NL8503360A - Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. - Google Patents
Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8503360A NL8503360A NL8503360A NL8503360A NL8503360A NL 8503360 A NL8503360 A NL 8503360A NL 8503360 A NL8503360 A NL 8503360A NL 8503360 A NL8503360 A NL 8503360A NL 8503360 A NL8503360 A NL 8503360A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- radiation
- screen
- mirror
- gas
- detector
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J2003/1226—Interference filters
- G01J2003/1234—Continuously variable IF [CVIF]; Wedge type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N2021/1793—Remote sensing
- G01N2021/1795—Atmospheric mapping of gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
Description
Ν.0. 33471
Korte aanduiding: Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte.
In eerste instantie heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte.
In grote ruimtes van fabrieken, laboratoria, garages 5 en dergelijke kunnen vaak schadelijke gassen vrijkomen. Bekend is cm de concentratie van die gassen op een vaste plek te meten. Daarbij wordt geen overzicht van de verdeling van het gas in de ruimte vastgesteld. Indien men op de verkeerde plek meet kan de verkregen informatie misleidend zijn. Weliswaar zou men achtereenvolgens op verschillende 10 plekken in de ruimte kunnen meten, doch men verkrijgt dan nog steeds geen voldoende informatie over de verdeling van het gas (¾) een bepaald tijdstip. Beoogd wordt een methode te verschaffen waarmee onder toepassing van differentiële infrarood-absorptiespectrcmetrie de ruimtelijke verdeling van gas- en dampvormige verontreinigingen of van 15 een tracergas in al of niet besloten ruimtes kan worden gemeten.
Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde werkwijze hiertoe gekenmerkt doordat men infrarode straling cpwekt met ten minste één straler, men deze straling laat vallen op een retro-reflecterend scherm dat op afstand van de straler is geplaatst, men de 20 gereflecteerde straling laat vallen op een ontvanger die nabij de straler is geplaatst, waarbij de straling in die ontvanger door een smalbandig spectraalfilter zodanig wordt gefilterd dat in hoofdzaak slechts die golflengtes van de straling worden doorgelaten die door het eventuele af te beelden gas tussen ontvanger en scherm geabsorbeerd 25 worden waarbij men de door het spectraalbandfilter doorgelaten straling op ten minste één detector laat vallen en de door die detector geproduceerde electrische signalen verwerkt tot een twee-dimensionaal beeld.
Om de informatie te elimineren die onafhankelijk is 30 van het betreffende golflengtegebied verdient het sterk de voorkeur dat men de meting in een absorptiefrequentieband vergelijkt met een referentiemeting buiten die absorptiefrequentieband.
5 λ ,1 ? : t- v J v v » / i' i 2
De apparatuur voor deze methode zal een infrarood-straler, een op afstand van deze straler aangebracht reflecterend scherm voor infrarode straling en een nabij de straler geplaatste ontvanger voor de gereflecteerde straling moeten omvatten.
5 In tweede instantie betreft de uitvinding de constructie van een retro-reflecterend scherm voor infrarode straling. Bekende retro-reflectoren (bijvoorbeeld fietsreflectoren) reflecteren invallend licht in een richting tegengesteld aan de invalrichting; zij bestaan uit een transparante kunststof waarvan het voorvlak glad is en 10 het achtervlak is opgebouwd uit een groot aantal kleine kubussen. Een dergelijke reflector is ongeschikt voor het reflecteren van infrarode straling ondat de kunststof deze straling absorbeert. Het was tot nu toe dan ook niet gelukt een relatief goedkoop retro-reflecterend scherm voor infrarode straling tot stand te brengen. De uitvinding doorbreekt 15 dit vooroordeel en verschaft een eenvoudig relatief goedkoop retro-reflecterend scherm dat is gekenmerkt doordat het voor de reflectie bestemd voorvlak van het scherm is opgebouwd uit kubushoeken elk: met drie onderling in hoofdzaak loodrechte vlakken en met een zodanige oriëntatie dat van elke kubushoek een hoekpunt het verst naar achteren 20 is verzonken, waarbij aan elk verzonken hoekpunt grenzende vlakken uit in hoofdzaak ondoorlaatbaar reflecterend materiaal bestaan c.q. aan de voorzijde met zo een materiaal zijn bedekt.
