RU2331867C1 - Interference-proof resonance spectral gas analyser - Google Patents

Interference-proof resonance spectral gas analyser Download PDF

Info

Publication number
RU2331867C1
RU2331867C1 RU2006147127/28A RU2006147127A RU2331867C1 RU 2331867 C1 RU2331867 C1 RU 2331867C1 RU 2006147127/28 A RU2006147127/28 A RU 2006147127/28A RU 2006147127 A RU2006147127 A RU 2006147127A RU 2331867 C1 RU2331867 C1 RU 2331867C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control unit
laser
gas
spectral
lighting element
Prior art date
Application number
RU2006147127/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Никитич Коньков (RU)
Николай Никитич Коньков
Георгий Юрьевич Ратис (RU)
Георгий Юрьевич Ратис
Original Assignee
Аристова Любовь Савельевна
Николай Никитич Коньков
Ратис Юрий Леонидович
Филиппов Александр Аркадьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аристова Любовь Савельевна, Николай Никитич Коньков, Ратис Юрий Леонидович, Филиппов Александр Аркадьевич filed Critical Аристова Любовь Савельевна
Priority to RU2006147127/28A priority Critical patent/RU2331867C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331867C1 publication Critical patent/RU2331867C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention concerns analytical instrument engineering and can be applied in precision measurement of gas concentrations, high-precision odour identification, and in crime detection. Gas analyser includes power unit, lighting element, optical cell, radiation receiver, optical system, light detector, amplifier, analog-to-digital converter, control unit, digital-to-analog converter. Lighting element is a laser, and between it and the optical cell a decoherentor is placed. Gas analyser is additionally equipped with odour image forming, storage and identification units connected to the control unit.
EFFECT: improved sensitivity and interference protection of gas concentration gauge.
1 dwg

Description

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для прецизионного измерения концентраций газообразных веществ и высокоточной идентификации запахов. Прибор наиболее востребован в криминалистике.The invention relates to analytical instrumentation and can be used for precision measurement of concentrations of gaseous substances and high-precision identification of odors. The device is most in demand in forensics.

Известно техническое решение по патенту RU 2083959, МПК 6 G01J 3/42, от 21.03.95, опубл. 10.07.97, бюллетень №19, «СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ МЕТОДОМ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИИ» [2].Known technical solution according to the patent RU 2083959, IPC 6 G01J 3/42, from 21.03.95, publ. 07/10/97, Bulletin No. 19, “METHOD FOR MEASURING GAS CONCENTRATION BY THE CORRELATION FOURIER SPECTROSCOPY METHOD” [2].

Изобретение относится к способам измерения концентраций газов в газовых средах методом абсорбционной спектроскопии, в частности к способам измерения газовых примесей в атмосфере и контроля загрязнения окружающей среды. Способ корреляционной Фурье-спектроскопии включает измерение интенсивностей определенного набора компонент Фурье-спектра принимаемого излучения, причем значения Фурье-переменных измеряемых Фурье-компонент коррелируют с положениями максимумов и минимумов в Фурье-спектре спектра поглощения измеряемого газа, а принимаемое излучение анализируют только в диапазоне волновых чисел, где измеряемый газ имеет линии поглощения.The invention relates to methods for measuring gas concentrations in gaseous media by absorption spectroscopy, in particular to methods for measuring gaseous impurities in the atmosphere and controlling environmental pollution. The method of correlation Fourier spectroscopy involves measuring the intensities of a specific set of components of the Fourier spectrum of the received radiation, and the values of the Fourier variables of the measured Fourier components correlate with the positions of the maxima and minima in the Fourier spectrum of the absorption spectrum of the measured gas, and the received radiation is analyzed only in the wave number range where the measured gas has absorption lines.

Недостатком этого метода является относительно невысокая чувствительность, поскольку для заметного поглощения излучения необходимо, чтобы концентрация искомого вещества была достаточно большой (не менее 0.001%).The disadvantage of this method is the relatively low sensitivity, since for noticeable absorption of radiation it is necessary that the concentration of the desired substance be sufficiently large (at least 0.001%).

