Інфрачервоний газоаналізатор

Інфрачервоний газоаналізатор, що складається з оптично зв'язаних джерела інфрачервоного випромінювання, робочих кювет з вхідними і вихідними газовими патрубками та C2 1 3 чутливості приймача випромінювання по відношенню до спектра поглинання досліджуваного газу під дією температури оточуючого середовища. Знаний також інфрачервоний газоаналізатор [А.с. СССР №1528124, G01N21/61, "Абсорбционный анализатор газа"] вибраний в якості прототипу, що складається з кювети, розміщеної в робочому каналі, джерела інфрачервоного випромінювання з двома близькими по складу випромінюючими кристалами, приймача інфрачервоного випромінювання розташованого в напівсферичному дзеркалі на вході якого розміщений оптичний фільтр і разом з джерелом інфрачервоного випромінювання з'єднані з електричною схемою. Недоліком даного абсорбційного аналізатора газу є збільшення похибки при вимірюванні малих концентрацій з заданою точністю і чутливістю у випадку збільшення неселективних втрат випромінювання, зв'язаних з забрудненням вікон кювети з часом та при неузгодженості спектру джерела випромінювання і спектральної чутливості приймача випромінювання по відношенню до спектра поглинання досліджуваного газу під дією температури оточуючого середовища за рахунок того, що кювета з аналізуючим газом розміщена в робочому каналі, а випромінювання еталонного каналу не проходить через кювету з аналізуючим газом. В основу винаходу поставлено задачу підвищення чутливості і точності виміру в широкому діапазоні концентрацій газів. Поставлена задача вирішується тим, що інфрачервоний газоаналізатор складається з оптично зв'язаних джерела інфрачервоного випромінювання, робочих кювет з вхідними і вихідними газовими патрубками, вхідними і вихідними прозорими вікнами, приймача інфрачервоного випромінювання на вході якого розміщений оптичний фільтр смуга пропускання якого співпадає з смугою поглинання аналізуючого газу, джерело і приймач інфрачервоного випромінювання розташовані в напівсферичних дзеркалах і з'єднані з електричною схемою, джерело інфрачервоного випромінювання містить не менше двох випромінюючих діодів з довжиною хвилі випромінювання в максимумі, що співпадає з максимумом смуги поглинання аналізуючого газу, розміщених на одній підкладці відносно оптичної осі джерела інфрачервоного випромінювання так, що утворюють два однакові незалежні потоки випромінювання, робочі кювети мають різну довжину, причому газові входи робочих кювет зв'язані між собою таким чином, що газ одночасно прокачується через кювети. Вимірювання концентрації газів в широкому діапазоні з заданою точністю і чутливістю у випадку збільшення неселективних втрат випромінювання, зв'язаних з забрудненням вікон кювети з часом та при неузгодженості спектру джерела випромінювання і спектральної чутливості приймача інфрачервоного 80639 4 випромінювання по відношенню до спектра поглинання аналізуючого газу під дією температури оточуючого середовища досягається за рахунок того, що аналізуючий газ прокачується одночасно через робочі кювети в яких потоки випромінювання зазнають однакових змін не пов'язаних з поглинанням аналізуючого газу. В процесі обробки електричних сигналів з виходу приймача інфрачервоного випромінювання ці зміни взаємокомпенсуються. На кресленні наведена функціональна схема інфрачервоного газоаналізатора. Джерело 1 інфрачервоного випромінювання, що містить випромінюючі 2 і 3 діоди, розташоване в напівсферичному 4 дзеркалі. Випромінюючі 2 і 3 діоди розміщені відносно оптичної осі джерела 1 випромінювання таким чином, щоб створити два робочих незалежних потоки випромінювання. На одній оптичній осі, за робочими 7 і 8 кюветами розміщений в напівсферичному 13 дзеркалі приймач 11 інфрачервоного випромінювання з оптичним 12 фільтром на вході . Вихід приймача 11 інфрачервоного випромінювання через логарифмічний 14 підсилювач з'єднаний з блоком 15 електронної обробки інформації, який в свою чергу з'єднаний з масштабуючим 17 підсилювачем, реєструючим 18 пристроєм та джерелом 16 живлення випромінюючих 