Bij voorkeur bestaat het scherm uit kunststof en is op de genoemde vlakken een reflecterende aluminiumlaag opgedampt. Een 25 andere mogeljkheid is echter dat het scherm bestaat uit een folie.
Behalve het scherm zal voor het doel van de uitvinding tevens de constructie van de ontvanger van de gereflecterende infrarode straling van wezenlijk belang zijn. Deze ontvanger zal in staat moeten zijn een bepaalde ruimtehoek binnen een kort tijdsbestek 30 meerdere malen af te tasten en de invallende straling zodanig te filteren en af te beelden dat aan de hand van differentiële absorptie van infrarode straling twee-dimensionale afbeeldingen van de verdeling van gassen in de ruimte kunnen worden gemaakt.
Een inrichting voor het met behulp van een stralings-35 bron voor infrarode straling en een retro-reflecterend scherm vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte omvat ten minste een smalbandig spectraalfilter en ten minste één detector voor het waarnemen van het stralingssignaal en het cmzetten daarvan in een electrisch signaal.
8303330 3 * 1
De mogelijkheid bestaat cm een groep van detectoren toe te passen cm de ruimtelijke verdeling van het gas vast te stellen.
Een andere mogelijkheid is dat de inrichting is voorzien van een cm een verticale as draai- of schcranelbare spiegel voor het uitvoeren van een 5 horizontale scan, een cm een horizontale as draai- of schcmmelbare spiegel voor het uitvoeren van een verticale scan, aandrijfmiddelen voor beide spiegels en optische middelen voor focusseren en afbeelden.
De inrichting wordt op de absorptieband van het te meten gas ingesteld en meet achtereenvolgens of tegelijkertijd in de 10 absorptieband en buiten die absorptieband. De twee metingen worden op elkaar gedeeld waardoor informatie die onafhankelijk is van de betreffende absorptieband, wordt geëlimineerd. De golflengte-instelling kan plaats vinden met behulp van genoemde filter.
De horizontale en verticale scan moeten binnen een 15 korte tijd (bijvoorbeeld 1 seconde) zijn uitgevoerd cm van een tweedimensionaal beeld op een bepaald tijdstip te kunnen spreken. De ruimtelijke verspreiding van het schadelijke gas en de wijze waarop het gas zich verplaatst kunnen genaktelijk worden vastgesteld, waarbij aan de hand van de meting bijvoorbeeld de ventilatie kan worden geregeld.
20 Het zal duidelijk zijn dat de straler van infrarode straling direct naast of aan de ontvanger is geplaatst en het scherm zich op flinke afstand (5 tot 50 m) tegenover de ontvanger bevindt.
De detector is aangesloten op rëkenmiddelen cm de waargenomen stralingsintensiteit met absorptie te delen door de waar-25 gencmen stralingsintensiteit zonder absorptie. Het resultaat is een differentiële infrarood-absorptiemeting, hetgeen het voordeel heeft dat de invloed van fluctuaties in stralingsintensiteit, verstorende infrarode straling (zon, warmte verspreidende machines), verschillen in aanstralingshoek en verschillen in reflecterend vermogen van de 30 verschillende delen van het scherm, wordt geëlimineerd.
Beoogd wordt in horizontale richting over 30° en in verticale richting over 10° te scannen, waarbij het scanmechanisme het beeld regel voor regel aftast en binnen 1 seconde een volledige scan tot stand kan kernen. De spiegel voor het uitvoeren van een horizontale 35 scan bestaat bijvoorbeeld uit een spiegelrotor in de vorm van een piramide met ten minste drie zijvlakken. Voor de verticale scan maakt men bijvoorbeeld gebruik van een schcmmelspiegel waarvan de aandrijving gesynchroniseerd is ten'opzichte van de aandrijving van de spiegelrotor.