Известно также техническое решение по патенту №2035717 от 01.06.92, опубл. 20.05.95, бюллетень №14, МПК 6 G01N 21/61 «Корреляционный анализатор газов», который снабжен разделительным блоком, блоком выборки-сравнения и блоком управления, при этом выход блока приемника излучения соединен с входом разделительного блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми и вторыми входами блоков выборки-сравнения и обработки сигналов, выход блока выборки-сравнения через блок управления связан с управляющим входом разделительного блока, а его управляющий вход подключен к блоку синхронизации [3].The technical solution according to patent No. 2035717 of 06/01/92, publ. 05.20.95, bulletin No. 14, IPC 6 G01N 21/61 “Correlation gas analyzer”, which is equipped with a separation unit, a sampling-comparison unit and a control unit, while the output of the radiation receiver unit is connected to the input of the separation unit, the first and second outputs of which connected respectively to the first and second inputs of the sampling-comparison and signal processing units, the output of the sampling-comparison unit through the control unit is connected to the control input of the separation unit, and its control input is connected to the synchronization unit [3].

У такого анализатора низкая точность измерений обусловлена взаимной нестабильностью интенсивности излучения, падающего на анализируемую среду, и интенсивности излучения опорного излучателя.Such an analyzer has low measurement accuracy due to the mutual instability of the intensity of the radiation incident on the medium being analyzed and the radiation intensity of the reference emitter.

Кроме того, данное устройство не позволяет в реальном масштабе времени определить наличие искомого вещества, если оно присутствует в газе, но его концентрация настолько мала, что не вызывает заметного поглощения электромагнитного излучения на заданной длине волны, т.е. лежит ниже порога чувствительности прибора [1].In addition, this device does not allow real-time determination of the presence of the desired substance if it is present in the gas, but its concentration is so small that it does not cause noticeable absorption of electromagnetic radiation at a given wavelength, i.e. lies below the sensitivity threshold of the device [1].

Наиболее близким по технической сути является техническое решение по патенту на спектральный газоанализатор (ПМ 51744, заявка 2005131258 от 27.02.06, бюллетень №6), содержащий блок питания, осветительный элемент, входной фотозатвор, оптическую кювету, приемник излучения, выходной фотозатвор, оптическую систему, фотоприемник, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, цифроаналоговый преобразователь [7].The closest in technical essence is the technical solution for the patent for a spectral gas analyzer (PM 51744, application 2005131258 from 02.27.06, bulletin No. 6), containing a power supply unit, a lighting element, an input photocell, an optical cuvette, a radiation receiver, an output photocell, an optical system , photodetector, amplifier, analog-to-digital converter, control unit, digital-to-analog converter [7].

Основным недостатком подобной схемы является ее сложность и незащищенность от внешних воздействий. В частности, даже небольшая рассинхронизация работы фотозатворов полностью выводит прибор из строя. Причиной этого является то, что система механических фотозатворов вносит погрешности в работу прибора из-за вибраций, а электронно-оптическая система нуждается в дорогой и сложной электронной системе синхронизации, чувствительной по отношению к любым внешним электромагнитным помехам. Кроме того, данная система не предназначена для работы в накопительном режиме. В дополнение к этому принципиальным недостатком этого метода является невозможность идентификации содержащегося в воздухе или газе вещества, отсутствующего в базе данных прибора. Этот недостаток делает его абсолютно непригодным для идентификации индивидуальных запахов отдельных технических и биологических объектов.The main disadvantage of such a scheme is its complexity and insecurity from external influences. In particular, even a slight desynchronization of the shutter operation completely destroys the device. The reason for this is that the mechanical shutter system introduces errors in the operation of the device due to vibrations, and the electron-optical system needs an expensive and complex electronic synchronization system that is sensitive to any external electromagnetic interference. In addition, this system is not designed to work in cumulative mode. In addition to this, a fundamental drawback of this method is the impossibility of identifying a substance contained in air or gas that is not in the instrument database. This drawback makes it completely unsuitable for identifying individual odors of individual technical and biological objects.

