RU113004U1 - Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона - Google Patents
Волоконно-оптический газоанализатор утечки хладона Download PDFInfo
- 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
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 6.5∗10-20 и 6.5∗10-19 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=a∗V/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.
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)
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 |
-
2011
- 2011-06-21 RU RU2011126073/28U patent/RU113004U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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 |