8503360 » τ 4
De spiegelrotor en de scharanelspiegel zullen ten opzichte van elkaar gesynchroniseerd moeten zijn. Dit zou geheel electronisch kunnen gebeuren, doch ook kan de aandrijving van de scharanelspiegel mechanisch zijn gekoppeld aan de aandrijfmotor van de 5 spiegelrotor.
Op het filter kan een tussenafbeelding van een deel van het reflecterende scherm worden gemaakt, waartoe van een holle spiegel gebruik kan worden gemaakt. Tussen filter en detector is een lens (bijvoorbeeld een Germaniumlens) vaak aan te bevelen. Deze kan de 10 qp het filter verkregen tussenafbeelding met een verkleining op de detector afbeelden en ervoor zorgen dat het gezichtsveld van de detector geheel met straling gevuld is.
Bijvoorbeeld bestaat het filter uit een draaibare schijf waarop cirkelboogvormige filtersegmenten zijn aangebracht 15 waarbij de piektransmissiegolflengte varieert met de plaats op de segmenten.
Door het als mono-chronator functionerende filterwiel te verdraaien (bijvoorbeeld met een stappenmotor) kan het golflengte-gebiedje worden ingesteld. Op het wiel zijn bijvoorbeeld drie filter-20 segmenten aangebracht waarop het golflengtegebied van de drie segmenten bijvoorbeeld respectievelijk van 2,5 /u tot 4,5 /u, 4,5 /u tot 8,0 /u en 7,9 /u tot 14,5 /u loopt. Van een gekozen segment wordt een klein ingesteld gedeelte gebruikt cm er de tussenafbeelding op te produceren. De golflengte van dit gedeelte kant in hoofdzaak overeen 25 met de golflengte van een absorptieband van het te scannen gas. Vrijwel alle in de praktijk voorkomende gassen hebben absorptiebanden in het infrarode deel van het electromagnetische spectrum (1-20 /u).
Overigens kunnen ook andere mono-chrcmatoren geschikt zijn zoals een traliespectrometer, een Michelson-interfercmeter met 30 computer, afzonderlijke "narrow bandpass"-filters.
Een met vloeibare stikstof gekoelde halfgeleider-detector verdient de voorkeur. Andere detectoren zijn echter niet uitgesloten.
De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader 35 worden toegelicht.
Figuur 1a toont een perspectivisch schematisch aanzicht van de gaswolkscanner volgens de uitvinding met straler en retro-reflecterend scherm.
850 3 3 SO
, .....;ïlj)';·· « ' '»' " 5
Figuur 1b toont een variant van de uitvoering van het scherm.
Figuur 2 toont een zij-aanzicht van de ontvanger.
Figuur 3 toont een bovenaanzicht van de ontvanger.
5 Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede.
De schematische figuur 1 toont een infrarood-straler 1 die een op afstand geplaatst retro-reflecterend scherm 2 bestraalt.
De straler bevindt zich nabij een ontvanger 3 die de ruimte tussen straler en scherm zowel in horizontale als verticale richting aftast en 10 het gereflecteerde licht op een filter afbeeldt dat de frequenties van de infrarode straling met uitzondering van het door een gaswolk te absorberen frequentiegebied wegfiltert. Met een detector wordt de door een eventuele gaswolk veroorzaakte infrarood-absorptie vastgesteld. Aan de hand van deze metingen wordt met behulp van een versterker en 15 computer een "foto" van de gaswolk verkregen.