Задачей предлагаемого технического решения является существенное повышение чувствительности и помехозащищенности прибора для измерения концентрации газов методом корреляционной Фурье-спектроскопии (RU 2083959, МПК 6 G01J 3/42) [2], а также расширение функциональных возможностей спектрального газоанализатора для идентификации запахов технических и биологических объектов.The objective of the proposed technical solution is to significantly increase the sensitivity and noise immunity of a device for measuring gas concentration by the method of correlation Fourier spectroscopy (RU 2083959, IPC 6 G01J 3/42) [2], as well as expanding the functionality of a spectral gas analyzer for identifying odors of technical and biological objects.

Поставленная задача решается за счет того, что помехозащищенный резонансный спектральный газоанализатор, содержащий блок питания, к выходу которого подсоединены осветительный элемент, фотоприемник и усилитель, а к входу присоединен блок управления через цифроаналоговый преобразователь, а также кювету, к которой последовательно подсоединены спектральный элемент, оптическая система, фотоприемник, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок управления, при этом в качестве осветительного элемента использован лазер, работающий в импульсном или импульсно-периодическом режиме, между лазером и кюветой расположен декогенератор, и газоанализатор дополнительно снабжен блоками формирования образов запахов, хранения образов запахов и распознавания образов запахов, присоединенных к блоку управления.The problem is solved due to the fact that the noise-protected resonant spectral gas analyzer containing a power supply, to the output of which a lighting element, a photodetector and amplifier are connected, and a control unit is connected to the input via a digital-to-analog converter, as well as a cuvette to which a spectral element is connected, an optical system, photodetector, amplifier, analog-to-digital converter and control unit, while a laser operating in a pulsed or pulsed-periodic mode, a decoder is located between the laser and the cuvette, and the gas analyzer is additionally equipped with units for generating odor images, storing odor images and recognizing odor images attached to the control unit.

Использование лазера в качестве осветительного элемента позволяет за счет работы в импульсном или импульсно-периодическом режиме отказаться от сложной и недостаточно помехозащищенной системы фотозатворов, осуществлять избирательное резонансное возбуждение молекулярных уровней анализируемых веществ и существенно повысить чувствительность приборам по сравнению с прототипом.Using a laser as a lighting element allows, due to the operation in a pulsed or pulsed-periodic mode, to abandon a complex and not sufficiently noise-protected photo shutter system, to carry out selective resonant excitation of molecular levels of the analyzed substances, and to significantly increase the sensitivity of devices compared to the prototype.

Использование декогерентора (стохастически неровной прозрачной пластины, имеющей характерные размеры неровностей микрорельефа, соизмеримые с длиной волны лазерного излучения), расположенного между лазером и кюветой, позволяет оптимизировать диаграмму направленности излучения резонансной флуоресценции искомых веществ или их комбинаций (запахов).The use of a decoherer (a stochastically uneven transparent plate having characteristic microrelief unevenness sizes comparable with the wavelength of laser radiation) located between the laser and the cell allows optimizing the radiation pattern of the resonance fluorescence of the desired substances or their combinations (smells).

Включение дополнительно в схему блоков формирования образов запахов, хранения образа запахов и распознавания образа запахов позволяет использовать прибор не только для поиска фиксированного набора веществ, информация о которых содержится в блоке управления прибора, но и формировать информационную базу данных электронных образов индивидуальных запахов, создаваемых техническими и биологическими объектами, то есть производить самообучение прибора.The inclusion in addition to the scheme of blocks for generating odor images, storing an odor image and recognizing an odor image allows you to use the device not only to search for a fixed set of substances, information about which is contained in the control unit of the device, but also to create an information database of electronic images of individual odors created by technical and biological objects, that is, to produce self-learning device.

