NO156306B - INFRARED FIBEROPTIC GAS DETECTOR. - Google Patents
INFRARED FIBEROPTIC GAS DETECTOR. Download PDFInfo
- Publication number
- NO156306B NO156306B NO842952A NO842952A NO156306B NO 156306 B NO156306 B NO 156306B NO 842952 A NO842952 A NO 842952A NO 842952 A NO842952 A NO 842952A NO 156306 B NO156306 B NO 156306B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- absorption
- light
- wavelength
- gas
- signal level
- Prior art date
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 31
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 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
- 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
-
- 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
- G01J2003/1243—Pivoting IF or other position variation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/062—LED's
- G01N2201/0621—Supply
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/126—Microprocessor processing
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved gassdeteksjon, hvor lys sendes gjennom gassmediet som skal undersøkes og deretter spektralanalyseres med henblikk på The present invention relates to a method for gas detection, where light is sent through the gas medium to be examined and then spectrally analyzed with a view to
å bestemme absorbsjon av lys på en for gassen karakteristisk og forutbestemt bølgelengde. to determine the absorption of light at a characteristic and predetermined wavelength for the gas.
Oppfinnelsen vedrører også en anordning for overvåking og måling av gass, omfattende et følerhode for utsending av lys gjennom det gassmedium som skal undersøkes, en spektrumsanalysator for detektering av absorbsjonen av lys med en forhåndsbestemt bølgelengde samt en lyskilde. The invention also relates to a device for monitoring and measuring gas, comprising a sensor head for sending light through the gas medium to be examined, a spectrum analyzer for detecting the absorption of light with a predetermined wavelength and a light source.
Oppfinnelsen inngår således i et fiberoptisk målesystem The invention thus forms part of a fiber optic measurement system
for overvåkning og måling av gasser basert på infrarød absorbsjonsspektroskopi. Målingen resulterer i et optisk signal som spektralanalyseres i en spesiell enhet i sy-stemets kontrollmodul- Kontrollmodulen, som er forbund- for monitoring and measuring gases based on infrared absorption spectroscopy. The measurement results in an optical signal that is spectrally analyzed in a special unit in the system's control module. The control module, which is connected to
et til selve sensoren med optiske fibre, kan være plas-sert i stor avstand fra selve målepunktet for gassen. one to the sensor itself with optical fibres, can be placed at a great distance from the actual measuring point for the gas.
Oppfinnelsen har særlig stor aktualitet i forbindelse The invention is particularly relevant in connection
med deteksjon av eksplosjonsfårlige konsentrasjoner av f.eks. metan-gass. Det fiberoptiske systemet gir her unike fordeler mht. operasjon i eksplosjonsfårlige om-givelser som dem man eksempelvis finner ombord på olje- with detection of potentially explosive concentrations of e.g. methane gas. The fiber optic system here offers unique advantages in terms of operation in potentially explosive environments such as those found on board oil tankers
og gassproduksjonsanlegg til havs. and offshore gas production facilities.
IR-absorbsjonsteknikker for deteksjon av gasser er vel kjent. I de senere år er det også beskrevet flere løs-ninger hvor optiske fibre benyttes til overføring av de infrarøde lyssignalene til og fra målecellen for gass. Dermed oppnås en helt passiv og kald løsning med en fullstendig egensikker sensorsløyfe. Det vises bl.a. IR absorption techniques for the detection of gases are well known. In recent years, several solutions have also been described where optical fibers are used to transmit the infrared light signals to and from the measuring cell for gas. This results in a completely passive and cold solution with a completely intrinsically safe sensor loop. It shows, among other things,
til følgende tre referanser for beskrivelse av status og kjent teknikk. to the following three references for description of status and prior art.
1. B. Culshaw, "Optical fibre transducers", The Radio and Electronic Eng., Vol. 52, No. 6, June 1982, p. 283. 1. B. Culshaw, "Optical fiber transducers", The Radio and Electronic Eng., Vol. 52, No. 6, June 1982, p. 283.