Het retro-reflecterende scherm is voorzien van een groot aantal kleine kubushoeken 4 die zodanig direct naast elkaar zijn geplaatst dat het hoekpunt 5 het verst naar achteren is verzonken. De kubushoeken en de achterwand waarmee de kubushoeken zijn verbonden, 20 zijn uit kunststof vervaardigd waarbij (¾) de naar voren wijzende kubusvlakken een reflecterende aluminiumlaag is opgedampt. Zoals uit figuur 1 blijkt wordt een op het scherm vallende straal door reflectie driemaal van richting veranderd en keert terug in een richting die in hoofdzaak evenwijdig is aan de invalsrichting. Omdat de kubushoeken 4 25 zijn verzonken en de voorvlakken van een reflecterende laag zijn voorzien, wordt de infrarode straling afkomstig van de straler 1, vrijwel niet in het kunststof materiaal van het scherm geabsorbeerd. De retro-reflector volgens de uitvinding heeft een kleine spreiding van de terugkerende bundel en het retro-reflecterende principe werkt goed: de 30 gereflecteerde straling valt binnen een cirkel met kleine diameter rond de bron. De maximale verschillen in reflectie-eigenschappen zijn circa 20 %. Door toepassing van de beschreven differentiële absorptiemethode wordt de invloed van deze verschillen op het eindresultaat geëlimineerd.
35 Figuur 1b tooit een uitvoering van de kubushoeken die iets afwijkt van de uitvoering volgens figuur 1a.
Indien de infrarode straling een gaswolk passeert zal een bepaalde frequentieband van het spectrum worden geabsorbeerd. Door deze straling door een filter te laten vallen dat de stealings- 85 0 3 3 3 0 i ïi 6 frequenties, behalve de eventueel door een gaswolk te absorberen frequentieband, wegfiltert, wordt een stralingsbundel verkregen waarvan de frequentie met de absorptiefrequentie van de eventuele gaswolk overeenkomt. De intensiteit van de straling wordt gemeten door de 5 detector. Om de van de golflengte onafhankelijke informatie te elimineren wordt een tweede meting gedaan in een frequentiegebied dat naast het absorptiegebied is gelegen en worden beide metingen op elkaar gedeeld. Een dergelijke differentiële absorptiemeting wordt door middel van een nader te beschrijven scanmechanisme in de ruimtehoek tussen de 10 ontvanger en het scherm uitgevoerd, waarbij de metingen na versterking in een computer worden verwerkt tot een "foto". Deze foto is een tweedimensionale afbeelding van de verdeling van een schadelijk gas of damp in de ruimte. Een volledige scan wordt bijvoorbeeld binnen 1 seconde uitgevoerd. Door verschillende opeenvolgende foto's met elkaar te 15 vergelijken kan een indruk over de verplaatsing van de gaswolk in de ruimte worden verkregen. Het bovenbeschreven retro-reflecterende scherm voor infrarode straling vormt een essentieel onderdeel van de nodige voorzieningen.
De in de figuren 2 tot en met 4 weergegeven ontvanger 20 cravat een draaibare spiegel 6 in de vorm van een afgeknotte viervlaks-piramide, een schoramelspiegel 7, een focusseerspiegel 8, een filter-schijf 9 en een detector 10.
De piramidale spiegel 6, die bestemd is voor de horizontale scanning van de ruimte, wordt aangedreven door een motor 25 12. De aangedreven motoras 13 wordt tevens gebruikt voor het via een overbrenging aandrijven van de schcramelspiegel 7. Deze overbrenging cmvat een op de motoras 13 aangebrachte worm 14, een daarmee in ingrijping zijnd wormwiel 15 dat is aangebracht qp een as 16 die aan zijn einde een excentrisch geplaatste nokschijf 17 draagt. Op deze nok-30 schijf 17 wordt een nokwiel 18 gedrukt door middel van een veer 19 die zich uitstrekt tussen een framedeel 21 en een arm 22 die aan de achterzijde van de schcramelspiegel 7 is bevestigd. In de as is een klauw-koppeling 20 aangebracht door middel waarvan de aandrijving van de schcramelspiegel kan worden overgeschakeld op handbediening. De 35 schcnmelspiegel 7 is ten opzichte van het frame gelagerd door middel van lagers 23. Het zal duidelijk zijn dat bij roterende as 13 niet alleen de piramidale spiegel 6 wordt geroteerd doch ook de spiegel 7 een schommelbeweging ondergaat. Deze scheranelbeweging komt tot stand doordat het nokwiel 15 bij zijn verplaatsing langs de excentrische 3503360 7 " - schijf 17 op en neer beweegt. De beweging is steeds eenparig (geen sinusvormige beweging).
