RU113004U1 - Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона - Google Patents

Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона Download PDF

Info

Publication number
RU113004U1
RU113004U1 RU2011126073/28U RU2011126073U RU113004U1 RU 113004 U1 RU113004 U1 RU 113004U1 RU 2011126073/28 U RU2011126073/28 U RU 2011126073/28U RU 2011126073 U RU2011126073 U RU 2011126073U RU 113004 U1 RU113004 U1 RU 113004U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
optical
radiation source
absorption
wavelength
Prior art date
Application number
RU2011126073/28U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Алексеевич Кочемировский
Андрей Станиславович Тверьянович
Зоя Ивановна Тверьянович
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Аналитприбор" (ООО "Аналитприбор")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Аналитприбор" (ООО "Аналитприбор") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Аналитприбор" (ООО "Аналитприбор")
Priority to RU2011126073/28U priority Critical patent/RU113004U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU113004U1 publication Critical patent/RU113004U1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

1. Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, входное оптическое волокно, по крайней мере, одну оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды, выходное оптическое волокно, блок регистрации и обработки информации, отличающийся тем, что дополнительно в оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды установлен датчик температуры, источник излучения выбран с длиной волны 222 нм, включенный в блок регистрации и обработки информации, в который также включены фотоприемник на УФ оптический диапазон с максимумом чувствительности в области 200-340 нм, датчик давления, интерфейс и компьютер, а также использовано оптоволокно с областью оптического пропускания 200-1200 нм. ! 2. Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения выбрана эксимерная лампа на хлориде криптона с длиной волны 222 нм и полушириной полосы 5 нм.