2 і 3 діодів. Газові входи робочих 7 і 8 кювет зв'язані між собою таким чином, що газ одночасно прокачується через кювети. Інфрачервоний газоаналізатор працює наступним чином: аналізуючий газ прокачується одночасно через робочі 7 і 8 кювети. Блок 15 електронної обробки інформації через джерело 16 живлення випромінюючих 2 і 3 діодів керує почерговим їх включенням. Випромінюючі 2 і 3 діоди з довжиною хвилі випромінювання в максимумі, що співпадає з максимумом смуги поглинання аналізуючого газу, знаходяться на одній підкладці, мають однакову потужність випромінювання та однаковий температурний зсув максимуму в спектрі випромінювання і розміщені відносно оптичної осі джерела інфрачервоного випромінювання так, що утворюють два однакові незалежні робочі потоки випромінювання Ф0. Потік Ф0 випромінювання, створений випромінюючим 2 діодом, направляється напівсферичним 4 дзеркалом на робочу 7 кювету з прозорими вхідним 5 і вихідним 10 вікнами, проходить через аналізуючий газ, де частково поглинається до величини Ф1 потоку та за допомогою напівсферичного 13 дзеркала направляється на приймач 11 інфрачервоного випромінювання з оптичним 12 фільтром на вході. Потік Ф1 на виході приймача 11 інфрачервоного випромінювання створює електричний сигнал, який пропорційний величині поглинутого потоку, що проходить через робочу 7 кювету. Потік Ф0 випромінювання, створений випромінюючим 3 діодом, направляється напівсферичним 4 дзеркалом на робочу 8 кювету з прозорими вхідним 6 і вихідним 9 вікнами, проходить через аналізуючий газ, де частково поглинається до величини Ф2 потоку та за 5 допомогою напівсферичного 13 дзеркала направляється на приймач 11 інфрачервоного випромінювання з оптичним 12 фільтром на вході. Потік Ф2 на виході приймача 11 інфрачервоного випромінювання створює електричний сигнал, який пропорційний величині поглинутого потоку, що проходить через робочу 8 кювету. Потоки Ф1 та Ф2 відрізняються між собою по інтенсивності внаслідок проходження випромінювання через робочі 7 і 8 кювети різної довжини, що містять аналізуючий газ. При відсутності аналізуючого газу робочі 7 і 8 кювети прокачуються нульовим газом, внаслідок чого, потік Ф0 не зазнає поглинання і на виході приймача 11 інфрачервоного випромінювання створює електричний сигнал - нуль шкали приладу. При прокачуванні аналізуючого газу через робочі 7 і 8 кювети, величини електричних сигналів на виході приймача 11 інфрачервоного випромінювання підсилюються логарифмічним 14 підсилювачем, фіксуються і обробляються блоком 15 електронної обробки інформації. З виходу блока 15 електронної обробки інформації результуючий електричний сигнал поступає на масштабуючий 17 підсилювач, в якому величина електричного сигналу пропорційна концентрації аналізуючого газу, а потім на реєструючий 18 пристрій. Блок 15 електронної обробки інформації через джерело 16 живлення випромінюючих 2 і З діодів забезпечує також корекцію нуля, вирівнюючи величину сигналів при відсутності поглинання. Підвищення чутливості виміру концентрацій газів в широкому діапазоні роботи інфрачервоного газоаналізатора досягається вибором співвідношення довжин робочих кювет в залежності від поглинаючої здатності аналізуючого газу. Збільшення точності вимірювання приладу у випадку збільшення неселективних втрат випромінювання, зв'язаних з забрудненням вікон кювети з часом та при неузгодженості спектру джерела випромінювання і спектральної чутливості приймача інфрачервоного випромінювання по відношенню до спектра поглинання аналізуючого газу під дією температури оточуючого середовища досягається за рахунок того, що аналізуючий газ прокачується одночасно через робочі 7 і 8 кювети в яких потоки Ф1 і Ф2 випромінювання зазнають однакових змін не зв'язаних з поглинанням аналізуючого газу. В процесі обробки електричних сигналів блоком 15 електронної обробки інформації ці зміни взаємокомпенсуються. Запропоноване технічне рішення дозволить підвищити чутливість і точність виміру концентрацій газів в широкому діапазоні роботи інфрачервоного газоаналізатора. 80639 6