RU103400U1 - Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров - Google Patents
Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров Download PDFInfo
- Publication number
- RU103400U1 RU103400U1 RU2010113084/28U RU2010113084U RU103400U1 RU 103400 U1 RU103400 U1 RU 103400U1 RU 2010113084/28 U RU2010113084/28 U RU 2010113084/28U RU 2010113084 U RU2010113084 U RU 2010113084U RU 103400 U1 RU103400 U1 RU 103400U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fourier
- infrared radiation
- internal volume
- concentration
- infrared
- Prior art date
Links
Abstract
Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик Фурье-спектрорадиометров, состоящий из однопроходовой газовой кюветы, регистрирующей аппаратуры, источника инфракрасного излучения, двух собирающих зеркал, собирающей линзы, теплового экрана, вентиляторов вытяжки и перемешивания паров во внутреннем объеме, отличающийся тем, что взаимное расположение источника инфракрасного излучения, собирающих зеркал, собирающей линзы, инфракрасного Фурье-спектрометра и ПЭВМ обеспечивает прохождение инфракрасного излучения по внутреннему объему однопроходовой газовой кюветы через анализируемое вещество, попадание инфракрасного излучения в приемную систему инфракрасного Фурье-спектрометра, синхронизированного с ПЭВМ и получение в режиме реального времени информации о концентрации газообразного вещества во внутреннем объеме однопроходовой газовой кюветы.
Description
Полезная модель относится к устройствам для создания и контроля концентраций паров газообразных веществ при формировании баз спектральных данных.
База спектральных данных загрязняющих веществ является одним из основных компонентов программного обеспечения Фурье-спектрорадиометра. Только с ее помощью возможно проведение процедур идентификации и определения концентраций загрязняющих веществ.
Известны однопроходовые газовые кюветы для создания баз спектральных данных загрязняющих веществ (Основы Фурье-спектрорадиометрии. - А.Н.Морозов, С.И.Светличный - Москва.: Наука, 2006. - 227 с.). Кювета исполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, квадратным сечением 0,8×0,8 м и протяженностью 8 метров. Устройство и принцип работы кюветы схематично представлены на фиг.1. Конструкция кюветы позволяет создавать в ее внутреннем объеме статические концентрации загрязняющих веществ. Через отверстие для ввода газов (5) анализируемые вещества поступают во внутренний объем кюветы и равномерно распределяются в нем вентилятором перемешивания (6). Снизить концентрацию анализируемого газа можно используя вентилятор вытяжки (1), частично открывая ручной клапан вытяжки (2), они же используются для полного отдува внутреннего объема камеры. Местоположение Фурье-спектрометра (8) для регистрации спектров пропускания анализируемых газов предусмотрено у окошка, оптически прозрачного в видимой и ИК областях спектра (7) напротив используемого в качестве источника подсветки широкоапертурного, термостабилизированного ИК-источника излучения - АЧТ (3), температура которого регулируется блоком управления (4).
База спектральных данных представляет собой набор спектральных коэффициентов, определяемых с использованием спектров пропускания веществ известных, фиксированных концентраций. Контроль концентраций загрязняющих веществ в кювете осуществляется посредством пробоотбора газовой смеси через отверстие (5) и последующим анализом пробы по одной из двух следующих методик - с использованием газохроматографического метода (концентрированном загрязняющего вещества на пробоотборной трубке, последующей термодесорбции, разделении анализируемого состава в хроматографической поликапиллярной колонке, детектировании разделенных компонентов пламенно-фотометрическим детектором и регистрации сигнала детектора в цифровой форме с помощью ЭВМ) или спектральной методики, заключающейся в отборе загрязненного воздуха в стандартную газовую кювету, представляющую собой стеклянный цилиндр с торцами из материала, прозрачного в ИК-области, регистрации спектра пропускания полученной газовой смеси Фурье-спектрометром и последующей математической обработки полученного спектра для определения концентрации вещества в пробе. Определение концентрации вещества заключается в измерении коэффициента пропускания потока излучения на характерной спектральной линии через кювету с исследуемым веществом, с последующим расчетом концентрации с применением видоизмененного закона Бугера-Ламберта-Бера:
где I, I0 - интенсивности волн, прошедшей через вещество и падающей на него,
σ(ν) - молекулярное сечение поглощения вещества при заданном волновом числе, см2,
l - толщина слоя вещества, взаимодействующего с излучением, см,
M - молярная масса вещества, г/моль,
NA - число Авогадро, моль-1.
