Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом

Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом, який складається з когерентного джерела оптичного випромінювання, що оптично зв'язане через послідовно встановлену по ходу променя кювету з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, першого джерела постійної напруги і загальної шини, який відрізняється тим, що в нього введені друге і третє джерела постійної напруги, польовий та біполярний транзистори, перший, другий і третій резистори, котушка індуктивності, перший і другий конденсатори, причому перший вивід першого джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднаний з катодом когерентного джерела оптичного випромінювання, анод когерентного джерела оптичного ви U 2 (19) 1 3 інформаційний вхід з'єднаний з виходом фотоприймача розсіяного потоку випромінювання, а керуючий вхід з'єднаний з виходом компаратора і входом фільтра нижніх частот, вихід якого з'єднаний з пристроєм відліку. Недоліком такого пристрою є, низька чутливість за рахунок підсилення власних шумів напівпровідникових елементів. В основу корисної моделі поставлена задача створення оптичного вимірювача концентрації газу, в якому за рахунок введення нових елементів і зв'язків між ними відбувається перетворення концентрації газу у частоту, що приводить до підвищення чутливості, а також точності вимірювання концентрації газу в області малих значень. Поставлена задача вирішується тим, що в оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом, який складається з когерентного джерела оптичного випромінювання, що оптично зв'язане через послідовно встановлену по ходу променя кювету з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, першого джерела постійної напруги і загальної шини, введено друге і третє джерела постійної напруги, польовий та біполярний транзистори, перший, другий і третій резистори, котушку індуктивності, перший і другий конденсатори, причому перший вивід першого джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднаний з катодом когерентного джерела оптичного випромінювання, анод когерентного джерела оптичного випромінювання з'єднаний з другим виводом першого джерела постійної напруги, когерентне джерело оптичного випромінювання розташовано в послідовному оптичному з'єднані через кювету з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, катод якого з'єднаний з другим виводом третього резистора і затвором польового транзистора, витік польового транзистора з'єднаний з емітером біполярного транзистора, база якого з'єднана з другим виводом другого резистора, перший вивід другого резистора з'єднаний з першим виводом першого конденсатора і першим виводом другого джерела постійної напруги, анод фотоприймача розсіяного потоку випромінювання з'єднаний з колектором біполярного транзистора, першим виводом третього резистора і першим виводом котушки індуктивності, що утворюють першу вихідну клему, другий вивід котушки індуктивності з'єднаний з першим виводом конденсатора і першим виводом третього джерела постійної напруги, при цьому стік польового транзистора з'єднаний з другими виводами першого і другого конденсаторів та другими виводами другого і третього джерел постійної напруги, що утворюють другу вихідну клему, яка підключена до загальної шини. На кресленні подано схему оптичного вимірювача концентрації газу з частотним виходом, який містить перше джерело постійної напруги 1, перший резистор 2, когерентне джерело оптичного випромінювання 3, кювету 4, яка заповнюється повітрям із газовою сумішшю, фотоприймач розсіяного потоку випромінювання 5, перший конденсатор 6, другий резистор 7, біполярний транзистор 8, 33238 4 польовий транзистор 9, третій резистор 10, котушку індуктивності 11, другий конденсатор 12, третє джерело постійної напруги 14 і загальну шину 15, причому перший вивід першого джерела постійної напруги 1 з'єднаний з першим виводом першого резистора 2, другий вивід першого резистора 2 з'єднаний з катодом когерентного джерела оптичного випромінювання 3, анод когерентного джерела оптичного випромінювання 3 з'єднаний з другим виводом першого джерела постійної напруги 1, когерентне джерело оптичного випромінювання 3 розташовано в послідовному оптичному з'єднані через кювету 4 з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання 5, катод якого з'єднаний з другим виводом третього резистора 10 і затвором польового транзистора 9, витік польового транзистора 9 з'єднаний з емітером біполярного транзистора 8, база якого з'єднана з другим виводом другого резистора 7, перший вивід другого резистора 7 з'єднаний з першим виводом першого конденсатора 6 і першим виводом другого джерела постійної напруги 13, анод фотоприймача розсіяного потоку випромінювання 5 з'єднаний з колектором біполярного транзистора 8, першим виводом третього резистора 10 і першим виводом котушки індуктивності 11, що утворюють першу вихідну клему, другий вивід котушки індуктивності 11 з'єднаний з першим виводом конденсатора 12 і першим виводом третього джерела постійної напруги 14, при цьому стік польового транзистора 9 з'єднаний з другими виводами першого 6 і другого 12 конденсаторів та другими виводами другого 13 і третього 14 джерел постійної напруги, що утворюють другу вихідну клему, яка підключена до загальної шини 15. Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом працює таким чином. В початковий момент часу в кюветі 4 газу не має. Перше джерело постійної напруги 1 живить когерентне джерело оптичного випромінювання 3. Підвищенням напруги другого 13 і третього 14 джерел постійної напруги до величини, коли на електродах колектор біполярного транзистору 8 і стік польового транзистору 9 виникає від'ємний опір, що компенсує втрати в коливальному контурі генератора, який утворений котушкою індуктивності 11 і реактивної складової повного опору ємнісного характеру на електродах колектор біполярного 8 і стік польового 9 транзисторів, що призводить до виникнення незатухаючих в часі електричних коливань. При потраплянні газу в кювету на фотоприймач розсіяного потоку випромінювання 5, що має чітко визначений спектр поглинання, буде потрапляти інша кількість оптичної енергії і його опір змінюється, що призведе до зміни величини ємнісної складової повного опору на електродах колектор біполярного 8 і стік польового 9 транзисторів, а це в свою чергу, викликає зміну частоти генерованих коливань. Перший резистор 2 обмежує струм когерентного джерела оптичного опромінення 3, для запобігання електричного пробою. Перший 6 і другий 12 конденсатори виконують блокувальну функцію для запобігання проходження змінного струму крізь друге 13 і третє 14 джерела постійної напруги відповідно. Другі виводи другого 13 і тре 5 33238 тього 14 джерел постійної напруги позитивної полярності підключені до загальної шини 15. Другий резистор 7 обмежує базовий струм біполярного транзистора 8. Третій резистор 10 з паралельно включеним фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання 5 утворюють коло позитивного зворотного зв'язку. Використання запропонованого пристрою для виміру концентрації газу суттєво підвищує чутливість і точність виміру інформативного параметру Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 за рахунок використання ємнісного елемента коливального контуру у вигляді польового та біполярного транзисторів, в якому зміна опору фоточутливого елементу під дією потоку оптичного опромінення, який пройшов через кювету з газом, перетворюється в зміну ємності, що викликає зміну частоти генерованих коливань, при цьому можлива лінеаризація функції перетворення шляхом вибору величини напруги живлення. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601