2. K. Chan et. al., "An Optical-Fiber-Based Gas Sensor for Remote Absorption Measurement of Low-Level CH^ Gas in the Near-infrared Region", J. and Lightwave Techn., Vol. LT-2, No. 3, June 1984, p. 234. 3. A. Hordvik et. al., "A fiber Optic Gas Detection System", Proe. 9th ECOC, Geneva, 23-26 Oet. 1983, p. 317. 2. K. Chan et al. al., "An Optical-Fiber-Based Gas Sensor for Remote Absorption Measurement of Low-Level CH^ Gas in the Near-infrared Region", J. and Lightwave Techn., Vol. LT-2, No. 3, June 1984, p. 234. 3. A. Hordvik et. al., "A fiber Optic Gas Detection System", Proe. 9th ECOC, Geneva, 23-26 Oet. 1983, p. 317.
Utgangspunktet for den aktuelle oppfinnelse er en fiberoptisk metandetektor.basert på prinsippet beskrevet i referanse 3 ovenfor, og hvis realisering er ytterligere beskrevet i publikasjonen 4): S. Stueflotten et. al., The starting point for the invention in question is a fibre-optic methane detector based on the principle described in reference 3 above, and the realization of which is further described in publication 4): S. Stueflotten et. eel.,
"An infrared fibre optic gas detection system", Proe. "An infrared fiber optic gas detection system", Proe.
2nd OFS, Stuttgard, 5-7 Sept. 1984, p. 87. Det vises til figur 2 for illustrasjon av prinsippet. 2nd OFS, Stuttgart, 5-7 Sept. 1984, p. 87. Reference is made to figure 2 for an illustration of the principle.
Basis for infrarød deteksjon av ulike gasser er måling av optisk effekt på en bølgelengde som sammenfaller med en absorbsjonslinje i spekteret til den angjeldende gass, f.eks. metan. Transmisjonen gjennom gassvolumet følger Beer-Lamberts lov, og absorbsjonen på den valgte bølge-lengde vil være avhengig av konsentrasjon, trykk og ab-sorbs jonslengde i gassen, samt forholdet mellom optisk båndbredde og absorbsjonslinjens bredde. The basis for infrared detection of various gases is the measurement of optical effect at a wavelength that coincides with an absorption line in the spectrum of the gas in question, e.g. methane. The transmission through the gas volume follows Beer-Lambert's law, and the absorption at the chosen wavelength will depend on concentration, pressure and absorption ion length in the gas, as well as the ratio between optical bandwidth and the width of the absorption line.
I tillegg til gassabsorbsjonen vil andre effekter som forurensninger, avblending og andre tapsmekanismer bl.a. i fiberkanalen kunne redusere mottatt effekt ytterligere. For å hindre at endringer i disse tapene gir feilmelding, benyttes en differensiell absorbsjonsteknikk hvor lys på en eller flere andre referansebølgelengder som ligger utenfor absorbsjonslinjen til den gassen som skal detektere, overføres samtidig i sensorsløyfen. Det er viktig at tapsmekanismen som ikke skyldes gassabsorbsjon, gir identiske bidrag på måle- og referansebølgelengden. Et eksempel på plassering av måle-tøm) og referansebølge-lengde (Ar) er vist i figur 1, som forøvrig viser 2^3-båndet i metanspekteret. In addition to the gas absorption, other effects such as pollution, glare and other loss mechanisms will e.g. in the fiber channel could further reduce the received power. To prevent changes in these losses from giving an error message, a differential absorption technique is used where light at one or more other reference wavelengths that lie outside the absorption line of the gas to be detected is simultaneously transmitted in the sensor loop. It is important that the loss mechanism, which is not due to gas absorption, makes identical contributions at the measurement and reference wavelength. An example of the location of the measurement (empty) and reference wavelength (Ar) is shown in Figure 1, which also shows the 2^3 band in the methane spectrum.
