центр абсорбционной полосы газа-иаполнителя, а в камере 2 - излучение, прошедшее камеру 1 или 3 и приходящееся преимущественно на крылья абсррбциоиной полосы. В результате поглощения газом-йаполнителем излучения в камерах 1, 2 й 3 возникают пульсации давления газа, распространяющиеся из камер 1 и 3 в мембранный объем 8, а из камеры 2 - в мембранный объем 9 и Воздействующие на мембрану конденсаторного микрофона 10. Мембрана конденсаторного микрофона 10 отслеживает разностное давление в мембранных объемах 8 и 9, пропорциональное раэностному давлению в камерах 1 и 2 и в камерах 3 и 2, что приводит к изменению емкости конденсатора конденсаторного микрофона 10 на некоторую величину от ее номинального значения.При равенстве потоков 3 и 3 изменения емкости конденсатора конденсаторного микрофона 10, вызванные их попеременным прохождением через оптические системы камера 1 - камера 2 и камера 3 - камера 2 приемника, сбалансированы так, что на выходе приемника имеет место некоторый остаточный сигнал, принимаеиюй за начало отсчета.При относительном уменьшении одного иэ потоков, например потока 31 в области спектра, соответствующей центру абсорбционной полосы газа-наполнителя, амплитуда пульсаций давления газа в камере 1 по отношению к каме ре 3 уменьшается, а в камере 2 остается практически неизменной. Это приводит к нарушению балансировки сис тем камера 1 - камера 2 и камера 3 камера 2, приводящему к изменению результирующего значения емкости конденсатора конденсаторного микрофона 10, являющемуся мерой различия потокови 32На этапе проектирования приемника параметры приемных камер 1 и 3 и соотношение параметров камер 1 и 3 и камеры 2 выбираются таким образом, чтобы обеспечить равенство синалов камер 1 и 3 при соотношении потоков3 и 32, соответствующем началу от, -счета, а также одинаковое изменениесигналов камер 1, 2 и 3 и 2 при неинформативном изменении потоков Э.,и 21 5В представленном на фиг, 2 варианте приемник содержит (в отличие отописанного на фкг, 1) одну общую длядвух систем первую приемную камеру 1и две вторые по ходу потоков 31 и 2 16камеры 2 и 11, причем мембранныйобъем 9 пневматичееки еоединей как акамерой 2, так и с камерой 11, а объем 8 - е камерой 1.Работа представленных приемников 15(фиг. 1 и 2)как и принципы их проектирования, аналогична,В варианте на фиг. 3 приемник содержит в отличие от представленногона фиг. 1 две третьих камеры 12 и 13,2 Орасположенные в оптической последовательности эа камерами соответственно 1 и 2 и 3 и 2, воспринимающие из;лучение через окна соответственно 14:и 15 и соединенные пневматически ка,налами 16 и 17 с первыми камерамисоответственно 1 и 3,В данном варианте приемника амплитуда пульсаций давлений в третьих походу излучения камерах 12 и 13 складывается с амплитудой давления, раз. виваемого в соответствующих им первых камерах 1 и 3, и передается всоответствующих им мембранный объем 8.Мембрана же конденсаторного микрофона 10 отслеживает разностное давле-.ние в мембранных объемах 8 и 9, про.иорциональное раэностным давлениям(суммарного в камерах 1 и 12 и вкамере. 2 и суммарного вЪ камерах 3и 15 и в камере 2) в зависимости от 40того, какой поток 3 или 32 поступает в данный момент времени.в приемник.В варианте, представленном нафиг. 4, приемник в отличие от изображенного на фиг, 3 содержит однуобщую для двух пронизываемых потоками 31 и 32 систем первую приемнуюкамеру 1 и две вторые по ходу этихпотоков камеры 2 и 11. В этом варианте, как и в варианте на фиг. 2,обе вторые камеры 2 и 11 работаютна один и тот же мембранный объем 9,а в мЕмбранный объем 8.распространяются суммарные пульсации давлений камер 1 и 12 или 1 и 13.55Предложенный оптико-абсорбционныйприемник излучения по сравнению спрототипом обеспечивает более высокую точность иэмеренйя потоков йзлучения, особенно при йрименении его в анализаторах микропримесей -газообразных веществ, за счет большей сим-. метрии его. блоков приемных камер., за счет наличия общей камеры и взаимно перпендикулярных оптических осей и вследствие этого, меньшего по 6 Ьличи; не остаточного сигнала, соответствую щего началу отсчета.Конкретным примером реализации предложенного. приемника является его использование в анализаторе, пред-, назначенном для анализа микропримесей двуокиси углерода: в конвертированном газе производства аммиака и содержащем приемник в варианте, представленном на фиг. 1, два импульсных источника излучения и две кюветы (измерительную.и сравнитель-, ную), попарно поспедовательно рас" положенные перед окнами 4 и 6 приемника, и электронно-измерительную схему с амплитудным детектором, . подключенную к конденсаторному. микрофону, Анализируемая смесь содержит окись углерода и метан в количествах (1-5 об.), на три порядка превышающих содержание в смеси ана-, лизируемого компонента (около .0,005 об. СО 2), Анализ смеси проводят с помощью анализатора с диапазоном измерения 0-0,005 об. С 02 . Длины приемных камер 1 и 3 составляют 5 мм, а длины камеры 2 по отношению к потокам Э., и 32 (фиг. 1) 20 мм, концентрация газа-, наполнителя 7 об, СО 2 в Аг,частота модуля- ции потоковЛ и 32 излучения 2 Гц. Оптическая длина измерительной кюве ты в анализоторе 500 мм. Ошибка измерения при изменении концентрации окиси углерода или метана. в смеси от 0 до 5 об. не превышает;10об. СО , а время, в течение которого дрейф показаний анализатора не превышает 2,510 4 об. СО 2 составляет 7 сут.Базовымобъектом является приемник двухлучевого оптико-абсорбционного анализатора ГИП 10 МБ, предназ. наченного для анализа микроприпесей окиси углерода в технологических смесях и обладающего высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками., Предложенный, приемник по отношению к базовому объекту обладает более высокой стабильностью и обеспечивает более высокую точность анализатора, например, эа счет его более высокой избирательности.1017977 Составитель О. МатвеевТехред И.Гайду Корректор Г. Рещетник Редак Петров одписСР к илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,27/40 ВНИИПИ Г по д 113035, ИоТираж ударст ам иэо ва, Ж 873 П енного комит.ета СС ретений и открмтий 5, Раущская Наб., д.