Інфрачервоний вимірювач концентрації газу з частотним виходом

Інфрачервоний вимірювач концентрації газу з частотним виходом, що містить кювету, випромінюючий елемент, сапфірове вікно та приймач випромінювання, який відрізняється тим, що в нього додатково введені перше, друге і третє джерела постійної напруги, корпус і генераторний перетворювач, причому випромінюючий елемент, корпус і сапфірове вікно утворюють джерело інфрачервоного випромінювання, як приймач випромінювання використано піроелектричний інфрачервоний фотоприймач, який складається з інтерференційного фільтра, відбивача, екрана, подвійного піроелектричного елемента, першого і другого резисторів, польового транзистора та першого конденсатора, а генераторний перетворювач складається з третього, четвертого і п'ятого резисторів, першого і другого біполярних транзисторів, котушки індуктивності, другого і третього конденсаторів та загальної шини, причому перший та другий виводи пер C2 2 UA 1 3 89424 4 червоного випромінювання з'єднаний з першим нної схеми газоаналізатора і значні габаритні розвходом підсилювача різниці, другий вхід цього міри, за рахунок використання кювети з двома підсилювача з'єднаний з опорним джерелом навідсіками. пруги, вихід підсилювача різниці з'єднаний з вхоВ основу винаходу поставлена задача спродом блока керування, вихід якого з'єднаний з джещення конструкції, підвищення чутливості та точрелом інфрачервоного випромінювання, газовий ності вимірювань пристрою за рахунок введення вхід вимірювальної кювети з'єднаний з блоком нових елементів та зв'язків між ними. пробпідготовки (Патент на винахід України 69503 Поставлена задача досягається тим, що в інМПК G01N21/01, G01N21/61. Інфрачервоний газофрачервоний вимірювач концентрації газу з частоаналізатор/ Приміський В.П. (Україна). - Бюл.№9, тним виходом, який складається з кювети, випро2004р. - 2с.). У відомому газоаналізаторі реалізумінюючого елементу, сапфірового вікна, приймача ється принцип поглинання електромагнітного вивипромінювання, введено перше, друге і третє промінювання в інфрачервоній області спектра джерела постійної напруги, корпус і генераторний (Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и перетворювач, причому випромінюючий елемент, жидкостей на химических предприятиях. -М.: Хикорпус і сапфірове вікно утворюють джерело інмия, 1976. - с.108-113). фрачервоного випромінювання, в якості приймача Недоліком такого пристрою є низька чутливипромінювання використано піроелектричний вість і точність вимірів малих (фонових) концентінфрачервоний фотоприймач, який складається з рацій газу. інтерференційного фільтру, відбивача, екрану, За прототип обрано газоаналізатор (А.с. подвійного піроелектричного елементу, першого і 1188600 СССР МКИ G01N21/01. Газоаналізатор / другого резисторів, польового транзистору, перФедак В.В., Билинец Ю.Ю., Головач И.И., Перчи шого конденсатору, а генераторний перетворювач З.И. - Бюл. №40, - 1980г. - 3с.), який містить вискладається з третього, четвертого і п'ятого резиспромінюючий елемент, кювету, що складається з торів, першого і другого біполярного транзисторів, двох суміжних відсіків ізольованих сапфіровим котушки індуктивності, другого і третього конденвікном, приймача випромінювання, сферичних саторів, загальної шини, причому перший вивід дзеркал і електронної схеми, яка складається з першого джерела постійної напруги з'єднаний з підсилювача, резонансного підсилювача, першого першим виводом джерела інфрачервоного випроі другого синхронних детекторів, першого і другого мінювання, яке складається з корпусу, випромінюлогарифмічних підсилювачів, схему віднімання, ючого елементу і сапфірового вікна, другий вивід масштабний підсилювач, схему корекції нуля, реджерела інфрачервоного випромінювання з'єднаєструючий прилад та імпульсний блок живлення ний з другим виводом джерела постійної напруги, джерела випромінювання, причому випромінююджерело інфрачервоного випромінювання розтачий елемент і приймач випромінювання розташошовано в послідовному оптичному з'єднанні через вані у першому відсіку кювети, у якому повітря кювету з інтерференційним фільтром і відбивачем викачено до вакуума 10-3 тор, другий відсік кювети піроелектричного інфрачервоного фотоприймача, заповнюється газом, концентрацію якого необхідпотік випромінювання після яких потрапляє на но виміряти, в обох відсіках розташовано по одноподвійний