Description

Полезная модель относится к технике аналитического и измерительного приборостроения для обнаружения и определения концентрации газов и может быть использована для определения в воздушной среде относительной объемной концентрации следующих газов:
1) Хладон 114В2 - химическая формула C2F4Br2, иностранный аналог-HALON 2402, ГОСТ, 15899-79
2) Хладон 13В1 - химическая формула СF3Вr, иностранный аналог-HALON 1301, ТУ 6.02.96. Областью применения предлагаемой полезной модели являются системы пожаротушения двигателей самолетов и др. техники, в которых используются хладоны, промышленные системы заморозки и охлаждения, в которых используются хладоны.
Известен волоконно-оптический газоанализатор, содержащий последовательно установленные и оптически связанные излучатель, входное оптическое волокно, многоходовую кювету, состоящую из трех сферических зеркал, выходное оптическое волокно, блок регистрации и обработки информации, в котором дополнительно между выходным оптическим волокном и блоком регистрации установлен спектральный интегральный демультиплексор, при этом на двойном фокусном расстоянии от двух зеркал-объективов кюветы находится зеркало-коллектив, на продолжении сферы которого в непосредственной близости от его края с одной стороны установлены торцы входного и выходного оптических волокон, оба зеркала-объектива установлены с возможностью совместного поворота относительно центра кривизны зеркала-коллектива в общей меридианальной плоскости всех зеркал, а излучатель выполнен импульсным (заявка РФ №94030252, МПК G01N 21/61, опубл. 20.06.1996). Это техническое решение не может быть использовано для определения концентрации хладона, т.к. использование спектрального демультиплексора увеличивает габариты устройства, снижает быстродействие и чувствительность датчика, что принципиально важно в системе пожаротушения двигателей самолетов. Отсутствие датчиков температуры и давления не позволяют определять концентрации газов при большом перепаде температур и низких давлениях (двигатель самолета в полете). Кроме того, параметры газоанализатора снижает использование импульсного источника излучения.
В основу полезной модели положена задача создания волоконно-оптического газоанализатора утечки хладона, в котором за счет использования поглощения на длине волны 222 нм (использование излучения с длиной волны 222 нм), наличия полупроводникового фотоприемника, а также датчиков температуры и давления возможно осуществлять постоянный мониторинг объемной концентрации хладона.
Очень высокая скорость отклика системы - сотые доли секунды - связана с тем, что не требуется спектрального преобразования сигнала, накопления сигнала, и скорость определяется только скоростью оптического сигнала и его преобразования в электрический. Такая высокая скорость позволяет одновременно отслеживать десятки датчиков.
Технический результат обеспечивается тем, что в волоконно-оптическом газоанализаторе утечки хладона, содержащем последовательно установленные и оптически связанные монохроматический источник излучения, входное оптическое волокно, оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды, выходное оптическое волокно, блок регистрации и обработки информации, дополнительно в оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды установлен датчик температуры, в блок регистрации и обработки информации включены источник излучения с длиной волны 222 нм, фотоприемник на УФ оптический диапазон с максимумом чувствительности в области 200-340 нм, датчик давления, интерфейс и компьютер, а в качестве световодов использовано оптоволокно с областью оптического пропускания 200-1200 н При этом в качестве источника излучения может быть выбрана эксимерная лампа на хлориде криптона с длиной волны 222 нм и полушириной полосы 5 нм.
За счет использования особенностей поглощения хладонов в ультрафиолетовой области спектра и создания условий для измерения этого поглощения полезная модель обеспечивает автоматическое измерение концентрации хладонов в удаленных, труднодоступных местах и температурах от - 50ºС до +250ºС; позволяет осуществлять постоянный мониторинг объемной концентрации хладона. При этом для предлагаемой полезной модели характерна очень маленькая скорость отклика системы - сотые доли секунды и маленькие размеры системы. Система адаптивна для измерений концентраций хладонов других марок (требуется только смена длины волны излучения).
Полезная модель поясняется с помощью фиг.1-3, на которых показаны принципиальная схема системы волоконно-оптического газоанализатора утечки хладона, а также сечения поглощения вышеупомянутых хладонов в ультрафиолетовой области спектра.
Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона, показанный на фиг.1, содержит последовательно установленные и оптически связанные источник излучения 1, установленный в блоке регистрации и обработки информации 2, входное оптическое волокно 3, по крайней мере одну оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды 4, выходное оптическое волокно 5, блок регистрации и обработки информации 6, дополнительно в оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды 4 установлен датчик температуры 7, в блок регистрации и обработки информации 2 включены источник излучения 1 с длиной волны 222 нм, фотоприемник 8 на УФ оптический диапазон с максимумом чувствительности в области 200-340 нм, датчик давления 9, интерфейс 10 и компьютер 11, и использовано оптоволокно с областью оптического пропускания 200-1200 нм. При этом в качестве источника излучения 1 может быть выбрана эксимерная лампа на хлориде криптона с длиной волны 222 нм и полушириной полосы 5 нм.
Каждая выносная оптическая система для измерения степени поглощения окружающей среды 4 (датчик) имеет следующие элементы, обеспечивающие вывод излучения из световода, проход света сквозь детектируемую газовую среду, ввод оптического сигнала в световод) и датчик температуры 7, необходимый для пересчета измеренных значений в объемные доли при нормальных условиях. Данные о давлении, необходимые для пересчета измеренных значений в объемные доли при нормальных условиях, поступают от датчика давления 9. (световод - оптическое волокно в прототипе)
Принцип действия волоконно-оптического газоанализатора утечки хладона основан на измерении оптического поглощения в газовой среде, содержащей хладон на длине волны 222 нм. На фиг.2, 3 приведены сечения поглощения вышеупомянутых хладонов в ультрафиолетовой области спектра.
Согласно приведенным данным сечения поглощения для хладонов CF3Br и C2F4Br2 на длине волны 222 нм составляют 6.510-20 и 6.510-19 см2/молекулу соответственно. Таким образом, при использовании фотоприемника, позволяющего детектировать уровень поглощения 10-2 и реализации оптического пути детектирования длиной 20 см, чувствительность датчика на хладоны CF3Br и C2F4Br2 составляет 0.03 и 0.003% соответственно. Расчет чувствительности датчика на хладон n - число молекул хладона
N - число молекул в газе
Sc - сечение поглощения (см2/молекулу)
D - оптическая плотность
Vm - объем моля газа (см3)
α - коэффициент поглощения (см-1)
I - длина оптического пути (см)
n=aV/Sc
α=D/I (см-1)
n=D*V/(I*Sc)
N=NA*V/Vm
n/N=D*Vm/(NA*I*Sc)
D=0.01
Sc=6.5*10-20 (CF3Br) и 6.5*10-19 (C2F4Br2)
NA=6.023*1023
Vm=22.4*103
n/N*100%=(0.01*22.4*103/(6.023*1023*20*6.5*10-20))*100=0.03%
(СР3Вr) и 0.003%(C2F4Br2)
Измерение заключается визмеренииоптической плотности на длине волны 222 нм и автоматическом пересчете ее в концентрацию хладона по вышеприведенным формулам с учетом зависимости Vm от температуры (Т) и давления (Р) (Vm=22.4*103*Ро*T/Р*To, где индекс «o» относится к комнатной температуре и атмосферному давлению).

