RU2022249C1 - Инфракрасный газоанализатор - Google Patents
Инфракрасный газоанализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022249C1 RU2022249C1 SU5012525A RU2022249C1 RU 2022249 C1 RU2022249 C1 RU 2022249C1 SU 5012525 A SU5012525 A SU 5012525A RU 2022249 C1 RU2022249 C1 RU 2022249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- sphere
- radiation
- gas analyzer
- infra
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Назначение: изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в аналитическом приборостроении, а также для контроля загрязнения окружающей среды. Сущность изобретения: инфракрасный газоанализатор содержит источник излучения, от которого световой пучок попадает в интегрирующую полость сферы, где и взаимодействует с анализируемым газом. При этом показания приемника излучения в зависимости от концентрации исследуемой газовой среды будут изменяться. Для многоскратного прохождения потока излучения в газовой среде оптический вход и выход выполнены несоосными, а также не проходящими через центр сферы. Инфракрасный светофильтр служит для формирования области спектра, в которой наиболее чувствителен приемник излучения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в аналитическом приборостроении, а также для контроля загрязнения окружающей среды.
Известен инфракрасный газоанализатор, содержащий источник света и последовательно расположенные сферические зеркала, измерительный и эталонный каналы, инфракрасный светофильтр, приемно-регистрирующую систему [1].
К недостаткам известного устройства относятся ограниченные чувствительность и точность из-за неполного использования светового пучка вследствие эффектов многократного рассеяния, а также сложность юстировки системы сферических зеркал.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является инфракрасный газоанализатор, содержащий оптически сопряженные источник излучения, многоходовую зеркальную кювету, именуемую в дальнейшем системой, с входными и выходными окнами, систему зеркал для разделения потока излучения от источника по рабочему и сравнительному каналам и сведения его на приемник излучения [2].
Недостатками данного газоанализатора являются ограниченные чувствительность и точность, обусловленные низкой светосилой системы сферических зеркал из-за потерь потока излучения на рассеяние, а также из-за уменьшения его мощности вследствие разделения на два идентичных пучка, сложность конструкции.
Цель изобретения - повышение чувствительности и точности, а также упрощение конструкции газового анализатора.
Цель достигается тем, что в известном инфракрасном газоанализаторе, содержащем оптически сопряженные источник излучения, многоходовую зеркальную систему с входными и выходными окнами и приемник излучения, многоходовая зеркальная система выполнена в виде интегрирующей сферы, на внутреннюю поверхность которой нанесен слой материала, максимально отражающего в ИК-области спектра, например алюминия.
Предлагаемая сфера содержит отверстия для оптического входа и выхода, а также отверстия для заполнения ее внутренней полости анализируемым газом.
Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что обнаружен ряд технических решений, содержащих признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Однако совокупность признаков не известна.
За счет выполнения многоходовой зеркальной системы в виде интегрирующей сферы заявляемое техническое решение проявляет новые свойства, а именно появилась возможность полного использования светового пучка, что приводит к повышению точности и чувствительности, а также упрощению конструкции.
На чертеже представлена схема предлагаемого инфракрасного газоанализатора.
Инфракрасный газоанализатор содержит источник 1 излучения, интегрирующую сферу 2 с оптически несоосными входом 3 и выходом 4, а также системой заполнения анализируемого газа, инфракрасный светофильтр 5, приемник 6 излучения.
Предлагаемый газоанализатор работает следующим образом.
Излучение от источника 1 (например, для анализируемого газа SO2служит полупроводниковый лазер, построенный на основе PbS0,82Se0,18, работающий в диапазоне длин волн 8,7-9,1 мкм, в котором наблюдаются наиболее характерные и интенсивные линии поглощения SO2) поступает в интегрирующую полость сферы 2, где и взаимодействует либо с воздухом в первом случае (для градуировки шкалы приемника 6 излучения), либо с анализируемым газом - во втором случае. При этом показания приемника излучения в зависимости от концентрации исследуемой газовой среды изменяются. Мерой концентрации измеряемого газа является изменение интенсивности излучения в нем по отношению к интенсивности излучения в воздухе. При этом воздушная среда без агрессивных включений в указанном ИК-диапазоне практически спектрально не проявляет себя. Концентрация газа может быть найдена также по формуле
Cmin = где L - путь пучка в газе (находится расчетным путем с учетом эффективного коэффициента отражения ρ' внутренней стенки сферы), и равен ≈ 15 м;
ρ= где S1 - рабочая; S - полная поверхность сферы; ρ' - коэффициент отражения слоя нанесенного материала (наиболее эффективным покрытием внутренней поверхности сферы служит слой алюминия либо серебра (Розенберг Г. В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: Физматгиз, 1958. с. 570) толщиной 40-50 нм, коэффициент отражения которых в данном диапазоне спектра максимален и близок к 1); К(ν)≈ 10 см-1 - показатель экстенкции для сильных полос SO2, тогда
C 10-3÷10-2 мг/м3 что полностью согласуется с ПДК (предельно допустимыми концентрациями) для данного газа согласно ГОСТ 17.2.3.02-78.