De door het scherm 2 gereflecteerde infrarode straling treft de roterende spiegel 3, die de straling reflecteert op 5 de schommelende spiegel 7, welke de straling reflecteert op de holle focusseerspiegel 6, die op de filtersdiijf 9 een beeld vormt.
Tussen de filtersdiijf 9 en de detector 10 bevindt zich een Germaniumlens 24 die het infrarood-beeld verkleind doorgeeft aan de detector en er voor zorgt dat de bundel de opening van de detec-10 tor vult. De filtersdiijf wordt door een computer bestuurde stappenmotor 25 achtereenvolgens in de stand gebracht waarin de straling van de absorptiefrequentie van het eventuele schadelijke gas en straling van een daarnaast gelegen absorptiegebied wordt doorgelaten. De hieruit resulterende opeenvolgende metingen zijn nodig cm de boven beschreven 15 differentiële absorptiemeting te kunnen uitvoeren en daardoor de invloed van van de golflengte onafhankelijke informatie en dergelijke te kunnen onderdrukken. De detector zet de ontvangen straling cm in electrische signalen welke op de boven aangeduide wijze met behulp van een nietweergegeven versterker en computer worden verwerkt tot een 20 twee-dimensionaal beeld (foto) van de gaswolk. Een beeldscan wordt binnen 1 seconde verkregen en de computer verwerkt de meetgegevens binnen 1 minuut tot een foto.
De meting berust op de wetenschap dat de sterkte van de absorptie een maat is voor de hoeveelheid schadelijk gas in de baan 25 van de infrarode straling. Deze afhankelijkheid wordt beheerst door de wet van Lambert-Beer I (X) = Ιο (X) exp(-öC(>Jlc).
Iq = intensiteit zonder absorptie, I = intensiteit met absorptie, 30 CL (\) = absorptiecoëfficiënt (afhankelijk van de stof en de golflengte), 1 = de absorptieweglengte, c = de concentratie X = de golflengte.
35 Ig is niet constant als gevolg van fluctuaties in stralingsintensiteit, storende straling van de zen en bepaalde machines, verschillen in reflectievermogen van de delen van de reflector en verschillen in plaats en hoek van aanstraling. Door de reeds genoemde differentiële absorptiemeting worden deze variaties geëlimi- ' 0 3 3 o ö ·ν 8 neerd waarbij gelijktijdig en/of op dezelfde plaats een tweede meting op een andere golflengte wordt gedaan en deze wordt gedeeld op de eerste meting: 5 l0 (^1) exp (-cc(\i) lc) * I --:-— l0 (\2) exP (~oL(X2) 1c)
Door van deze vergelijking de logarithms te nemen 10 verkrijgt men in het rechter lid het verschil van twee logarithmen.
Overigens kunnen de meting in de betreffende absorptieband en de meting buiten die band ook gelijktijdig in plaats van achtereenvolgens worden uitgevoerd. Er is dan een tweede detector nodig.
15 De filterschijf 9 bestaat uit een draaibare schijf die bijvoorbeeld van drie filtersegmenten is voorzien, namelijk een filtersegment met een doorlaatgolflengtegebied van 2,5 - 4,5 /u, een filtersegment met een doorlaatgolflengtegebied van 4,5 - 8,0 /u en een segment met een doorlaatgolflengtegebied van 7,9 - 14,5 /u.