Under forutsetning av at utsendt effekt er lik på begge bølgelengder, og at detektoren har samme responsivitet Under the assumption that the emitted power is the same at both wavelengths, and that the detector has the same responsivity
for begge bølgelengder, vil forholdet mellom detektorsig-nalene være et uttrykk for gassabsorbsjon. Imidlertid er dette en forutsetning som langt fra er oppfylt. Både utsendt effekt på de to bølgelengdene og detektorresponsi-viteten vil variere i et praktisk system. En nærliggende løsning vil derfor være å monitorere utsendt effekt på begge de to bølgelengdene. Et system som på denne måten i prinsippet ivaretar effektovervåkning og dempnings-overvåking, er vist i figur 2. for both wavelengths, the ratio between the detector signals will be an expression of gas absorption. However, this is a prerequisite that is far from being fulfilled. Both the emitted power at the two wavelengths and the detector responsivity will vary in a practical system. A close solution would therefore be to monitor transmitted power on both of the two wavelengths. A system which in this way in principle takes care of power monitoring and damping monitoring is shown in figure 2.
Et slikt system vil i prinsippet kunne detektere gass med stor nøyaktighet. Det viser seg imidlertid at systemet i praksis har en del svakheter. Such a system will in principle be able to detect gas with great accuracy. However, it turns out that the system has a number of weaknesses in practice.
De viktigste er: The most important are:
1. Forholdet mellom referanse og målebølgelengden vil være avhengig av kabellengden. Dette innebærer at systemet må kalibreres først etter installasjon. 2. Det må stilles strenge krav til enkelte av komponent-ene. I første rekke gjelder dette den optiske kobleren og detektorene. For kobleren er det viktig at splitte-forholdet ikke endrer seg p.g.a. elding, temperatur, me-kanisk påvirkning o.l. For de to detektorene er en avhengig av at spektral responsivitet endrer seg likt som funksjon av temperatur og tid. 3. Ulik modusfordeling i transmisjonsfiberen og i sensorhodet kan også være et problem. Dette gir seg uslag i at perturbasjoner av fiber og kontakter kan gi opphav til ulik dempning på de to bølgelengdene. I sensorhodet vil delvis avblending av lysstrålen ha samme virkning. Begge disse endringene vil bli registrert som endring/ drift i gasskonsentrasjonen. 4. Konstruksjonen har forholdsvis mange optiske kompo-nenter som resulterer i en forholdsvis kostbar konstruk-sjon. Spektroskopisk måling av en bestemt gass skjer således normalt ved hjelp av en fast 2-punkts måling, dvs. måling av lys på en for gassen karakteristisk absorbsjons-bølgelengde, samt på en annen referansebølgelengde fors-kjellig fra målebølgelengden. Gasskonsentrasjonen beregnes da utfra forholdet mellom disse to signaler. 1. The relationship between the reference and the measurement wavelength will depend on the cable length. This means that the system must be calibrated only after installation. 2. Strict requirements must be placed on some of the components. This primarily applies to the optical coupler and the detectors. For the coupler, it is important that the split ratio does not change due to ageing, temperature, mechanical impact etc. For the two detectors, one depends on the spectral responsivity changing equally as a function of temperature and time. 3. Different mode distribution in the transmission fiber and in the sensor head can also be a problem. This results in the fact that perturbations of the fiber and contacts can give rise to different attenuation at the two wavelengths. In the sensor head, partial dimming of the light beam will have the same effect. Both of these changes will be registered as a change/operation in the gas concentration. 4. The construction has relatively many optical components which result in a relatively expensive construction. Spectroscopic measurement of a specific gas thus normally takes place using a fixed 2-point measurement, i.e. measurement of light at an absorption wavelength characteristic of the gas, as well as at another reference wavelength different from the measurement wavelength. The gas concentration is then calculated based on the ratio between these two signals.
Fra BRD Offenlegungsschrift 33 34 264 og EPO søknad From BRD Offenlegungsschrift 33 34 264 and EPO application
6 3 4 31 er der beskrevet varianter av denne kjente teknikk. Den foreliggende oppfinnelse går imidlertid ut på en ny måte å beregne gasskonsentrasjonen på, nemlig ved at man teoretisk beregner et referansesignal på selve absorb-sjonsmålebølgelengden, idet denne beregning er basert på 6 3 4 31 variants of this known technique are described there. However, the present invention is based on a new way of calculating the gas concentration, namely by theoretically calculating a reference signal on the absorption measurement wavelength itself, as this calculation is based on
to eller flere målinger på bølgelengder forskjellige fra absorbsjonsbølgelengden utenfor absorbsjonslinjen. two or more measurements at wavelengths different from the absorption wavelength outside the absorption line.