піроелектричний елемент, який захищему сферичному дзеркалу, при цьому випромінююний екраном, перший вивід подвійного піроелектчий елемент розташований у фокальній площині ричного елементу з'єднаний з першим виводом сферичного дзеркала другого відсіку кювети, а першого резистора і затвором польового транзисприймач випромінювання розташований у фокатора, другий вивід подвійного піроелектричного льній площині сферичного дзеркала першого відсіелементу з'єднаний з другим виводом першого ку кювети, що забезпечує двократне проходження резистора, другими виводом першого конденсатопотоку інфрачервоного випромінювання крізь кюра, першим виводом другого джерела постійної вету з досліджуваним газом, вихід приймача винапруги і першим виводом третього резистора, промінювання з'єднаний з входом підсилювача, другий вивід якого з'єднаний з першими виводами вихід якого з'єднаний з входом резонансного підпершого і другого конденсаторів, базою першого силювача, вихід якого з'єднаний з другими входабіполярного транзистора і витоком польового трами першого і другого синхронних детекторів, перші нзистора, стік якого з'єднаний з першим виводом входи яких з'єднанні з другим виходом імпульсного другого резистора, другий вивід якого з'єднаний з блоку живлення джерела випромінювання, перший першими виводами третього конденсатора і тревихід якого з'єднаний з випромінюючим елементього джерела постійної напруги та другим вивотом, виходи першого і другого синхронних детекдом котушки індуктивності, перший вивід якої з'єдторів з'єднані з входами відповідно першого і друнаний з колектором першого біполярного гого логарифмічних підсилювачів, виходи яких транзистора і першим виводом четвертого резисз'єднані з входом схеми віднімання, вихід якої тора, що утворюють першу вихідну клему генераз'єднаний з першим входом масштабного підсилюторного перетворювача, другий вивід четвертого вача, другий вхід якого з'єднаний з виходом схеми резистора з'єднаний з першим виводом п'ятого корекції нуля, вихід масштабного підсилювача резистора і базою другого біполярного транзистоз'єднаний з входом реєструючого приладу. ра, емітер якого з'єднаний з емітером першого Недоліком такого пристрою є складність консбіполярного транзистора, при цьому другі виводи трукції, що зумовлено використанням оптичної другого і третього джерел постійної напруги з'єдсистеми з двома сферичними дзеркалами, які понані з другими виводами другого і третього контребують юстування. Також до недоліків відомого денсаторів, другим виводом п'ятого резистора і газоаналізатора слід віднести складність електроколектором другого біполярного транзистора, що 5 89424 6 утворюють загальну шину, до якої підключена друІнфрачервоний вимірювач концентрації газу з га вихідна клема. частотним виходом працює таким чином. На кресленні подано схему інфрачервоного В початковий момент часу в кюветі 6 газу не вимірювача концентрації газу з частотним вихомає. Перше джерело постійної напруги 1 живить дом, який містить перше джерело постійної напрувипромінюючий елемент 3 джерела інфрачервоноги 1, джерело інфрачервоного випромінювання 2, го випромінювання 2. Всередині корпусу 5 джереяке складається з випромінюючого елемента 3, ла інфрачервоного випромінювання 2 повітря висапфірового вікна 4 і корпуса 5, вимірювальної качено до вакуума, сапфірове вікно 4 виконує роль кювети 6, яка заповнюється газовою сумішшю, світового фільтру для отримання монохроматичпіроелектричного інфрачервоного фотоприймача ного інфрачервоного випромінювання. При підви7, який складається з інтерференційного фільтру щенні напруги другого 16 і третього 27 джерел 8, відбивача 9, екрану 10, подвійного піроелектрипостійної напруги з деякого їх рівня диференційчного елементу 11, першого резистору 12, польоний опір на електродах ко-лектор-колектор біполявого транзистора 13, другого резистора 14 і перрних транзисторів 20 і 21 стає від'ємним, що пришого конденсатора 15, другого джерела постійної зводить до компенсації активних втрат і напруги 16, генераторного перетворювача 17, який виникнення незатухаючих у часі коливань у колискладається з третього резистора 18, другого конвальному контурі генераторного перетворювача денсатора 19, першого 20 і другого 21 біполярних 17, який складається з котушки індуктивності 24 та транзисторів, четвертого 22 і п'ятого 23 резисторів, реактивної складової повного опору ємнісного хакотушки індуктивності 