20 Het zal duidelijk zijn dat de piektransmissiegolf- lengte varieert met de plaats op de cirkelboogvormige segmenten.
De detector 10 is bij voorkeur een halfgeleider-detector die een gunstige signaal/ruisverhouding en een grote gevoeligheid heeft. Wel moet dit type detector met stikstof worden gekoeld.
25 Overigens zou van het scanmechanisme kunnen worden afgezien indien gebruik wordt gemaakt van een groepering (array) van detectoren waarbij het beeld evenveel pixels heeft als er detectoren in de groepering zijn. Vooralsnog verdient één enkele detector in combinatie met een scanmechanisme de voorkeur, waarbij horizontaal over 30° 30 en verticaal over 10° wordt gescand. Deze voorkeur zou in de toekcmst kunnen veranderen. Het scanmechanisme tast het beeld regel voor regel af. De bundel valt onder 45° ten opzichte van de symmetrie-as op de vlakken van de piramidale scanrotor 6 en wordt evenwijdig aan die as gereflecteerd. Een horizontale scanhoek van 30a kont overeen met een 35 draaihoek van 30° van de rotor. Zowel de spiegelrotor 6 als de schcnmelspiegel 7 zijn bij voorkeur vervaardigd uit aluminium.
In feite meet de gaswolkscanner de hoeveelheid gas in de stralingsbaan en niet de gasconcentratie. Wel kan de gemiddelde gasconcentratie na ijking worden berekend.
3503380 9 #r '"» .
^ ,#' "
Wezenlijk voor de uitvinding is dat een infrarood-straler en een retro-reflecterend scherm op afstand van elkaar zijn geplaatst en dat de gereflecteerde infrarode straling in een ontvanger nabij de straler wordt opgevangen, waarbij de door een eventuele 5 gaswolk veroorzaakte absorptie van infrarode straling wordt gemeten en de meetresultaten worden verwerkt tot een twee-dimensionaal beeld van de wolk. Voorts is de constructie van het infrarode retro-reflecterende scherm van wezenlijk belang voor de uitvinding.
Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende 10 wijzigingen mogelijk. Zoals uit het bovenstaande blijkt zou in het bijzonder het scanmechanisme met roterende spiegel voor de horizontale scan en een schannelspiegel voor de verticale scan kunnen worden vervangen door een groep (array) van detectoren; in dat geval wordt met een set interferentiefilters gewerkt.
15 De inrichting is in het algemeen bedoeld voor het vaststellen van de verdeling van een schadelijk gas, doch ook de verdeling van een tracergas kan door toedoen van de uitvinding worden vastgesteld. Tracergas wordt bijvoorbeeld gebruikt om na te gaan hoe de ventilatie in een bepaalde ruimte verloopt.
85C3350
Claims (15)
1. Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, met het kenmerk, dat men infrarode straling opwekt met ten minste één straler, dat men deze straling laat vallen op een retro-reflecterend scherm dat op afstand van de 5 straler is geplaatst, dat men de gereflecteerde straling laat vallen op een ontvanger die nabij de straler is geplaatst, waarbij de straling in die ontvanger door een smalbandig spectraalfilter zodanig wordt gefilterd dat in hoofdzaak slechts die golflengtes van de straling worden doorgelaten die door het eventuele af te beelden gas tussen ontvanger 10 en scherm geabsorbeerd worden, en dat men de door het spectraalband-filter doorgelaten straling qp ten minste één detector laat vallen en de door die detector geproduceerde electrische signalen verwerkt tot een twee-dimensionaal beeld.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 15 kenmerk, dat men de meting in een absorptiefrequentieband vergelijkt met een referentiemeting buiten die absorptiefrequentieband.