Nærmere bestemt går fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut på at signalnivåer for to eller flere bølgelengder utenfor More specifically, the method according to the invention involves signal levels for two or more wavelengths outside
absorbsjons-bølgelengden måles og benyttes som grunnlag for å danne et teoretisk beregnet signalnivå på absorbsjonsbøl-gelengden, idet absorbsjonen bestemmes ut fra forholdet mellom signalnivået som måles på absorbsjonsbølgelengden og det teoretisk beregnede signalnivået. Med denne fremgangsmåte er det mulig å realisere en nøyaktig og stabil fiberoptisk gassdetektor med de fordeler dette i praksis innebærer, dvs. hvor svakhetene ved de kjente systemer er søkt eliminert. the absorption wavelength is measured and used as a basis for forming a theoretically calculated signal level at the absorption wavelength, the absorption being determined from the ratio between the signal level measured at the absorption wavelength and the theoretically calculated signal level. With this method, it is possible to realize an accurate and stable fiber optic gas detector with the advantages this entails in practice, i.e. where the weaknesses of the known systems have been eliminated.
En anordning ifølge oppfinnelsen vil være karakterisertA device according to the invention will be characterized
ved at spektrumanalysatoren er tilkoblet en mikrodatamaskin innrettet for bestemmelse av absorbsjon på basis av forholdet mellom det målte signalnivå for nevnte bølge-lengde, og et beregnet signalnivå for den samme bølge-lengde basert på målinger på bølgelengder utenfor den forhåndsbestemte bølgelengde. in that the spectrum analyzer is connected to a microcomputer arranged for determining absorption on the basis of the ratio between the measured signal level for said wavelength, and a calculated signal level for the same wavelength based on measurements at wavelengths outside the predetermined wavelength.
Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere The invention will be described in more detail below
under henvisning til de vedføyde tegningsfigurer. with reference to the attached drawings.
Figur 1 er et absorbsjonsspekter for metan. Figure 1 is an absorption spectrum for methane.
Figur 2 er et blokkdiagram som viser prinsippet ved et fiberoptisk IR-gassdetekteringssystem. Figur 3 er et blokkdiagram som viser prinsippet ved den foreliggende oppfinnelse. Figur 4 er en skjematisk fremstilling av en IR-spektrum-analysator. Figure 2 is a block diagram showing the principle of a fiber optic IR gas detection system. Figure 3 is a block diagram showing the principle of the present invention. Figure 4 is a schematic representation of an IR spectrum analyzer.
Som figur 1 viser, består absorbsjonsspekteret for metan av flere separate linjer innenfor transmisjonsvinduet til kvartsfiber. Den sterkeste absorbsjonslinjen finner vi på Q-grenen av spekteret ved 1666 nm. En forutsetning og grunntanke bak det nye prinsippet, er at alle paramet-ere som har spektral avhengighet, varierer langsomt i re-lasjon til absorbsjonslinjene til metan. For Q-grenen med halvverdibåndbredde på ca. 1.5 nm, vil forutsetningen være godt oppfylt for fiberdempnings-variasjoner, lyskildevariasjoner og detektorvariasjoner. Forurensninger med varierende spektral absorbsjon, men uten ka-rakteristiske linjer vil også falle under denne kategori av parametre. Det samme vil også gjelde for endel inter-ferenseffekter med lang periodisitet i forhold til ab-sorbs jonsbåndet . As Figure 1 shows, the absorption spectrum for methane consists of several separate lines within the transmission window of quartz fiber. The strongest absorption line can be found on the Q branch of the spectrum at 1666 nm. A prerequisite and basic idea behind the new principle is that all parameters that have a spectral dependence vary slowly in relation to the absorption lines of methane. For the Q-branch with half-value bandwidth of approx. 1.5 nm, the prerequisite will be well met for fiber attenuation variations, light source variations and detector variations. Pollution with varying spectral absorption, but without characteristic lines, will also fall under this category of parameters. The same will also apply to partial interference effects with long periodicity in relation to the absorption ion band.