Предложенная схема помехозащищенного резонансного спектрального газоанализатора, в котором используется оптическая кювета и блок управления, в состав программного обеспечения которого входят данные о спектральной характеристике анализируемого вещества и программа обработки сигнала, а также программа управления газоанализатором, позволяет создавать и анализировать спектр испускания определенного вещества, как в существующем прототипе. Однако он является более надежным в работе, поскольку не содержит сложной и недостаточно устойчивой в работе системы синхронизированных фотозатворов. Использование лазера в качестве осветительного элемента в прототипе позволяет эмулировать работу фотозатворов за счет выбора формы и продолжительности импульса. Импульсно-периодический режим работы лазера обеспечивает работу фотоприемника в накопительном режиме. Такой прибор имеет все достоинства прототипа, но более надежен и чувствителен по сравнению с ним. Однако использование лазера в качестве осветительного элемента имеет не только неоспоримые преимущества, но и очевидные недостатки. В частности, для достижения максимальной чувствительности прибора его необходимо настраивать на режим резонансной флуоресценции разыскиваемого вещества. Лазеры с перестраиваемой длиной волны позволяют осуществлять тонкую настройку прибора на поиск разыскиваемого вещества. Однако при этом возникает другая проблема. Молекулы искомого вещества действительно возбуждаются с наибольшей вероятностью при выполнении условия резонанса (совпадении частоты вынуждающего излучения с частотой соответствующего перехода в возбуждаемой молекуле). Однако в этом случае использование когерентного излучения для возбуждения молекул приводит к тому, что при девозбуждении молекул основную долю переходов составляют вынужденные переходы, а спонтанные переходы вносят лишь незначительный вклад в общее число переходов. Это приводит к тому, что вынужденное излучение направлено в ту же сторону, что и вынуждающее. Такая диаграмма направленности вынужденного электромагнитного излучения, возникающего при девозбуждении молекул искомого вещества, неоптимальна с точки зрения возможности его отделения от вынуждающего излучения при регистрации выходного сигнала. Для устранения этого недостатка необходимо использовать декогерентор - тонкую прозрачную пластинку, имеющую статистически неровную поверхность, масштаб случайно распределенных неоднородностей которой соизмерим с длиной волны лазера-осветителя. В этом случае удается сохранить все преимущества использования лазера в качестве осветительного элемента и одновременно устранить проблему вклада вынужденных переходов.The proposed scheme of an interference-protected resonant spectral gas analyzer, which uses an optical cuvette and a control unit, the software of which includes data on the spectral characteristics of the analyte and a signal processing program, as well as a gas analyzer control program, allows you to create and analyze the emission spectrum of a certain substance, as in existing prototype. However, it is more reliable in operation, since it does not contain a complex and insufficiently stable system of synchronized photo shutters. Using a laser as a lighting element in the prototype allows you to emulate the operation of photo shutters by choosing the shape and duration of the pulse. The pulsed-periodic laser operation mode ensures the operation of the photodetector in the storage mode. Such a device has all the advantages of a prototype, but is more reliable and sensitive compared to it. However, the use of a laser as a lighting element has not only undeniable advantages, but also obvious disadvantages. In particular, to achieve maximum sensitivity of the device, it must be tuned to the resonant fluorescence mode of the substance being sought. Tunable wavelength lasers allow you to fine-tune the device to search for the desired substance. However, this raises another problem. The molecules of the desired substance are really most likely excited when the resonance condition is fulfilled (the frequency of the stimulating radiation coincides with the frequency of the corresponding transition in the excited molecule). However, in this case, the use of coherent radiation to excite molecules leads to the fact that during the deexcitation of molecules, the majority of transitions are forced transitions, and spontaneous transitions make only an insignificant contribution to the total number of transitions. This leads to the fact that the stimulated emission is directed in the same direction as the stimulating one. Such a directivity pattern of stimulated electromagnetic radiation arising from the deexcitation of molecules of the desired substance is not optimal from the point of view of the possibility of its separation from the stimulating radiation during registration of the output signal. To eliminate this drawback, it is necessary to use a decoder - a thin transparent plate having a statistically uneven surface, the scale of randomly distributed inhomogeneities of which is comparable with the wavelength of the laser illuminator. In this case, it is possible to preserve all the advantages of using a laser as a lighting element and at the same time eliminate the problem of the contribution of forced transitions.

Действие прибора, как и в прототипе, основано на том, что спектральные линии каждого вещества имеют определенную ширину, а одновременно имитировать длину волны и ширину линии невозможно. Поэтому идентификация запаха производится с очень высокой степенью вероятности.The action of the device, as in the prototype, is based on the fact that the spectral lines of each substance have a certain width, and at the same time it is impossible to simulate the wavelength and line width. Therefore, the identification of odors is made with a very high degree of probability.

