Оптичний сенсор концентрації газу

Оптичний сенсор концентрації газу, що містить оптично зв'язані два джерела інфрачервоного випромінювання з довжинами хвиль випромінювання в максимумах, що співпадають з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, приймач інфрачервоного випромінювання, вхідного і вихідного газових патрубків, причому 3 хвиль 2,5-5,0 мкм, джерела інфрачервоного випромінювання містять більше двох випромінюючих активних елементів, теплопровідні кульові опори містять дзеркальні поверхні, виконані у формі зрізаного конуса або іншого концентратора випромінювання, на спільній основі із джерелами і приймачем інфрачервоного випромінювання розміщений мікроохолоджувач, перед приймачем інфрачервоного випромінювання розміщена фокусуюча лінза та інтерференційний фільтр з довжиною хвилі пропускання в максимумі, що співпадає з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, перед джерелами інфрачервоного випромінювання розміщені інтерференційні фільтри з довжиною хвилі пропускання в максимумі, що співпадає з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, джерела інфрачервоного випромінювання містять випромінюючі активні елементи з довжинами хвиль випромінювання в максимумах, що співпадають з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, та додаткові активні елементи, випромінювання яких не поглинається аналізованим газом. Недоліком оптичного сенсора газів є низька точність вимірювання, оскільки відсутня можливість компенсації дестабілізуючих факторів і показників, які характеризують адіабатний процес. В основу корисної моделі поставлена задача створення оптичного сенсора концентрації газу, в якому за рахунок використання опорного каналу досягається підвищення точності вимірювань шляхом компенсації дії показників адіабати та дестабілізуючих факторів. Поставлена задача вирішується тим, що оптичний сенсор концентрації газу складається з оптично зв'язаних двох джерел інфрачервоного випромінювання з довжинами хвиль випромінювання в максимумах, що співпадають з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, приймача інфрачервоного випромінювання, вхідного і вихідного газових патрубків, причому патрубки робочої кювети мають однакові або різні діаметри отворів, джерело інфрачервоного випромінювання, розміщене на одній осі з приймачем робочої кювети з вхідним і вихідним газовими патрубками, крім того робоча кювета містить кювету з опорним газом, на поверхні якої розташована діафрагма, а друге джерело інфрачервоного випромінювання опорного каналу та другий приймач інфрачервоного випромінювання опорного каналу розташовані на одній осі з різних сторін кювети з опорним газом, біля яких розташовані вхідні і вихідні оптичні системи, виходи приймачів інфрачервоного випромінювання і входи джерел інфрачервоного випромінювання обох кювет приєднані до мікропроцесора. На кресленні представлена блок-схема запропонованого оптичного сенсора концентрації газу, який складається з оптично зв'язаних двох джерел інфрачервоного випромінювання 4 та 5 з довжинами хвиль випромінювання в максимумах, що співпадають з максимумом смуги власного поглинання аналізованого газу, приймача інфрачервоного випромінювання 6, вхідного і вихідного газо 61667 4 вих патрубків, причому патрубки робочої кювети 1 мають однакові або різні діаметри отворів, джерело інфрачервоного випромінювання 4, розміщене на одній осі з приймачем 6 робочої кювети 1 з вхідним і вихідним газовими патрубками, крім того робоча кювета 1 містить кювету з опорним газом 2, на поверхні якої розташована діафрагма 3, а друге джерело інфрачервоного випромінювання опорного каналу 5 та другий приймач інфрачервоного випромінювання опорного каналу 7 розташовані на одній осі з різних сторін кювети з опорним газом 2, біля яких розташовані вхідні і вихідні оптичні системи 9 та 9’ відповідно, виходи приймачів інфрачервоного випромінювання 6 та 7 і входи джерел інфрачервоного випромінювання 4 та 5 обох кювет 1 і 2 з’єднані з мікропроцесором 8. Оптичний сенсор концентрації газу працює наступним чином. Аналізований газ прокачується через вхідний патрубок робочої кювети 1. Мікропроцесор 8, який почергово активізує джерела інфрачервоного випромінювання вимірювального 4 та опорного 5 каналів, які охоплені від'ємним зворотним зв'язком, формує світлові потоки, які проходять спочатку через вхідні оптичні системи 9 для розсіювання світлових потоків, а потім через аналізований газ, який тисне на діафрагму 3 кювети з опорним газом 2, опорний газ в робочій кюветі 1 і в кюветі з опорним газом 2 відповідно, та потрапляють на вихідні оптичні системи 9 для збирання світлових потоків, а потім на приймачі інфрачервоного випромінювання вимірювального каналу 6 та опорного каналу 7, і утворюються електричні сигнали, величину яких мікропроцесор 8 порівнює і, отриманий від порівняння сигнал, записує в свою пам'ять для наступної обробки. Світлові потоки вимірювального 6 (I) та опорного 7 (I') каналів, що описуються відповідно до закону Бугера-Ламберта-Бера, порівнюються між собою: I  I0e1lCH.У. , I  I0e  2lCСТ , де I0, I'0 - інтенсивності вхідного світлового потоку вимірювального 6 та опорного 7 каналів відповідно; 1, 2 - коефіцієнти поглинання для вимірювального та опорного газів відповідно; l - довжина кювет 1 і 2; Сн.у. Сcт - концентрації вимірювального та опорного газів відповідно. I In 2 I0 CН.У.  CСТ. I In 1 I0 Використання запропонованого оптичного сенсора концентрації газу дозволяє значно підвищити точність вимірювань шляхом компенсації дії показників адіабати та дестабілізуючих факторів за рахунок використання від'ємних зворотних зв'язків опорного 7 та вимірювального 6 каналів. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 61667 6 Підписне Тираж 23 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