Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор
Номер патенту: 37952
Опубліковано: 10.12.2008
Автори: Крушаниця Микола Антонійович, Кабацій Микола Васильович, Кабацій Василь Миколайович
Формула / Реферат
Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор, що складається з оптично зв'язаних джерела інфрачервоного випромінювання, кювет з вхідними і вихідними газовими патрубками, вхідними і вихідними прозорими вікнами, параболічного дзеркала, у фокусі якого розташований приймач інфрачервоного випромінювання, вихід приймача інфрачервоного випромінювання через підсилювач з'єднаний з блоком обробки електричних сигналів, в який входять аналогово-цифровий перетворювач, мікропроцесор і пристрій для індикації, який відрізняється тим, що джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, та щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, активні елементи з р-n-переходами розміщені відносно оптичної осі джерела інфрачервоного випромінювання разом з квазіпараболічним дзеркалом і правильною багатокутною пірамідою з дзеркальною поверхнею граней так, що формують однакові незалежні потоки випромінювання однієї довжини хвилі на кожну із довжин хвиль джерела інфрачервоного випромінювання, які проходять крізь кювету, що знаходиться в робочому положенні, додаткове джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, та щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, і розміщене навпроти приймача інфрачервоного випромінювання, щонайменше дві кювети виконані різної довжини, об'єднані в єдиний механічний блок і приймають робоче положення при обертанні механічного блока навколо своєї осі, а вхідні та вихідні патрубки кювет сполучені з мікропроцесорним блоком керування газовими потоками.
Текст
Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор, що складається з оптично зв'язаних джерела інфрачервоного випромінювання, кювет з вхідними і вихідними газовими патрубками, вхідними і вихідними прозорими вікнами, параболічного дзеркала, у фокусі якого розташований приймач інфрачервоного випромінювання, вихід приймача інфрачервоного випромінювання через підсилювач з'єднаний з блоком обробки електричних сигналів, в який входять аналогово-цифровий перетворювач, мікропроцесор і пристрій для індикації, який відрізняється тим, що джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, та щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання U 2 37952 1 3 37952 рювальні кювети з обох кінців закріплені в дискові утримувачі на торцевих поверхнях яких зроблені прозорі вікна, які оптично поєднують входи вимірювальних кювет з джерелами інфрачервоного випромінювання, а виходи вимірювальних кювет з приймачами інфрачервоного випромінювання що вмонтовані в дисковому блоці приймачів інфрачервоного випромінювання, на поверхню приймачів інфрачервоного випромінювання нанесено відповідний інтерференційний фільтр, дисковий блок приймачів інфрачервоного випромінювання по осі механічно з'єднаний з вихідним валом крокуючого реверсивного електродвигуна, останній з'єднаний з блоком живлення і керування, електричні виходи приймачів інфрачервоного випромінювання через електронний блок обробки інформації з'єднаний з вихідним приладом для індикації, дві з вимірювальних кювет які розміщені через 180° та з'єднані відповідним відрізком газопроводу мають вхід і вихід для газу що аналізується, дві інші вимірювальні кювети герметично закупорені і заповнені нульовим газом. Технічним результатом корисної моделі є можливість одночасного високоточного виміру концентрацій декількох газів одночасно і паралельно, спрощення конструкції газоаналізатора за рахунок відсутності приймача порівняння, так як кожен приймач являється почергово порівняльним або робочим та відсутність обтюратора. Недоліком багатоканального інфрачервоного газоаналізатора є наявність використання реверсивного крокуючого електродвигуна, складність конструкції за рахунок наявності двох вимірювальних кювет і двох кювет заповнених нульовим газом, що при проведенні вимірювань декількох складових у газовій суміші не дозволяє врахува ти нерівномірність забруднення вікон вимірювальних кювет, наявність чотирьох джерел та приймачів випромінювання. Використання вимірювальних кювет однієї довжини для вимірювання концентрації декількох складових у газовій суміші не дозволяє проводити вимірювання в широкому діапазоні концентрацій газу, особливо для суміші газів з різною поглинаючою випромінювання здатністю. Наведені недоліки приводять до обмеженої надійності вимірювань, звужують діапазон використання газового аналізатора та зменшують точність визначення концентрації деяких складових у газовій суміші. Відомий багатоканальний інтерференційний газоаналізатор [2], що містить оптично зв'язані джерело випромінювання, плоскопаралельну світлоподільну пластину, порівняльну та робочу оптичні кювети, відбивач, комутатор та датчик його положення і фотоприймач, підключені до блоку зчитування та обробки інформації, об'єктив, додатково містить m≥1 робочих кювет, при цьому на світлоподільну пластинку нанесено покриття з можливістю формування m+2 променів, які проходять через w+1 кювет, формуючи таку ж кількість (w+1) інтерференційних картин, одна з яких є опорною і усуває обумовлені впливом зовнішніх факторів додаткові похибки, а комутатор встановлено з можливістю почергового відкриття одного з променів, які пройшли через одну з робочих кювет, і променя, який пройшов через порівняльну кювету. 