24, третього конденсатора рактеру на електродах колектор-колектор біполяр25 і загальної шини 26, третього джерела постійної них транзисторів 20 і 21. При потраплянні газу в напруги 27, причому перший вивід першого джекювету 6 на піроелектричний інфрачервоний форела постійної напруги 1 з'єднаний з першим витоприймач 7, що має чітко визначений спектр поводом джерела інфрачервоного випромінювання глинання, який визначається властивостями ін2, яке складається з випромінюючого елементу 3, терференційного фільтру 8, буде потрапляти інша сапфірового вікна 4 і корпусу 5, другий вивід джекількість оптичної енергії на відбивач 9, який сфорела інфрачервоного випромінювання 2 з'єднаний кусує потік випромінювання на подвійний піроелез другим виводом джерела постійної напруги 1, ктричний елемент 11, що призведе до зміни велиджерело інфрачервоного випромінювання 2 розчини електрорушійної сили подвійного ташовано в послідовному оптичному з'єднанні піроелектричного елементу 11, що призведе до через кювету 6 з інтерференційним фільтром 8 і зміни опору каналу польового транзистора 13, а це відбивачем 9 піроелектричного інфрачервоного викликає зміну ємнісної складової повного опору фотоприймача 7, потік випромінювання після яких на електродах колектор-колектор біполярних трапотрапляє на подвійний піроелектричний елемент нзисторів 20 і 21, що в свою чергу, викликає зміну 11, який захищений екраном 10, перший вивід почастоти генерованих коливань. Екран 10 признадвійного піроелектричного елементу 11 з'єднаний чений для запобігання засвічування подвійного з першим виводом першого резистора 12 і затвопіроелектричного елементу 11. Перший резистор ром польового транзистора 13, другий вивід по12 і перший конденсатор 15 призначені для захисдвійного піроелектричного елементу 11 з'єднаний ту від пробою польового транзистора 13 електричз другим виводом першого резистора 12, другим ним імпульсом. Другий резистор 14 обмежує струм виводом першого конденсатора 15, першим вивостоку польового транзистора 13. Третій резистор дом другого джерела постійної напруги 16 і пер18 обмежує базовий струм першого біполярного шим виводом третього резистора 18, другий вивід транзистора 20. Четвертий 22 і п'ятий 23 резистоякого з'єднаний з першими виводами першого 15 і ри використовуються для забезпечення режиму другого 19 конденсаторів, базою першого біполярживлення другого біполярного транзистора 21 по ного транзистора 20 і витоком польового транзиспостійному струму. Другий 19 і третій 25 конденсатора 13, стік якого з'єднаний з першим виводом тори виконують блокувальну функцію для запобідругого резистора 14, другий вивід якого з'єднаний гання проходження змінного струму відповідно з першими виводами третього конденсатора 25 і крізь друге 16 і третє 27 джерела постійної напрутретього джерела постійної напруги 27 та другим ги, другі виводи яких підключені до загальної шини виводом котушки індуктивності 24, перший вивід 26. якої з'єднаний з колектором першого біполярного Використання генераторного перетворювача транзистора 20 і першим виводом четвертого ре17 підвищує точність і чутливість вимірювань, зокзистора 22, що утворюють першу вихідну клему рема в області малих концентрацій, а також спрогенераторного перетворювача 17, другий вивід щує електронну схему інфрачервоного вимірювача четвертого резистора 22 з'єднаний з першим виконцентрації газу з частотним виходом. Друге 16 і водом п'ятого резистора 23 і базою другого біпотретє 27 джерела постійної напруги покращують лярного транзистора 21, емітер якого з'єднаний з режим роботи по постійному струму генераторного емітером першого біполярного транзистора 20, перетворювача 17, що забезпечує необхідну стапри цьому другі виводи другого 16 і третього 27 більність частоти генерованих коливань. Вибираджерел постійної напруги з'єднані з другими вивоючи величину напруги другого 16 і третього 27 дами другого 19 і третього 25 конденсаторів, друджерел постійної напруги є можливість лінеаризугим виводом п'ятого резистора 23 і колектором вати функцію перетворення концентрацію газу у другого біполярного транзистора 21, що утворючастоту в широкому діапазоні вимірювань. ють загальну шину 26, до якої підключена друга вихідна клема генераторного перетворювача 17. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 89424 8 Підписне Тираж 28 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