Возможность анализировать предлагаемым устройством спектры испускания позволяет обнаруживать искомые вещества даже в случае ничтожно малых концентраций, поскольку современные фотоприемники способны регистрировать буквально отдельные фотоны.The ability to analyze the emission spectra of the proposed device makes it possible to detect the desired substances even in the case of negligible concentrations, since modern photodetectors are capable of detecting literally individual photons.

Использование в устройстве блока управления специального программного обеспечения позволяет производить анализ состава газовой смеси за несколько секунд. Поэтому анализ состава газовой смеси может осуществляться в реальном масштабе времени.Using special software in the control unit allows you to analyze the composition of the gas mixture in a few seconds. Therefore, the analysis of the composition of the gas mixture can be carried out in real time.

Газоанализатор описанного типа имеет не слишком большие габариты и массу и может выполняться как в стационарном, так и в переносном варианте.The gas analyzer of the described type has not too large dimensions and weight and can be performed both in a stationary and a portable version.

Техническим результатом предложенного технического решения является создание помехозащищенного резонансного спектрального газоанализатора за счет введения лазера с декогерентором и использования дополнительных блоков формирования, хранения и распознавания образов запахов, присоединенных к блоку управления, делающих данный прибор пригодным не только для определения концентрации веществ, но и для идентификации запахов технических и биологических объектов, возможность его работы в режиме распознавания и в режиме самообучения, что приводит к расширению функциональных возможностей предлагаемого прибора.The technical result of the proposed technical solution is the creation of an interference-protected resonant spectral gas analyzer by introducing a laser with a decoder and using additional units for the formation, storage and recognition of odor patterns attached to the control unit, making this device suitable not only for determining the concentration of substances, but also for identifying odors technical and biological objects, the possibility of its work in recognition mode and in self-learning mode, which rivodit to expand the functionality of the proposed device.

На чертеже изображена блок-схема спектрального газоанализатора, содержащего блок питания 1, лазер 2 декогерентор 3, оптическую кювету 4, спектральный элемент 5, оптическую систему 6, фотоприемник 7, усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, блок управления 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, блок формирования образов запахов 12, блок хранения образов запахов 13 и блок распознавания образа запахов 14.The drawing shows a block diagram of a spectral gas analyzer containing a power supply 1, a laser 2 decoder 3, an optical cuvette 4, a spectral element 5, an optical system 6, a photodetector 7, an amplifier 8, an analog-to-digital converter (ADC) 9, a control unit 10, a digital-to-analog converter (DAC) 11, an odor imaging unit 12, an odor image storage unit 13, and an odor image recognition unit 14.

Спектральный газоанализатор выполнен следующим образом.The spectral gas analyzer is made as follows.

К выходу блока питания 1 подсоединены лазер 2, фотоприемник 7, усилитель 8, а к входу присоединен блок управления 10 через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11. Лазер 2, декогерентор 3 и кювета 4 соединены лучом проходящего сквозь них света.A laser 2, a photodetector 7, an amplifier 8 are connected to the output of the power supply unit 1, and a control unit 10 is connected to the input through a digital-to-analog converter (DAC) 11. Laser 2, decoder 3, and cuvette 4 are connected by a beam of light passing through them.

К кювете 4 последовательно присоединены спектральный элемент 5, оптическая система 6 для передачи анализируемого сигнала на фотоприемник 7, позволяющий регистрировать излучаемый оптический сигнал в заранее заданном спектральном диапазоне, усилитель 8 электрического сигнала, поступающего с фотоприемника 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, блок управления 10, в состав программного обеспечения которого входит база данных о спектральных характеристиках анализируемых веществ, а также программа управления газоанализатором, к блоку управления присоединены блоки формирования образов запахов, хранения образа запахов и распознавания образа запахов.A spectral element 5, an optical system 6 for transmitting the analyzed signal to a photodetector 7, which makes it possible to register the emitted optical signal in a predetermined spectral range, an amplifier 8 of an electric signal coming from a photodetector 7, an analog-to-digital converter (ADC) 9, are connected sequentially to the cell 4; control unit 10, which includes a database of spectral characteristics of the analyzed substances, as well as a gas analyzer control program, to the control unit Control units are attached to the formation of odor images, storage of the image of smells and recognition of the image of smells.