Claims (2)

1. Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, входное оптическое волокно, по крайней мере, одну оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды, выходное оптическое волокно, блок регистрации и обработки информации, отличающийся тем, что дополнительно в оптическую систему для измерения степени поглощения окружающей среды установлен датчик температуры, источник излучения выбран с длиной волны 222 нм, включенный в блок регистрации и обработки информации, в который также включены фотоприемник на УФ оптический диапазон с максимумом чувствительности в области 200-340 нм, датчик давления, интерфейс и компьютер, а также использовано оптоволокно с областью оптического пропускания 200-1200 нм.
2. Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения выбрана эксимерная лампа на хлориде криптона с длиной волны 222 нм и полушириной полосы 5 нм.
Figure 00000001
RU2011126073/28U 2011-06-21 2011-06-21 Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона RU113004U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011126073/28U RU113004U1 (ru) 2011-06-21 2011-06-21 Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011126073/28U RU113004U1 (ru) 2011-06-21 2011-06-21 Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU113004U1 true RU113004U1 (ru) 2012-01-27

Family

ID=45786796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011126073/28U RU113004U1 (ru) 2011-06-21 2011-06-21 Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU113004U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763444A (zh) * 2020-12-23 2021-05-07 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种多组分氟利昂在线监测方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763444A (zh) * 2020-12-23 2021-05-07 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种多组分氟利昂在线监测方法
CN112763444B (zh) * 2020-12-23 2023-10-27 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种多组分氟利昂在线监测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107884382B (zh) 一种基于空芯反谐振光纤的气体检测系统
CN106596437A (zh) 大气no3自由基浓度在线测量系统和在线测量方法
CN103149158B (zh) 一种双棱镜水质监测光纤传感系统
CN204439537U (zh) 基于紫外差分算法的气体分析仪测量装置
FI95322C (fi) Spektroskooppinen mittausanturi väliaineiden analysointiin
CN108398211B (zh) 基于外部源定位的分布式光纤漏水传感器及漏水检测方法
CN103411921B (zh) 基于光学遥测镜头的手持式气体传感系统
CN101354350A (zh) 光干涉式甲烷测定器
WO2022267963A1 (zh) 一种用于复合气体的综合检测装置
CN103411922A (zh) 基于光学遥测镜头的手持式气体传感系统
Dong et al. A mid-infrared carbon monoxide sensor system using wideband absorption spectroscopy and a single-reflection spherical optical chamber
CN106248602B (zh) 基于光纤f-p干涉仪的硫化氢气体传感装置
RU113004U1 (ru) Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона
CN111208082A (zh) 基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统
Sun et al. Non-interference NDIR detection method for mixed gases based on differential elimination
CN102495030A (zh) 同源双目标透射能见度测量装置及其测量方法
US11499914B2 (en) Multi-channel gas sensor
Hawe et al. CO2 monitoring and detection using an integrating sphere as a multipass absorption cell
CN116645803B (zh) 基于物联网实现气体防爆的设备管理方法及装置
CN203385658U (zh) 基于光学遥测镜头的手持式气体传感系统
US8576398B2 (en) Concentration measuring device, concentration measuring arrangement and concentration measuring method
CN201251546Y (zh) 光干涉式甲烷测定器
CN109459361B (zh) 一种粉尘测量系统
CN109632681B (zh) 环境空气二氧化硫检测方法
CN112782126A (zh) 遥测式免校准火灾早期特征气体探测装置及在线解调方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170622