Med utgangspunkt i figur 2 og under spesiell henvisning til figur 3, går det nye prinsipp ut på følgende: Ut-ifrå et antall målinger på bølgelengder utenfor absorb-sjonslinjer (f.eks. Q-grenen) beregnes signalnivået i senter av absorbsjonslinjen. Deretter måles signalnivået i dette punktet. Forholdet mellom beregnet verdi og målt signalverdi er et mål for absorbsjonen i sensorhodet. Beregnet verdi kan f.eks. baseres på en Lagrange interpolasjon mellom målepunktene. I praksis vil det være aktuelt p benytte 3-5 målepunkter/bølgelengdekanal-er. Dersom forutsetningen om langsomme spektrale variasjoner er tilfredsstilt, vil forholdet mellom målt og beregnet verdi kunne være en funksjon av metankonsentrasjon-en fordi andre dempningsmekanismer vil påvirke målever-di og beregnet verdi i samme forhold. Based on Figure 2 and with special reference to Figure 3, the new principle is based on the following: Based on a number of measurements at wavelengths outside absorption lines (e.g. the Q-branch), the signal level in the center of the absorption line is calculated. The signal level at this point is then measured. The ratio between calculated value and measured signal value is a measure of the absorption in the sensor head. Calculated value can e.g. is based on a Lagrange interpolation between the measurement points. In practice, it will be appropriate to use 3-5 measurement points/wavelength channels. If the assumption of slow spectral variations is satisfied, the ratio between measured and calculated value could be a function of the methane concentration because other damping mechanisms will affect the measured value and calculated value in the same ratio.
Systemet som er skissert i blokkskjerna på figur 3, omfatter en senderblokk 10 som ved hjelp av en lysemitter-ende diode (LED) sender ut lys med bølgelengder innenfor det området det er aktuelt å analysere spekteret. Lyset moduleres med et firkantsignal styrt fra en mikrodatamaskin 30 eller fra en frittløpende oscillator i senderblokken eller driveren 10. Lyset kobles inn i en fiberoptisk kabel 50 som er ført ut til et sensorhode 60. The system which is outlined in the block core in Figure 3 comprises a transmitter block 10 which, by means of a light-emitting diode (LED), emits light with wavelengths within the range in which the spectrum is to be analyzed. The light is modulated with a square signal controlled from a microcomputer 30 or from a free-running oscillator in the transmitter block or driver 10. The light is connected to a fiber optic cable 50 which is led out to a sensor head 60.
En mottager 20 detekterer lys som har passert gjennom den fiberoptiske sensorsløyfen og IR-spektrumsanalysatoren 40. Mottageren 20 detekterer lysintensiteten synkront med det modulerende signal i senderblokken 10. Den er også synkronisert med IR-spektrumsanalysatorens innstil-ling. A receiver 20 detects light that has passed through the fiber optic sensor loop and the IR spectrum analyzer 40. The receiver 20 detects the light intensity synchronously with the modulating signal in the transmitter block 10. It is also synchronized with the IR spectrum analyzer's setting.
Mikrodatamaskinen 30 skal ut fra lysnivået på de enkelte bølgelengder som IR-spektrumsanalysatoren 40 i tur og orden innstilles til, beregne referanseberdien på måle-bølgelengden. Ut fra dette resultatet beregnes gass-konsentras jonen . Maskinen 30 skal også generere synkro-niseringssignaler i systemet, samt forsstå kommunika-sjon med omverdenen. Kalibrering av systemet skjer ved å skyte inn en kalibreringscelle med kjent konsentrasjon av den aktuelle gassen i sensorhodet 60. The microcomputer 30 shall, based on the light level of the individual wavelengths to which the IR spectrum analyzer 40 is set in turn, calculate the reference value of the measurement wavelength. Based on this result, the gas concentration is calculated. The machine 30 must also generate synchronization signals in the system, as well as understand communication with the outside world. Calibration of the system takes place by inserting a calibration cell with a known concentration of the relevant gas into the sensor head 60.