Помехозащищенный резонансный спектральный газоанализатор может работать в режиме самообучения и в режиме распознавания следующим образом.Noise-protected resonant spectral gas analyzer can operate in self-learning mode and in recognition mode as follows.

Действие данного устройства основано на использовании в блоке управления принципа двойственности (Ю.Л.Ратис, 1984 г.) для численного преобразования Фурье (см. [4]-[6]). Согласно принципу двойственности при численном или аппаратном интегрировании функций, имеющих острые пики (например, спектральные линии или полосы в спектре излучения или поглощения), необходимо рассматривать задачу распознавания образа (сигнала) одновременно как для самой функции, так и для ее Фурье-образа. Поскольку дельта-пик в координатном пространстве превращается в функцию-подложку в Фурье-сопряженном пространстве и, наоборот, постольку одновременный численный или аппаратный анализ как самой функции, так и ее Фурье-образа позволяет минимизировать вероятность ошибки идентификации вещества за счет определения качественного состава газовой смеси по спектрам излучения, а также повысить точность и чувствительность прибора.The operation of this device is based on the use of the duality principle in the control unit (Yu.L. Ratis, 1984) for the numerical Fourier transform (see [4] - [6]). According to the duality principle, in the numerical or hardware integration of functions having sharp peaks (for example, spectral lines or bands in the radiation or absorption spectrum), it is necessary to consider the problem of recognizing an image (signal) both for the function itself and for its Fourier image. Since the delta peak in the coordinate space turns into a substrate function in the Fourier conjugate space and, conversely, the simultaneous numerical or hardware analysis of both the function itself and its Fourier transform allows minimizing the probability of a substance identification error by determining the qualitative composition of the gas mixture radiation spectra, as well as increase the accuracy and sensitivity of the device.

Вначале блок управления 10 через ЦАП 11 и блок питания 1 осуществляет включение лазера 2, работающего в импульсном или импульсно-периодическом режиме. В результате импульсного освещения оптической кюветы 4 через декогерентор 3, стохастически неровную прозрачную пластину, имеющую характерные размеры неровностей микрорельефа, соизмеримые с длиной волны лазерного излучения, часть атомов и молекул, входящих в состав анализируемой газовой смеси, переходит в возбужденное состояние, но поскольку лазерное излучение после прохождения через декогерентор теряет свойство когерентности, постольку вынужденное излучение возбужденных молекул оказывается подавленным, что позволяет оптимизировать диаграмму направленности излучения резонансной флуоресценции искомых веществ или их комбинаций (запахов).Initially, the control unit 10 through the DAC 11 and the power supply 1, turns on the laser 2, operating in a pulsed or pulse-periodic mode. As a result of pulsed illumination of the optical cuvette 4 through decoherer 3, a stochastically uneven transparent plate having characteristic microrelief irregularities commensurate with the wavelength of the laser radiation, some of the atoms and molecules that make up the analyzed gas mixture go into an excited state, but because the laser radiation after passing through the decoherer, it loses the coherence property, so that the stimulated emission of the excited molecules is suppressed, which allows optimizing l radiation pattern of the resonance fluorescence of the desired substances or their combinations (odors).

При девозбуждении эти атомы и молекулы испускают электромагнитное излучение в инфракрасном, видимом и в некоторых случаях в ультрафиолетовом диапазоне, которое поступает в спектральный элемент 5, где осуществляется разложение сформировавшегося в оптической кювете 4 светового импульса в спектр.Under deexcitation, these atoms and molecules emit electromagnetic radiation in the infrared, visible and, in some cases, in the ultraviolet range, which enters the spectral element 5, where the light pulse formed in the optical cell 4 is decomposed into a spectrum.

После этого через оптическую систему 6 световой импульс поступает в фотоприемник 7.After that, through the optical system 6, the light pulse enters the photodetector 7.

После оптико-электрического преобразования электрический сигнал поступает в усилитель 8, из которого сигнал через АЦП 9 поступает в блок управления 10 для цифровой обработки информации.After the optoelectric conversion, the electric signal enters the amplifier 8, from which the signal through the ADC 9 enters the control unit 10 for digital information processing.