4 Технічним результатом інтерференційного газоаналізатора є розширення його функціональних можливостей та скорочення часу проведення аналізів, оскільки він містить додаткові робочі кювети, кількість яких є необмеженою, що дозволяє проводити аналіз одночасно багатьох газових проб. Недоліком багатоканального інтерференційного газоаналізатора є використання механічного комутатора, складність конструкції газового тракту, залежність формування інтерферометричних картин від впливу навколишнього середовища на оптичні елементи, використання порівняльної кювети, яка наповнена еталонним газом і не дозволяє врахувати нерівномірність забруднення вікон вимірювальних кювет. Використання вимірювальних кювет однієї довжини для вимірювання концентрації декількох складових у газовій суміші не дозволяє проводити вимірювання в широкому діапазоні концентрацій газу, особливо для суміші газів з різною поглинаючою випромінювання здатністю. Наведені недоліки приводять до обмеженої надійності вимірювань, звужують діапазон використання газового аналізатора та зменшують точність визначення концентрації деяких складових у газовій суміші. Відомий недесперсійний багатоканальний інфрачервоний газовий аналізатор [3], вибраний в якості прототипу, що містить джерело електромагнітного випромінювання з наявністю опорної й робочої довжин хвиль, інтерференційні фільтри для виділення вищевказаних довжин хвиль, розташовану по ходу випромінювання джерела газову кювету з фокусуючими лінзами на вході й виході, основний фотоприймач, розміщений за кюветою, для прийому випромінювання опорної й робочої довжин хвиль від джерела, джерело змонтоване на термоелектричному холодильнику Пельтьє й виконане як світлодіодна матриця, що містить світлодіоди, принаймні, для створення випромінювання накачування, що збуджує фотолюмінесцентні перетворювачі, інтерференційні фільтри для виділення опорної й робочої довжин хвиль випромінювання, причому до складу світлодіодної матриці додатково включений фотоприймач для реєстрації випромінювання світлодіодів накачування, світлодіоди підключені до генератора імпульсів струму накачування світлодіодної матриці, синхронізованих мікропроцесором, а холодильник Пельтьє джерела підключений до додатково встановленого блоку термостабілізації. Вихід основного фотоприймача через підсилювач з'єднаний із блоком обробки сигналів, що містять аналогоцифровий перетворювач, мікропроцесор і пристрій для індикації, при цьому вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний із входом мікропроцесора. Технічним результатом недесперсійного багатоканального інфрачервоного газового аналізатора є створення багатоканального пристрою та підвищення точності визначення концентрації складових багатокомпонентного газу. Недоліком даного недесперсійного багатоканального інфрачервоного газового аналізатора є складність конструкції оптичного блоку, так як використовуються декілька світлофільтрів на різні смуги частот пропускання, наявність двох фото 5 37952 приймачів та холодильників Пельтьє, що приводить до обмеженої надійності в роботі. Використання однієї кювети для вимірювання концентрації декількох газів у газовій суміші не дозволяє проводити вимірювання в широкому діапазоні концентрацій газу, особливо для суміші газів з різною поглинаючою випромінювання здатністю, що звужує діапазон використання газового аналізатора та зменшує точність визначення концентрації деяких складових багатокомпонентного газу. Завданням корисної моделі є створення інфрачервоного багатокомпонентного газоаналізатора, який дозволяє з високою точністю, вимірювати концентрації аналізованих газів у газовій суміші в широкому діапазоні концентрацій газу і температури навколишнього середовища з врахуванням неселективних втрат випромінювання, пов'язаних із забрудненням вікон кювет та неузгодженості спектра джерел інфрачервоного випромінювання і спектральної чутливості приймача інфрачервоного випромінювання по відношенню до спектрів поглинання аналізованих газів у газовій суміші під дією температури оточуючого середовища та підвищи ти його