Sentralt i denne oppfinnelsen står realiseringen av IR-spektrumsanalysatoren 40. Den har en flerkanals funksjon ved at den kan innstilles på forskjellige bølge-lengder etter tur. Analysatoren består av et dreibart, smalbåndet, optisk interferensfilter. Styresignalet til dreiemekanismen 44 kommer fra mikrodatamaskinen 30. Denne vet derfor til enhver tid hvilken bølgelengde som transmitteres. Central to this invention is the realization of the IR spectrum analyzer 40. It has a multi-channel function in that it can be set to different wavelengths in turn. The analyzer consists of a rotatable, narrow-band, optical interference filter. The control signal for the turning mechanism 44 comes from the microcomputer 30. This therefore knows at all times which wavelength is being transmitted.
Senterbølgelengden til smalbånds dielektriske interferens-filtre er bl.a. bestemt av innfallsvinkelen til den innfallende kollimerte lysstrålen. Strålen kollimeres ved hjelp av en Selfoc-linse 42 koblet til den innkommende fiber. En tilsvarende linse 43 benyttes til fokusering av det transmitterte lyset inn på fotodetektoren 21. The center wavelength of narrowband dielectric interference filters is, among other things, determined by the angle of incidence of the incident collimated light beam. The beam is collimated by means of a Selfoc lens 42 coupled to the incoming fiber. A corresponding lens 43 is used to focus the transmitted light onto the photodetector 21.
Følgende teoretiske sammenheng mellom transmittert bølge-lengde X 0<3 vinkeldreiningen $ gjelder: The following theoretical relationship between transmitted wavelength X 0<3 the angular rotation $ applies:
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO842952A NO156306C (en) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | INFRAR FIBER OPTICAL GAS DETECTOR. |
| GB08517996A GB2163251B (en) | 1984-07-19 | 1985-07-17 | Infrared gas detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO842952A NO156306C (en) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | INFRAR FIBER OPTICAL GAS DETECTOR. |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO842952L NO842952L (en) | 1986-01-20 |
| NO156306B true NO156306B (en) | 1987-05-18 |
| NO156306C NO156306C (en) | 1987-09-02 |
Family
ID=19887770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO842952A NO156306C (en) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | INFRAR FIBER OPTICAL GAS DETECTOR. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| GB (1) | GB2163251B (en) |
| NO (1) | NO156306C (en) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3804134A1 (en) * | 1988-02-11 | 1989-08-24 | Felten & Guilleaume Energie | Method and apparatus for measuring the concentration of a foreign gas in a gas mixture by using a Moiré filter |
| DE3813152A1 (en) * | 1988-04-20 | 1989-11-02 | Felten & Guilleaume Energie | DEVICE WITH AN OPTICAL GAS SENSOR FOR THE DENSITY MEASUREMENT AND MONITORING OF GASES |
| FI91021C (en) * | 1988-11-04 | 1994-04-25 | Instrumentarium Oy | Apparatus for the identification of gases and measurement of the content and method for the identification of gases |
| IT1240329B (en) * | 1990-03-20 | 1993-12-07 | Tecsa | EQUIPMENT FOR DETECTION OF INFRARED LASER GAS AND OPTICAL FIBERS |
| GB9108978D0 (en) * | 1991-04-26 | 1991-06-26 | Siemens Plessey Controls Ltd | Improvements in or relating to optical gas detectors |
| EP0510856A3 (en) * | 1991-04-26 | 1993-12-22 | Siemens Plessey Controls Ltd | Improvements in or relating to optical gas detectors |
| GB9319001D0 (en) * | 1993-09-14 | 1993-10-27 | Europ Gas Turbines Ltd | Steam wetness probe |
| GB2290139A (en) * | 1994-06-11 | 1995-12-13 | Atomic Energy Authority Uk | Gas concentration measurement |
| FR2726084A1 (en) * | 1994-10-20 | 1996-04-26 | Eprest Electronique Profession | Light absorption gas detector for detection of inflammable and explosive gases in the workplace or home |