У обеих методик имеется один общий недостаток - определение концентрации включает в себя процесс пробоотбора, что исключает возможность оперативного контроля массовой концентрации загрязняющих веществ во внутреннем объеме кюветы. Кроме того, использование представленных методов контроля для определения массовой концентрации загрязняющих веществ в кювете предполагает низкий уровень автоматизации, что не исключает возможности появления случайной погрешности измерений, обусловленной уровнем профессиональной подготовки оператора.
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в значительном снижении трудозатрат (исключение из процесса определения концентраций этапов пробоотбора и пробоподготовки), в обеспечении возможности контроля концентрации загрязняющих веществ в кювете в режиме реального времени, а также автоматизации процесса определения концентрации.
Указанный технический результат достигается тем, что лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ, согласно полезной модели, позволяет использовать в качестве контрольного измерительного средства для определения концентраций загрязняющих веществ ИК Фурье-спектрометр, в оптическую схему которого вместо штатной газовой кюветы включен объем однопроходовой газовой кюветы для создания баз спектральных данных загрязняющих веществ.
Полезная модель поясняется чертежами фиг.2 и 3. На фиг 2 представлена оптическая схема спектрометра ИнфраЛЮМ ФТ-02 в его штатной конфигурации.
Инфракрасный свет, испускаемый высокотемпературным керамическим источником (1), пройдя тепловой экран (2), с помощью системы сферических зеркал (3 и 4), преобразуется в сходящийся кольцевой поток и через диафрагму (5) направляется в интерферометр (6). После выхода из интерферометра модулированный световой поток отражается от плоского зеркала (7) и попадает на торические зеркала (8) и (9). В результате формируется параллельный пучок. Пройдя через кюветное отделение с образцом (10), свет отражается от торического зеркала (11) и направляется на детектор (12)
Для регистрации спектров пропускания загрязняющих веществ во внутреннем объеме однопроходовой газовой кюветы в оптическую схему спектрометра были внесены следующие изменения (фиг.3). Штатный высокотемпературный керамический источник был отсоединен, в качестве источника инфракрасного излучения использован керамический излучатель «Глобар» (6), установленный во внутреннем объеме кюветы. Излучение, испускаемое источником, отражаясь от двух вогнутых сферических зеркал (5), фокусируется собирающей линзой (12) и попадает в спектрометр (4), следуя далее по оптическому пути спектрометра согласно штатной конфигурации. Полученный спектр пропускания обрабатывается синхронизированной со спектрометром (13) ЭВМ (14) с установленным программным обеспечением. Для исключения влияния ИК излучения высокотемпературного керамического источника на спектр, регистрируемый Фурье-спектрорадиометром, установлен защитный экран (11). Таким образом, определение концентрации загрязняющих веществ происходит в течение нескольких секунд, что дает возможность отслеживать концентрацию анализируемых веществ в динамике и контролировать ее в режиме реального времени. Еще одним преимуществом использования полезной модели является то, что толщина слоя вещества, взаимодействующего с излучением примерно в 100 раз больше чем в стандартной газовой кювете спектрометра, что согласно закону Бугера-Ламберта-Бера [1] дает прямо пропорциональный выигрыш в чувствительности измерения концентрации.
Технический результат использования полезной модели подтвержден результатами тестирований малогабаритных Фурье-спектрорадиометров, и сравнительной оценкой определения концентрации с использованием спектрометра ИнфраЛЮМ ФТ-02 и полезной модели. Экспериментальным путем установлено, что чувствительность определения концентрации во внутреннем объеме статической газовой камеры с использованием полезной модели выше на два порядка в сравнении с газовой кюветой ИК спектрометра, время анализа составляет 10-15 секунд и позволяет получить информацию о концентрации вещества в 100 раз быстрее, чем при использовании хроматографического метода.