надійність. Поставлена задача досягається тим, що згідно корисної моделі, інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор складається з оптично зв'язаних, джерела інфрачервоного випромінювання, кювет з вхідними і вихідними газовими патрубками, вхідними і вихідними прозорими вікнами, параболічного дзеркала у фокусі якого розташований приймач інфрачервоного випромінювання, вихід приймача інфрачервоного випромінювання через підсилювач з'єднаний з блоком обробки електричних сигналів в який входять аналоговоцифровий перетворювач, мікропроцесор і пристрій для індикації, джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші та щонайменше два активні елементи з р-nпереходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші, активні елементи з р-nпереходами розміщені відносно оптичної осі джерела інфрачервоного випромінювання разом з квазіпараболічним дзеркалом і правильною багатокутною пірамідою з дзеркальною поверхнею граней так, що формують однакові незалежні потоки випромінювання однієї довжини хвилі на кожну із довжин хвиль джерела інфрачервоного випромінювання, які проходять крізь кювету, що знаходиться в робочому положенні, додаткове джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з р-nпереходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші та щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних 6 смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші і розміщене навпроти приймача інфрачервоного випромінювання, щонайменше дві кювети виконані різної довжини, об'єднані в єдиний механічний блок і приймають робоче положення при обертанні механічного блока навколо своєї осі, а вхідні та вихідні патрубки кювет сполучені з мікропроцесорним блоком керування газовими потоками. Вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші з високою точністю в широкому діапазоні концентрацій газу, особливо для суміші газів з різною поглинаючою випромінювання здатністю досягається прокачуванням газової суміші поперемінно щонайменше крізь дві кювети виконані різної довжини, об'єднані в єдиний механічний блок і приймають робоче положення при обертанні механічного блока навколо своєї осі та вибором співвідношення їх довжин. На відміну, від механічного переміщення приймачів інфрачервоного випромінювання що вмонтовані в дисковому блоці і механічно з'єднані з вихідним валом крокуючого реверсивного електродвигуна згідно [1], механічне переміщення кювет в робоче положення, не вносить можливі похибки при проведенні вимірювань концентрації аналізованого газу у газовій суміші протягом тривалого терміну експлуатації інфрачервоного багатокомпонентного газоаналізатора, що підвищує його надійність. Керування газовими потоками крізь вхідні та вихідні патрубки кювет забезпечується мікропроцесорним блоком керування газовими потоками. Використання мікропроцесорного блока керування газовими потоками дозволяє значно зменшити витрати аналізованої суміші газів та час протягом якого проводиться вимірювання концентрації аналізованих газів. Нерівномірність забруднення вікон кювет з часом враховується за рахунок використання щонайменше двох активних елементів з р-nпереходами джерела інфрачервоного випромінювання та додаткового джерела інфрачервоного випромінювання, розміщеного навпроти приймача інфрачервоного випромінювання, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші. Зміна електричних сигналів не пов'язаних з поглинанням аналізованого газу з виходу приймача інфрачервоного випромінювання враховується і корегується блоком обробки електричних сигналів, що підвищує точність вимірювань концентрації аналізованих газів у газовій суміші та надійність газоаналізатора. Наявність активних елементів з p-nпереходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші дозволяє корегувати «нуль» газоаналізатора без додаткового прокачування кювет інертним газом, що спрощує процес вимірювань та підвищує надійність газоаналізатора. Вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші з високою точністю в широкому діапазоні температури навколишнього середовища забезпечується за рахунок використання щонайменше двох активних елементів з р-n-переходами 7 37952 джерела інфрачервоного випромінювання та додаткового джерела інфрачервоного випромінювання, розміщеного навпроти приймача інфрачервоного випромінювання, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші. Випромінюючі активні елементи з р-n-переходами джерела інфрачервоного випромінювання та додаткового джерела інфрачервоного випромінювання, які випромінюють в максимумі на одній довжині хвилі, виготовлені в одному технологічному процесі, мають однакову потужність випромінювання та температурний зсув максимуму в спектрі випромінювання. Зміна електричних сигналів при неузгодженості спектра випромінювання