С блока управления 10 в зависимости от того, работает прибор в режиме обучения или поиска, сигнал проходит через блоки 12 и 13 или через блоки 14 и 13, после чего сигнал поступает снова на блок управления 10.From the control unit 10, depending on whether the device is in training or search mode, the signal passes through blocks 12 and 13 or through blocks 14 and 13, after which the signal is fed back to the control unit 10.

Блок управления 10 производит обработку входного сигнала с помощью алгоритма, использующего принцип двойственности, и выдает информацию о химическом составе исследуемой газовой смеси и об источнике обнаруженного запаха.The control unit 10 processes the input signal using an algorithm that uses the principle of duality, and provides information about the chemical composition of the test gas mixture and the source of the detected odor.

Система спектральных окон строится с учетом того факта, что многие молекулярные соединения имеют достаточно долгоживущие уровни в инфракрасном, оптическом и даже в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Для спектрального диапазона ωi≤ω≤ωi+Δωi. выходной сигнал регистрируется детектором, где ω - циклическая частота электромагнитного излучения, испускаемого атомами и молекулами вещества, находящегося в оптической кювете 4, ωi - наименьшая циклическая частота для i-го канала (спектрального диапазона), Δωi - ширина спектрального окна.The system of spectral windows is built taking into account the fact that many molecular compounds have fairly long-lived levels in the infrared, optical, and even in the ultraviolet wavelength range. For the spectral range ω i ≤ω≤ω i + Δω i . the output signal is recorded by the detector, where ω is the cyclic frequency of electromagnetic radiation emitted by atoms and molecules of the substance located in the optical cuvette 4, ω i is the lowest cyclic frequency for the ith channel (spectral range), Δω i is the width of the spectral window.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Д.В.Сивухин. Общий курс физики, т.4. Оптика. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1980, 752 с.1. D.V. Sivukhin. General physics course, v.4. Optics. M .: Nauka, Main Edition of Physics and Mathematics, 1980, 752 p.

2. RU 2083959, МПК 6 G01J 3/42, от 21.03.95, опубл. 10.07.97, бюл. №19, «Способ измерения концентрации газов методом корреляционной Фурье-спектроскопии».2. RU 2083959, IPC 6 G01J 3/42, dated 21.03.95, publ. 07/10/97, bull. No. 19, "A method of measuring gas concentrations by the method of correlation Fourier spectroscopy."

3. RU №2035717 от 01.06.92, опубл. 20.05.95, бюл. №14, МПК 6 G01N 21/61, «Корреляционный анализатор газов».3. RU No. 2035717 of 06/01/92, publ. 05/20/95, bull. No. 14, IPC 6 G01N 21/61, “Correlation gas analyzer”.

4. Ю.Л.Ратис, М.Л.Каляев. Коллективные явления в жаростойких покрытиях при тепловом ударе, Деп. ВИНИТИ, №6594-84 от 08.10.1984 г.4. Yu.L. Ratis, M.L. Kalyaev. Collective phenomena in heat-resistant coatings during thermal shock, Dep. VINITI, No. 6594-84 of 08/10/1984

5. Ю.Л.Ратис, В.В.Столяр. Обобщенная модель Калецкого для описания экономики больших городов. Рыночная экономика. Состояние, проблемы, перспективы. Отделение экономики РАН, МИР, Самара, 1998, 6 с.5. Yu.L. Ratis, V.V. Stolyar. A generalized Kalecki model for describing the economy of large cities. Market economy. Status, problems, prospects. Department of Economics, Russian Academy of Sciences, MIR, Samara, 1998, 6 pp.

6. Yu.L.Ratis, G.I.Leonovich, A.Yu.Melnikov, Light flux diffraction of fiber - optical and optical electronic transducers of mechanical displacement. Proceedings of SPIE, volume 3348, Computer and Holographic Optics and Image Processing, 1997, p.336.6. Yu.L. Ratis, G.I. Leonidovich, A. Yu. Melnikov, Light flux diffraction of fiber - optical and optical electronic transducers of mechanical displacement. Proceedings of SPIE, volume 3348, Computer and Holographic Optics and Image Processing, 1997, p.336.