3. Retro-reflecterend scherm voor infrarode straling, met het kenmerk, dat het voor de reflectie bestemde voor- 20 vlak van het scherm is opgebouwd uit kubushoeken elk met drie onderling in hoofdzaak loodrechte vlakken en met een zodanige oriëntatie dat van elke kubushoék een hoekpunt het verst naar achteren is verzonken, en dat de aan elk verzonken hoekpunt grenzende vlakken uit in hoofdzaak ondoorlaatbaar reflecterend materiaal bestaan c.q. aan de voorzijde roet 25 zo een materiaal zijn bedekt.
4. Retro-reflecterend scherm volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat dit scherm bestaat uit kunststof en qp de genoemde vlakken een reflecterende aluminiumlaag is qpgedampd.
5. Retro-reflecterend scherm volgens conclusie 3, 30 met het kenmerk, dat het scherm bestaat uit een folie.
6. Inrichting voor het met behulp van een stralings-bron voor infrarode straling en een scherm volgens één van de conclusies 3 tot en met 5 vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste omvat 35 een smalbandig spectraalfilter en ten minste één detector voor het waarnemen van het stralingssignaal en het cmzetten daarvan in een electrisch signaal. 83 0 3 3 3 0 _> c
7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de inrichting voorts is voorzien van een on een verticale as draai- of schcmmelbare spiegel voor het uitvoeren van een horizontale scan, een cm een horizontale as draai- of schcmmelbare 5 spiegel voor het uitvoeren van een verticale scan, aandrijfmiddelen voor beide spiegels en optische middelen voor focusseren en afbeelden.
8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de detector is aangesloten op rekenmiddelen cm de waargenomen stralingsintensiteit met absorptie te delen door de 10 waargenomen stralingsintensiteit zonder absorptie.
9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de spiegel voor het uitvoeren van een horizontale scan bestaat uit een spiegelrotor in de vorm van een piramide met ten minste drie zijvlakken.
10. Inrichting volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat de spiegel voor het uitvoeren van een verticale scan bestaat uit een schcmmelspiegel waarvan de aandrijving gesynchroniseerd is ten opzichte van de aandrijving van de spiegelrotor.
11. Inrichting volgens conclusie 10, m e t het 20 kenmerk, dat de aandrijving van de schcmmelspiegel mechanisch is gekoppeld aan de aandrijfmotor van de spiegelrotor.
12. Inrichting volgens één van de conclusies 6-11, met het kenmerk, dat de middelen voor focusseren en afbeelden bestaan uit een holle spiegel en een tussen filter en detector 25 geplaatste lens.
13. Inrichting volgens één van de conclusies 6-12, met het kenmerk, dat het filter bestaat uit een draaibare schijf waarop cirkelboogvormige filtersegmenten zijn aangebracht, waarbij de piéktransmissiegolflengte varieert met de plaats qp de 30 segmenten.
14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de holle spiegel een tussenafbeelding op de filter-schijf kan produceren.
15. Inrichting volgens één van de conclusies 7-14, 35 met het kenmerk, dat de detector een met vloeibare stikstof gékoelde halfgeleiderdetector is. 3 u -3J3Ö
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8503360A NL8503360A (nl) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. |
EP86202126A EP0235404B1 (en) | 1985-12-05 | 1986-12-01 | Method and device for determining the spatial distribution of a gas |
DE8686202126T DE3685325D1 (de) | 1985-12-05 | 1986-12-01 | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der raeumlichen verteilung eines gases. |
AT86202126T ATE76194T1 (de) | 1985-12-05 | 1986-12-01 | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der raeumlichen verteilung eines gases. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8503360A NL8503360A (nl) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. |
NL8503360 | 1985-12-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8503360A true NL8503360A (nl) | 1987-07-01 |
Family
ID=19846971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8503360A NL8503360A (nl) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0235404B1 (nl) |