активних елементів з р-n-переходами джерел випромінювання і спектральної чутливості приймача випромінювання по відношенню до спектрів поглинання аналізованих газів у газовій суміші під дією температури оточуючого середовища з ви ходу приймача інфрачервоного випромінювання враховується і корегується блоком обробки електричних сигналів, що приводить до підвищення точності вимірювань концентрації аналізованих газів у газовій суміші та надійності газоаналізатора. Джерело інфрачервоного випромінювання містить щонайменше два активні елементи з p-nпереходами, які випромінюють у максимумах з довжинами хвиль, що співпадають з довжинами хвиль у максимумах селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші та щонайменше два активні елементи з р-n-переходами, які випромінюють з довжинами хвиль в максимумах, що не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші. Активні елементи з р-n-переходами розміщені відносно оптичної осі джерела інфрачервоного випромінювання разом з квазіпараболічним дзеркалом і правильною багатокутною пірамідою з дзеркальною поверхнею граней так, що формують однакові незалежні потоки випромінювання однієї довжини хвилі на кожну із довжин хвиль джерела інфрачервоного випромінювання, які проходять крізь кювету, що знаходиться в робочому положенні. Таке джерело інфрачервоного випромінювання забезпечує багатоканальність потоків випромінювання крізь кювету в робочому положенні, що приводить до вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші з високою точністю. Використання щонайменше двох кювет різної довжини за допомогою яких проводять вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші, наявність джерела інфрачервоного випромінювання, яке забезпечує багатоканальність потоків випромінювання крізь кювету в робочому положенні, додаткового джерела інфрачервоного випромінювання розміщеного навпроти приймача інфрачервоного випромінювання, яке дозволяє врахувати збільшення неселективних втрат випромінювання, зв'язаних з забрудненням вікон кювет та неузгодженості спектра джерел випромінювання і спектральної чутливості приймача випромінювання по відношенню до спектрів поглинання аналізованих газів у газовій суміші під дією 8 температури оточуючого середовища, дозволяє з високою точністю, вимірювати концентрації аналізованих газів у газовій суміші в широкому діапазоні концентрацій газу і температури навколишнього середовища та підвищити його надійність. На кресленні наведена функціональна схема інфрачервоного багатокомпонентного газоаналізатора. На оптичній осі джерела 1 інфрачервоного випромінювання розташований механічний 4 блок, який переміщує кювети 5 і 6 різної довжини в робоче положення, параболічне 8 дзеркало, приймач 7 інфрачервоного випромінювання та додаткове 9 джерело інфрачервоного випромінювання. Приймач 7 інфрачервоного випромінювання розташований у фокусі параболічного 8 дзеркала за механічним 4 блоком, вихід якого через підсилювач 10 з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів в який входять аналогово-цифровий 14 перетворювач, мікропроцесор 15 і пристрій для індикації 16. Джерела 1 і 9 інфрачервоного випромінювання активізуються за допомогою імпульсного блока 12 живлення, який в свою чергу з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів. Газові входи і виходи кювет 5 і 6 сполучені з мікропроцесорним блоком 13 керування газовими потоками, що дозволяє керувати процесом прокачування газової суміші крізь кювети 5 і 6, який в свою чергу також з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів. Джерело 1 і додаткове джерело 9 інфрачервоного випромінювання містять теплопровідну основу із заглибленнями у формі конуса або іншого тіла обертання в які вмонтовані випромінюючі активні елементи з р-n-переходами. Активні елементи з р-n-переходами джерела 1 інфрачервоного випромінювання розміщені відносно оптичної осі джерела 1 інфрачервоного випромінювання разом з квазіпараболічним 2 дзеркалом і правильною багатокутною 3 пірамідою з дзеркальною поверхнею граней так, що формують однакові незалежні потоки випромінювання. Правильна багатокутна 3 піраміда з дзеркальною поверхнею граней знаходяться у фокусі квазіпараболічного 2 дзеркала і повернута вершиною до випромінюючих активних елементів з р-n-переходами. Величини плоских кутів при вершині правильної 3 піраміди та розміри кільцевих сегментів квазіпараболічного 2 дзеркала ув'язані між собою. Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор працює наступним чином: В перший момент часу, джерело 1 інфрачервоного випромінювання формує потік випромінювання з довжиною хвилі у максимумі, що співпадає з довжиною хвилі у максимумі селективної смуги поглинання одного із аналізованих газів у газовій суміші. Даному потоку випромінювання відповідає певне просторове розміщення у кюветі 5, яка знаходиться в даний момент в робочому положенні. Вимірювання величини поглинання інтенсивності випромінювання на виході кювети 5 відбувається приймачем 7 інфрачервоного випромінювання синхронно з формуванням потоку випромінювання. Електричний сигнал з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання попадає на підси 9 37952 лювач 10, який з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів, де відбувається запис величини сигналу в постійно запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) мікропроцесора 15. У наступний момент часу, джерело 1 інфрачервоного випромінювання формує потік випромінювання з довжиною хвилі у максимумі, яка співпадає з довжиною хвилі у максимумі селективної смуги поглинання цього ж аналізованого газу у газовій суміші. Даному потоку випромінювання відповідає своє певне просторове розміщення у кюветі 5, яка знаходиться в даний момент в робочому положенні. Вимірювання величини поглинання інтенсивності випромінювання на виході кювети 5 відбувається приймачем 7 інфрачервоного випромінювання синхронно з формуванням потоку випромінювання. Електричний сигнал з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання попадає на підсилювач 10, який з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів, де відбувається запис величини сигналу в ПЗП мікропроцесора 15. У послідуючі моменти часу, джерело 1 інфрачервоного випромінювання формує відповідно потоки випромінювання з довжиною хвилі в максимумі, яка співпадає з довжиною хвилі у максимумі селективної смуги поглинання іншого аналізованого газу у газовій суміші, яким відповідають свої просторові положення у кюветі 5. Вимірювання величини поглинання інтенсивності випромінювання іншого аналізованого газу у газовій суміші на виході кювети 5 відбувається приймачем 7 інфрачервоного випромінювання синхронно з формуванням відповідного потоку випромінювання. Електричний сигнал з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання попадає на підсилювач 10, який з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів, де відбувається запис величини сигналу в ПЗП мікропроцесора 15. Аналогічно, у наступні моменти часу, джерело 1 інфрачервоного випромінювання формує відповідно потоки випромінювання з довжинами хвиль в максимумах, які не співпадають з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші. Даним потокам випромінювання відповідають свої певні просторові розміщення у кюветі 5, яка знаходиться в даний момент в робочому положенні. Програмне включення активних елементів з р-n-переходами джерела 1 інфрачервоного випромінювання, за допомогою імпульсного блока 12 живлення, приводить до формування незалежних потоків випромінювання, які просторово розділені в об'ємі кювети 5 і створюють відповідні вимірювальні і опорні канали. Електричні сигнали з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання попадають на підсилювач 10, який з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів, де відбувається запис величини сигналу в ПЗП мікропроцесора 15 згідно програми включення активних елементів з р-nпереходами джерела 1 та додаткового джерела 9 інфрачервоного випромінювання. Пропорційно до ступеня ослаблення відповідного потоку випромінювання, при певному просторовому розміщенні вимірювального і опорного каналів у кюветі 5, блоком 11 обробки електричних сигналів створюється різниця напруг, яка в свою чергу пропорційна кон 10 центрації відповідного аналізованого газу у газовій суміші. Кінцевий результат вимірювання концентрацій аналізованих газів у газовій суміші виводиться на пристрій 16 індикації. Активні елементи з р-n-переходами джерела 1 і додаткового джерела 9 інфрачервоного випромінювання активуються за допомогою імпульсного блока 12 живлення, який в свою чергу з'єднанийз блоком 11 обробки електричних сигналів і працюють в різні моменти часу незалежно один від одного. Вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші з високою точністю в широкому діапазоні концентрацій газу, особливо для суміші газів з різною поглинаючою випромінювання здатністю досягається прокачуванням газової суміші за допомогою мікропроцесорного блока 13 керування газовими потоками поперемінно щонайменше крізь дві кювети 5 і 6, виконаних з різною довжиною, об'єднані в єдиний механічний 4 блок і приймають робоче положення при обертанні механічного 4 блока навколо своєї осі та вибором співвідношення їх довжин. Використання додаткового джерела 9 інфрачервоного випромінювання, розміщеного навпроти приймача 7 інфрачервоного випромінювання, дозволило врахувати блоком обробки 4 електричних сигналів зміну електричних сигналів з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання при неузгодженості спектра випромінювання активних елементів з р-n-переходами джерел 1 і 9 інфрачервоного випромінювання і спектральної чутливості приймача інфрачервоного випромінювання по відношенню до спектрів поглинання аналізованих газів у газовій суміші під дією температури оточуючого середовища та нерівномірності забруднення вікон кювет 5 і 6 з часом, що в свою чергу дозволило підвищити точність вимірювань концентрації аналізованих газів у газовій суміші та надійність газового аналізатора. Збільшення кількості випромінюючих активних елементів з р-n-переходами на кожну з довжин хвиль випромінювання збільшує інтенсивність кожного із потоків випромінювання в 1,5 рази. Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор працює аналогічним чином також у випадку, коли робоче положення займає кювета 6 за допомогою переміщення механічного 4 блока. Електричні сигнали з виходу приймача 7 інфрачервоного випромінювання попадають на підсилювач 10, який з'єднаний з блоком 11 обробки електричних сигналів, де відбувається запис величини сигналу в ПЗП мікропроцесора 15 згідно програми включення активних елементів з р-n-переходами джерела 1 та додаткового джерела 9 інфрачервоного випромінювання. Пропорційно до ступеня ослаблення відповідного потоку випромінювання, при певному просторовому розміщенні вимірювального і опорного каналів у кюветі 6, блоком 11 обробки електричних сигналів створюється різниця напруг, яка в свою чергу пропорційна концентрації відповідного аналізованого газу у газовій суміші. Кінцевий результат вимірювання концентрацій аналізованих газів у газовій суміші виводиться на пристрій 16 індикації. 11 37952 Випромінюючі активні елементи з р-nпереходами утворені з вузькозонного напівпровідникового матеріалу на основі твердих розчинів InGaAs, що генерують випромінювання на довжинах хвиль 2,5-3,9мкм та InAsSbP, що генерують випромінювання на довжинах хвиль 4,2-5,0мкм, за планарною технологією методом рідинно-фазної епітаксії із створеними в них р-n-переходами. Джерело 1 і додаткове джерело 9 інфрачервоного випромінювання містять випромінюючі активні елементи з p-n-переходами, що випромінюють у максимумах з довжинами хвиль l=3,32мкм, які співпадають з довжиною хвилі у максимумі селективної смуги поглинання аналізованого газу СН 4 у газовій суміші та випромінюють у максимумах з довжинами хвиль l=4,27мкм, які співпадають з довжиною хвилі у максимумі селективної смуги поглинання аналізуючого газу СО2 у газовій суміші. Опорний канал утворюють випромінюючі активні елементи з р-n-переходами, що випромінюють у максимумах з довжинами хвиль l=3,80мкм, яка не співпадає з довжинами хвиль селективних смуг поглинання аналізованих газів у газовій суміші. Ширина спектра випромінювання кожного із випромінюючих активних елементів з p-nпереходами знаходиться в межах Dl=0,3-0,6мкм. Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 12 Електронна модуляція джерела 1 і додаткового джерела 9 інфрачервоного випромінювання в макеті газоаналізатора проводилась до частоти 100кГц. В якості приймача випромінювання використовувався напівпровідниковий фоторезистор. Корисна модель дозволяє одержати надійний інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор з високою точністю вимірювання концентрації аналізованих газів у газовій суміші в широкому діапазоні концентрацій газу і температури навколишнього середовища з врахуванням неселективних втрат випромінювання, пов'язаних із забрудненням вікон кювет та неузгодженості спектра джерел інфрачервоного випромінювання і спектральної чутливості приймача інфрачервоного випромінювання по відношенню до спектрів поглинання аналізованих газів у газовій суміші під дією температури оточуючого середовища. Джерела інформації: 1. Патент України №72629, кл. G01N21/01, Опублікований 2005.03.15. 2. Патент України №38776, кл. G01N21/41, Опублікований 2001.05.15. 3. Патент Росії №2187093, кл. G01N21/61, Опублікований 2002.08.10. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюInfrared multi-component gas analyzer
Автори англійськоюKabatsii Vasyl Mykolaiovych, Kabatsii Mykola Vasyliovych, Krushanytsia Mykola Antonovych
Назва патенту російськоюИнфракрасный многокомпонентный газоанализатор
Автори російськоюКабаций Василий Николаевич, Кабаций Николай Васильевич, Крушаница Николай Антонович
МПК / Мітки
МПК: G01N 21/01, G01N 21/00, G01N 21/03
Мітки: багатокомпонентний, газоаналізатор, інфрачервоний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-37952-infrachervonijj-bagatokomponentnijj-gazoanalizator.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Інфрачервоний багатокомпонентний газоаналізатор</a>
Попередній патент: Багатокомпонентний газоаналізатор
Наступний патент: Інфрачервоний аналізатор газів
Випадковий патент: Спосіб струминного здрібнювання матеріалів