Cmin = где L - путь пучка в газе (находится расчетным путем с учетом эффективного коэффициента отражения ρ' внутренней стенки сферы), и равен ≈ 15 м;
ρ= где S1 - рабочая; S - полная поверхность сферы; ρ' - коэффициент отражения слоя нанесенного материала (наиболее эффективным покрытием внутренней поверхности сферы служит слой алюминия либо серебра (Розенберг Г. В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: Физматгиз, 1958. с. 570) толщиной 40-50 нм, коэффициент отражения которых в данном диапазоне спектра максимален и близок к 1); К(ν)≈ 10 см-1 - показатель экстенкции для сильных полос SO2, тогда
C 10-3÷10-2 мг/м3 что полностью согласуется с ПДК (предельно допустимыми концентрациями) для данного газа согласно ГОСТ 17.2.3.02-78.
В качестве приемника излучения в данном случае используется германиевый фоторезистор с максимальной спектральной чувствительностью в области спектра, формируемой с помощью ИК-светофильтра 5.
Оптимальные размеры сферы и ее рабочих отверстий рассчитаны согласно (Сахновский М.Ю. О возможностях использования интегрального шарового фотометра в измерениях диффузного отражения по абсолютной методике // Оптика и спектроскопия. Т. 62, вып. 3, 1987, с. 692-697) и составляет соответственно:
dсферы 10 см; ΣSотв ≈2 см2
Погрешность определения концентрации газа предлагаемым газоанализатором составляет не более 1%.
dсферы 10 см; ΣSотв ≈2 см2
Погрешность определения концентрации газа предлагаемым газоанализатором составляет не более 1%.
По сравнению с прототипом заявляемое решение за счет использования интегрирующей сферы позволяет наиболее полно использовать поток излучения из-за увеличения кратности его прохождения сквозь анализируемую среду вследствие интегрирующих свойств внутренней поверхности сферы (закон Сумпнера), что приводит к повышению чувствительности и точности, а также упрощению конструкции газового анализатора.
Claims (1)
- ИНФРАКРАСНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически сопряженные источник излучения, многоходовую систему, светофильтр и приемник излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения светосилы и чувствительности к токсичному газу SO2, многоходовая система выполнена в виде интегрирующей сферы с внутренним покрытием из алюминия или серебра, причем оптический вход и выход расположены на разных осях, не проходящих через центр сферы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5012525 RU2022249C1 (ru) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Инфракрасный газоанализатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5012525 RU2022249C1 (ru) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Инфракрасный газоанализатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022249C1 true RU2022249C1 (ru) | 1994-10-30 |
Family
ID=21589508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5012525 RU2022249C1 (ru) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Инфракрасный газоанализатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2022249C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804257C1 (ru) * | 2023-05-29 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Способ определения компонентов смеси газов |
-
1991
- 1991-08-09 RU SU5012525 patent/RU2022249C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1080076, кл. G 01N 21/61, 1982. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1171699, кл. G 01N 21/61, 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804257C1 (ru) * | 2023-05-29 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Способ определения компонентов смеси газов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1136886A (en) | Spectrophotometer | |
US8049881B2 (en) | Optical analysis system and methods for operating multivariate optical elements in a normal incidence orientation | |
US4882492A (en) | Non-invasive near infrared measurement of blood analyte concentrations | |
US5876674A (en) | Gas detection and measurement system | |
US7920258B2 (en) | Optical analysis system and elements to isolate spectral region | |
US7834999B2 (en) | Optical analysis system and optical train | |
US5898487A (en) | Apparatus and method for determining the concentrations of hemoglobin derivatives | |
FI91021B (fi) | Laite kaasujen tunnistamiseksi ja pitoisuuden mittaamiseksi sekä menetelmä kaasujen tunnistamiseksi | |
CA1158890A (en) | Photometric analyser for studying automatically complex solutions | |
US5920069A (en) | Apparatus for automatic identification of gas samples | |
JPS61116646A (ja) | ケイ光光度計及びケイ光測定方法 | |
TW355215B (en) | Method for measuring the optical properties of transparent-reflective and/or reflective objects as well as measuring apparatus for carrying out such method | |
JPS5847657B2 (ja) | リユウタイブンセキキ | |
US4825076A (en) | Infra-red spectrophotometric apparatus | |
DE19926121C2 (de) | Analysegerät | |
US4491730A (en) | Method and apparatus for feedback stabilized photometric detection in fluids | |
US5039224A (en) | Self-referencing remote optical probe | |
DE10255022A1 (de) | Resonatorverstärktes Absorptions-Spektrometer | |
EP0176826A2 (en) | Method and apparatus for dual-beam spectral transmission measurements | |
JPH0875639A (ja) | スラブ光導波路を利用した光吸収スペクトル測定装置 | |
RU2022249C1 (ru) | Инфракрасный газоанализатор | |
Adams et al. | Optoacoustic Spectrometry of Surfaces: Dielectric Coatings for Laser Mirrors | |
CN110849838A (zh) | 基于硅基集成空芯光波导的多组分气体检测方法及装置 | |
CN111103247A (zh) | 一种紫外可见分光光度计 | |
Marquardt et al. | Demonstration of a high-precision optical probe for effective sampling of solids by Raman spectroscopy |