| DE19650302A1 (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Ruhrgas Ag | Method and device for determining the gas quality of a gas mixture |
| DE69811098T2 (en) | 1997-10-10 | 2003-10-09 | Zellweger Analytics Ltd | OPTICAL GAS DETECTION |
| DE19900129C2 (en) * | 1999-01-05 | 2001-09-13 | Flow Comp Systemtechnik Gmbh | Gas quality determination |
| EP1103804B1 (en) * | 1999-11-24 | 2005-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for detection of natural gas |
| CN101251482B (en) * | 2008-03-28 | 2010-10-06 | 山东省科学院激光研究所 | Firedamp remote optical fiber laser detection instrument for mine |
| US10168276B1 (en) | 2017-11-08 | 2019-01-01 | Itron, Inc. | Identifying targeted gaseous chemical compound |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4281645A (en) * | 1977-06-28 | 1981-08-04 | Duke University, Inc. | Method and apparatus for monitoring metabolism in body organs |
| GB2008745A (en) * | 1977-11-03 | 1979-06-06 | Anacon Instr Ltd | Spectrophotometer |
| JPS6039536A (en) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Hochiki Corp | Gas sensor |
-
1984
- 1984-07-19 NO NO842952A patent/NO156306C/en unknown
-
1985
- 1985-07-17 GB GB08517996A patent/GB2163251B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2163251B (en) | 1988-03-02 |
| GB8517996D0 (en) | 1985-08-21 |
| NO842952L (en) | 1986-01-20 |
| GB2163251A (en) | 1986-02-19 |
| NO156306C (en) | 1987-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO156306B (en) | INFRARED FIBEROPTIC GAS DETECTOR. | |
| US5307146A (en) | Dual-wavelength photometer and fiber optic sensor probe | |
| US6538728B1 (en) | Gas sensor with open optical measurement path | |
| US5339155A (en) | Optical wavelength modulated long-path gas monitoring apparatus | |
| CN103411919A (en) | System and method for simultaneously monitoring multiple components of building fire early-stage characteristic gases | |
| KR950033445A (en) | Temperature measuring method and apparatus using optical fiber | |
| CN101881634A (en) | High-speed multi-channel fiber bragg grating (FBG) sensing demodulation system based on AWG (Arrayed Waveguide Grating) and method | |
| Dakin et al. | Progress with optical gas sensors using correlation spectroscopy | |
| CN107850533A (en) | Concentration measurement apparatus | |
| CN102207458A (en) | Signal demodulation method for fiber grating-based near-infrared absorption type concentration sensor | |
| US4727254A (en) | Dual wavelength microbend sensor | |
| CN108387251A (en) | A kind of fiber Bragg grating (FBG) demodulator device and method | |
| US4430565A (en) | Correlating fiber optical measuring device | |
| GB2202937A (en) | Optical displacement sensor | |
| CN102243102B (en) | Photoelectric measuring device capable of measuring power and wavelength at same time | |
| CN106017533A (en) | Rapid tuning real-time calibration fiber grating demodulation device and work method | |
| EP1136811A4 (en) | Method and device for measuring internal information of scattering absorber | |
| GB2215038A (en) | Improvements relating to optical sensing arrangements | |
| EP0058801A1 (en) | Measuring apparatus using optical interference techniques | |
| US7453572B1 (en) | Method and apparatus for continuous measurement of the refractive index of fluid | |
| CN102419312B (en) | Cascade optical waveguide sensor based on passive resonant cavity and grating demultiplexer | |
| CA2593001A1 (en) | Angular grating bragg refractometer using optical power diffracted to a continuum of radiative modes | |
| KR910001840B1 (en) | Displacement detection | |
| GR1000329B (en) | Comb filter pressure temperature sensing system | |
| CN202092947U (en) | Optical axis adjusting mechanism of smoke gas content on-line laser detecting system |