7. Г.Ю.Ратис, Н.Н.Коньков. Патент РФ ПМ 51744, заявка 2005131258 от 27.02.06, бюллетень №6.7. G.Yu. Ratis, N.N. Konkov. RF patent PM 51744, application 2005131258 dated 02.27.06, bulletin No. 6.

Claims (1)

Помехозащищенный резонансный спектральный газоанализатор, содержащий блок питания, к выходу которого подсоединены осветительный элемент, фотоприемник и усилитель, а к входу присоединен блок управления через цифроаналоговый преобразователь, а также кювету, к которой последовательно подсоединены спектральный элемент, оптическая система, фотоприемник, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок управления, отличающийся тем, что в качестве осветительного элемента использован лазер, работающий в импульсном или импульсно-периодическом режиме, между лазером и кюветой расположен декогерентор и газоанализатор дополнительно снабжен блоками формирования образов запахов, хранения образов запахов и распознавания образов запахов, присоединенных к блоку управления.An interference-protected resonant spectral gas analyzer containing a power supply, to the output of which a lighting element, a photodetector and an amplifier are connected, and a control unit is connected to the input through a digital-to-analog converter, as well as a cuvette to which a spectral element, an optical system, a photodetector, an amplifier, and an analog- a digital converter and a control unit, characterized in that a laser operating in a pulse or pulse-period is used as a lighting element eskom mode between the laser and the cuvette is dekogerentor analyzer and is further provided with image forming units odors, odors storing images and image recognition of odors attached to the control unit.
RU2006147127/28A 2006-12-29 2006-12-29 Interference-proof resonance spectral gas analyser RU2331867C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006147127/28A RU2331867C1 (en) 2006-12-29 2006-12-29 Interference-proof resonance spectral gas analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006147127/28A RU2331867C1 (en) 2006-12-29 2006-12-29 Interference-proof resonance spectral gas analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2331867C1 true RU2331867C1 (en) 2008-08-20

Family

ID=39748105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006147127/28A RU2331867C1 (en) 2006-12-29 2006-12-29 Interference-proof resonance spectral gas analyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331867C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Stand-off detection of chemicals by UV Raman spectroscopy
KR100419094B1 (en) gas identification device
CN1653319A (en) System and method for controlling a ligth source for cavity ring-down spectroscopy
JPH0915156A (en) Spectroscopic measuring method and measuring device
US20150021491A1 (en) Method and apparatus for measuring concentration of advanced-oxidation active species
US20080165363A1 (en) Flash photolysis system
CA2565172A1 (en) A portable device and method for on-site detection and quantification of drugs
CN109387482A (en) Isotope measure device
RU2331867C1 (en) Interference-proof resonance spectral gas analyser
RU75472U1 (en) INTERFERENCE OPTICAL-ELECTRONIC GAS ANALYZER
RU2332657C1 (en) Spectrum gas analyser
JP2006300674A (en) Spectrophotometer
RU75471U1 (en) INTERFERENCE RESONANT SPECTRAL GAS ANALYZER
RU51744U1 (en) SPECTRAL GAS ANALYZER
CN211905077U (en) Atomic absorption, fluorescence and emission spectrum simultaneous measurement analysis detection system
RU2299423C1 (en) Optoelectronic spectral gas analyzer
US6914246B2 (en) Method and apparatus for spatially resolving flame temperatures using ultraviolet light emission
JP2004527767A (en) Optical detection of chemical species in enriched media
CN111257256A (en) Atomic absorption, fluorescence and emission spectrum simultaneous measurement analysis detection system and method
CN110582692B (en) Fluorescence spectrophotometer, spectrometry method, and control software for fluorescence spectrophotometer
Sotnikova et al. Performance analysis of diode optopair gas sensors
RU2299424C1 (en) Optical-electronic spectral gas analyzer
KR102640751B1 (en) A device for detecting a gas mixture of hazardous substances using dichroic filters
US20190285472A1 (en) Optical analysis device using multi-light source structure and method therefor
RU2775809C1 (en) Method for determining the concentration of phytoplankton photopigments, dissolved organic matter and the size composition of the suspension in seawater in situ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081230