Claims (1)
- Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик Фурье-спектрорадиометров, состоящий из однопроходовой газовой кюветы, регистрирующей аппаратуры, источника инфракрасного излучения, двух собирающих зеркал, собирающей линзы, теплового экрана, вентиляторов вытяжки и перемешивания паров во внутреннем объеме, отличающийся тем, что взаимное расположение источника инфракрасного излучения, собирающих зеркал, собирающей линзы, инфракрасного Фурье-спектрометра и ПЭВМ обеспечивает прохождение инфракрасного излучения по внутреннему объему однопроходовой газовой кюветы через анализируемое вещество, попадание инфракрасного излучения в приемную систему инфракрасного Фурье-спектрометра, синхронизированного с ПЭВМ и получение в режиме реального времени информации о концентрации газообразного вещества во внутреннем объеме однопроходовой газовой кюветы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113084/28U RU103400U1 (ru) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113084/28U RU103400U1 (ru) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU103400U1 true RU103400U1 (ru) | 2011-04-10 |
Family
ID=44052448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010113084/28U RU103400U1 (ru) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU103400U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502967C2 (ru) * | 2011-11-02 | 2013-12-27 | Федеральное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации" | Способ формирования базы спектральных данных для фурье-спектрорадиометров |
RU2691668C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-06-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Аэростатный способ моделирования облаков зараженного воздуха с заданным спектральным составом оптического излучения для технического диагностирования Фурье-спектрорадиометров |
RU219119U1 (ru) * | 2023-01-20 | 2023-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство трассового беспробоотборного мониторинга загрязненности воздушной среды парами токсичных химических веществ |
-
2010
- 2010-04-05 RU RU2010113084/28U patent/RU103400U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502967C2 (ru) * | 2011-11-02 | 2013-12-27 | Федеральное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации" | Способ формирования базы спектральных данных для фурье-спектрорадиометров |
RU2691668C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-06-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Аэростатный способ моделирования облаков зараженного воздуха с заданным спектральным составом оптического излучения для технического диагностирования Фурье-спектрорадиометров |
RU219119U1 (ru) * | 2023-01-20 | 2023-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство трассового беспробоотборного мониторинга загрязненности воздушной среды парами токсичных химических веществ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104568836B (zh) | 基于多种光谱技术融合的低浓度、多组分气体检测方法 | |
Wu et al. | Stand-off detection of chemicals by UV Raman spectroscopy | |
US8077309B2 (en) | Chemical analyzer for industrial process control | |
JPH03503446A (ja) | 2連サンプル・セル式ガス・アナライザ | |
US6780378B2 (en) | Method for measuring concentrations of gases and vapors using controlled flames | |
Werle et al. | Fast chemical sensor for eddy-correlation measurements of methane emissions from rice paddy fields | |
CN107044958B (zh) | 一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统的氧气浓度测量方法 | |
RU103400U1 (ru) | Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик фурье-спектрорадиометров | |
Chubchenko et al. | Features of determining the isotope composition of carbon in gaseous, liquid, and solid media | |
CN204649607U (zh) | 一种快速食品检测仪 | |
JPH07198600A (ja) | フーリエ変換多成分連続吸光分析計 | |
CN113640250A (zh) | 一种大气hono同位素测量系统 | |
RU114532U1 (ru) | Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами | |
RU2502967C2 (ru) | Способ формирования базы спектральных данных для фурье-спектрорадиометров | |
Chang et al. | Detection of O18 and D Isotopes in Water Vapor using a Fiber-Coupled Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy Multi-Pass Cell | |
Mount et al. | The measurement of tropospheric trace gases at Fritz Peak Observatory, Colorado, by Long-Path Absorption: OH and ancillary gases | |
Chaffin Jr et al. | Passive Fourier transform infrared (FTIR) monitoring of SO2 in smokestack plumes: a comparison of remote passive spectra of an actual hot plume with emission spectra collected with a heatable cell | |
KR102640751B1 (ko) | 다이크로익 필터를 이용한 유해물질 혼합가스의 검출 장치 | |
RU69640U1 (ru) | Устройство для обнаружения следовых концентраций опасных веществ на документах | |
Flores-Jardines et al. | Remote sensing of aircraft exhaust temperature and composition by passive Fourier Transform Infrared (FTIR) | |
Zafonte et al. | Evaluation of an ozone photometer for ambient ozone measurements | |
CN109406440B (zh) | 基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法 | |
JPH0549177B2 (ru) | ||
Chang et al. | Detection of O18 and D isotopes in water vapor using a fiber-coupled laser absorption spectroscopy multi-pass cell | |
Prošek et al. | Quantifying uncertainty in quantitative TLC |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110317 |