Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано для определения концентрации газа оптическим методом. Устройство содержит кювету с системой отражающих зеркал для направления оптического излучения на фотоприемник, коллиматор, помещенный на входе оптического излучения в кювету, и объектив, фокусирующий оптическое излучение на фотоприемник. В устройство введен оптический элемент, разделяющий оптическое излучение на два пучка, направляемых на фотоприемник оптическими путями разной длины. Оптический элемент может быть выполнен в виде полупрозрачного зеркала с возможностью его снятия или замены или в виде бипризмы. Техническим результатом является расширение диапазона измерений при сохранении требуемой точности. 1 табл., 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134874
Класс(ы) патента: G01N21/61
Номер заявки: 96123856/25
Дата подачи заявки: 19.12.1996
Дата публикации: 20.08.1999
Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация"
Автор(ы): Белогуров Д.А.; Хиврин М.В.; Пошехонов А.С.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация"
Описание изобретения: Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано для определения концентрации газа оптическим методом.
Известно устройство, в котором оптическое излучение направляется на плоскость, покрытую пленкой, отражательная способность которой зависит от концентрации контролируемого газа. Мощность отраженного от пленки излучения фиксируется, и по ее изменению определяют концентрацию контролируемого газа в газовой смеси, имеющей контакт с пленкой [1].
Недостатком данного устройства является его инерционность, технологические трудности при изготовлении отражающих пленок с заданными характеристиками, малая селективность измеряемых газов.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения концентрации газа [2], содержащее кювету с системой отражающих зеркал для направления оптического излучения на фотоприемник, коллиматор, помещенный на входе оптического излучения в кювету, объектив, фокусирующий оптическое излучение на фотоприемник.
Работа известного устройства основана на том, что начальная мощность светового сигнал Io при прохождении через смесь газа становится равной I:
I = Ioe-κLc
где κ - показатель поглощения газа, концентрация которого измеряется;
L - длина оптического пути света в газовой смеси;
c - концентрация измеряемого газа.
Т. е. , контролируя начальную Io и конечную I мощность оптического излучения и зная длину оптического пути света в газовой среде и показатель поглощения контролируемого газа, концентрацию контролируемого газа можно определить по формуле:

Откуда видно, что чувствительность канала

при концентрации C ---> O пропорциональна κL, т.е. зависит от длины пути света в газовоздушной смеси. В частности, для концентрации C =100 чувствительность максимальна при κL = 1 и равна т.е. при изменении концентрации на 1% изменение ΔI = Io·3,7·10-3.
Таким образом, чтобы реализовать необходимую чувствительность в диапазоне концентраций порядка 100% для оптимального оптического пути необходимо регистрировать оптическое излучение с точностью порядка 0,001 Io. Однако при такой чувствительности регистрирующего прибора измерение концентрации метана с заданной точностью в начале диапазона потребует значительного увеличения оптического пути. Т.е. для определения концентрации примеси с требуемой точностью необходимо иметь несколько приборов либо прибор со сменными кюветами, что приведет к определенным трудностям при проведении измерений.
Эффективность устройства для случая N=2, κL = 1, κL = 20 иллюстрируется фиг. 1.
На этом чертеже кривая 1 отражает изменение мощности оптического излучения, проходящего через кювету с газом при значении κL = 1, кривая 2 - при κL = 20.
Достаточно высокий диапазон измерений при заданной точности достигается заявляемым устройством, содержащим кювету с системой отражающих зеркал для направления оптического излучения на фотоприемник, коллиматор, помещенный на входе оптического излучения в кювету, объектив, фокусирующий оптическое излучение на фотоприемник.
Устройство отличается тем, что оно выполнено с возможностью введения оптического элемента, разделяющего оптическое излучение на два пучка, направляемых на фотоприемник оптическими путями разной длины, или зеркала со 100%-ным отражением.
Кривая 3 на фиг. 1 отражает зависимость мощности проходящего через кювету оптического излучения от концентрации анализируемого газа для заявляемого устройства при разделении оптического излучения на два (равных по мощности) потока, для одного из которых κL = 1, а для другого - κL = 20.
Возможности устройства-прототипа и заявляемого устройства сравнены в таблице.
Устройство, представленное на фиг. 2, состоит из кюветы 4, с системой отражающих зеркал 5, источника излучения 6, коллиматора 7, объектива 8, фотоприемника 9 и оптического элемента 10. Оптический разделительный элемент 10 может быть выполнен в виде полупрозрачного зеркала или бипризмы. Устройство может быть выполнено с возможностью введения зеркала со 100%-ным отражением, что при больших значениях показателя поглощения (κL ≥ 1) дает максимальную чувствительность в области высоких концентраций (C ---> 100%).
Источники информации
1. Nulander C. , Leidberg B., Lind T. "Sensors and Actuators", U. 3, 1982/1983, p. 79-88.
2. Jnaba H. , Kobayshi T., Hirama M. "Optical fiber network Sysmen for air pollution monitoring over a wide area of optical absorption method". "Elect. Zett. 15 (23), 1979, p. 749 - 751.
Формула изобретения: Устройство для измерения концентрации газа, содержащее кювету с системой отражающих зеркал для направления оптического излучения на фотоприемник, коллиматор, помещенный на входе оптического излучения в кювету, объектив, фокусирующий оптическое излучение на фотоприемник, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью введения оптического элемента, разделяющего оптическое излучение на два пучка, направляемых на фотоприемник оптическими путями разной длины, или зеркала со 100%-ным отражением.