AT (1) | ATE76194T1 (nl) |
DE (1) | DE3685325D1 (nl) |
NL (1) | NL8503360A (nl) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992009877A2 (en) * | 1990-07-16 | 1992-06-11 | Mda Scientific, Inc. | Ftir remote sensor apparatus and method |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2274163B (en) * | 1993-01-12 | 1996-11-20 | Pollution Monitor Syst Ltd | Gas analyser |
GB2320155B (en) * | 1996-12-03 | 2000-11-01 | Chelsea Instr Ltd | Method and apparatus for the imaging of gases |
US7301148B2 (en) | 2003-04-23 | 2007-11-27 | Battelle Memorial Institute | Methods and systems for remote detection of gases |
WO2012078324A2 (en) * | 2010-11-17 | 2012-06-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Retroreflectors for remote detection |
DE102012006047B3 (de) | 2012-03-27 | 2013-08-01 | Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt | Vorrichtung zur Ermittlung von Gaskonzentrationen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1007325A (en) * | 1973-11-14 | 1977-03-22 | Her Majesty In Right Of Canada As Represented By Atomic Energy Of Canada Limited | Gas detection system |
-
1985
- 1985-12-05 NL NL8503360A patent/NL8503360A/nl not_active Application Discontinuation
-
1986
- 1986-12-01 EP EP86202126A patent/EP0235404B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-12-01 DE DE8686202126T patent/DE3685325D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-12-01 AT AT86202126T patent/ATE76194T1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992009877A2 (en) * | 1990-07-16 | 1992-06-11 | Mda Scientific, Inc. | Ftir remote sensor apparatus and method |
WO1992009877A3 (en) * | 1990-07-16 | 1993-01-21 | Mda Scient Inc | Ftir remote sensor apparatus and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0235404A2 (en) | 1987-09-09 |
EP0235404A3 (en) | 1989-09-06 |
DE3685325D1 (de) | 1992-06-17 |
ATE76194T1 (de) | 1992-05-15 |
EP0235404B1 (en) | 1992-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU683869B2 (en) | Image multispectral sensing | |
JP3628017B2 (ja) | 結像方法および結像装置 | |
US5165063A (en) | Device for measuring distances using an optical element of large chromatic aberration | |
US3704951A (en) | S light cell for increasing the intensity level of raman light emission from a sample | |
US6141100A (en) | Imaging ATR spectrometer | |
US6449042B1 (en) | Method and apparatus for particle assessment using multiple scanning beam reflectance | |
US4411525A (en) | Method of analyzing an object by use of scattering light | |
US2815452A (en) | Interferometer | |
JP2004504590A (ja) | コンパクトな分光エリプソメータ | |
JP2003515129A (ja) | コンパクトな分光蛍光計 | |
EP0520463B1 (en) | A high-resolution spectroscopy system | |
NL8503360A (nl) | Werkwijze voor het vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte, retro-reflecterend scherm voor infrarode straling en inrichting voor het met behulp van zo een scherm en een stralingsbron voor infrarode straling vaststellen van de verdeling van een gas in een ruimte. | |
JPH0648229B2 (ja) | 物体の屈折率測定装置 | |
US6075599A (en) | Optical device with entrance and exit paths that are stationary under device rotation | |
EP0957345B1 (en) | Methods and apparati for spectral imaging using interferometers of the Fabry-Perot type | |
US4794258A (en) | Spectroanalytical gas measuring apparatus | |
US4639132A (en) | Direct determination of modulation transfer function by moire deflectrometry | |
US3343448A (en) | Spectroscopic apparatus | |
JP3294918B2 (ja) | 画像のスペクトル解析の方法および装置 | |
IL97328A (en) | Method and apparatus for spectral analysis of images | |
JP2874288B2 (ja) | 紫外線吸収検出器 | |
JP3309537B2 (ja) | フーリエ変換分光光度計 | |
JPH01173839A (ja) | フーリエ分光器 | |
SU1368661A1 (ru) | Устройство дл получени дифференциальных спектров отражени | |
RU2640751C2 (ru) | Устройство для регистрации эмиссии образца в среднем диапазоне инфракрасного спектра |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1B | A search report has been drawn up | ||
BV | The patent application has lapsed |