RU2045045C1

RU2045045C1 - Gas concentration fiber-optic transducer

Info

Publication number: RU2045045C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Поврозин; Григорий Григорьевич Канарик; Эдуард Иванович Черняков
Original assignee: Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: transducer has measuring channel. The first and the second additional channels are introduced at input and output of the dish. Each channel has laser, optical connector, transmitting light guide, collimating and focusing lens, receiving fiber light guide, optical connector and photodetector. All the units are conjugated optically and mounted in sequence. Modulator is connected to input of the laser, which modulator operates at frequency being different from frequency of modulator of the main measuring channel. Outputs of photoreceivers of the first and the second additional channels are connected electrically with input of general amplifier. Outputs of amplifier of the main measuring channel and amplifier, which is common for additional channels, are connected with identical electrical parallel circuits. Each circuit has frequency selection two filters, which have outputs connected with output of corresponding amplifier being common for the filters, and two analog-to-digital converters. Input of each converter is connected with output of corresponding frequency selection filter. Outputs of analog-to-digital converters are connected to four inputs of computational unit. Output of the computational unit is connected to input of indicator. EFFECT: improved precision of measurement. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения рода газа и измерения его концентрации. The invention relates to measuring technique and can be used to determine the kind of gas and measure its concentration.

Известен двухволновый измеритель концентрации кислорода в твердых образцах, в котором использовались два полупроводниковых лазера, работающих на разных длинах волн, с применением модуляции тока накачки на разных частотах, коллимирующая и фокусирующая линзы, фотоприемник и аппаратура обработки, настроенная на соответствующие частоты [1]
Однако чувствительность, а следовательно, и точность измерений данным измерителем ограничивались взаимной нестабильностью мощности излучения полупроводниковых лазеров.Known two-wave meter of oxygen concentration in solid samples, which used two semiconductor lasers operating at different wavelengths, using modulation of the pump current at different frequencies, collimating and focusing lenses, a photodetector and processing equipment tuned to the appropriate frequencies [1]
However, the sensitivity and, consequently, the accuracy of measurements with this meter were limited by the mutual instability of the radiation power of semiconductor lasers.

Наиболее близким к изобретению по назначению и совокупности признаков является волоконно-оптический датчик, содержащий лазер с модулятором, оптический соединитель, приемный и передающий волоконные световоды, коллимирующую и фокусирующую линзы, кювету для газа с входным и выходным окнами, светофильтр, фотоприемник, усилитель и регистрирующее устройство [2]
Однако из-за последовательного во времени анализа точность измерений ограничивается нестабильностью мощности излучения лазера. Кроме того, возможное попадание на рабочие оптические поверхности частичек пыли или других мешающих объектов может привести к ложным результатам измерений.Closest to the invention in purpose and combination of features is a fiber-optic sensor containing a laser with a modulator, an optical connector, receiving and transmitting optical fibers, collimating and focusing lenses, a gas cuvette with input and output windows, a light filter, a photodetector, an amplifier and a recording device [2]
However, due to the time-consistent analysis, the accuracy of the measurements is limited by the instability of the laser radiation power. In addition, dust particles or other interfering objects that may get on working optical surfaces may lead to false measurement results.

Технический результат изобретения высокая точность и надежность измерений концентрации газа. The technical result of the invention is high accuracy and reliability of measurements of gas concentration.

Технический результат достигается тем, что в волоконно-оптический датчик концентрации газа, содержащий основной измерительный канал, включающий лазер с подключенным к его входу модулятором, последовательно установленные и оптически сопряженные оптический соединитель, передающий волоконный световод, коллимирующую линзу, кювету для газа с входным и выходным окнами, фокусирующую линзу, приемный волоконный световод, оптический соединитель, фотоприемник, выход которого электрически соединен со входом усилителя, и индикатор, согласно изобретению на входе и выходе кюветы введены соответственно первый и второй дополнительные каналы, каждый из которых включает последовательно установленные и оптически сопряженные лазер с подключенным к его входу модулятором, работающим на частоте, отличающейся от частоты модулятора основного измерительного канала, оптический соединитель, передающий волоконный световод, коллимирующую и фокусирующую линзы, приемный волоконный световод, оптический соединитель и фотоприемник, выходы фотоприемников первого и второго дополнительных каналов электрически соединены с входом общего для дополнительных каналов усилителя, к выходам усилителя основного измерительного канала и усилителя, общего для дополнительных каналов, подсоединены идентично параллельные электрические цепи, каждая из которых состоит из двух фильтров частотной селекции, входы которых соединены с общим для них выходом соответствующего усилителя, и двух аналого-цифровых преобразователей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего фильтра частотной селекции, выходы аналого-цифровых преобразователей подсоединены к четырем входам вычислительного устройства, выход которого подключен к входу индикатора. The technical result is achieved in that in a fiber-optic gas concentration sensor containing a main measuring channel, including a laser with a modulator connected to its input, sequentially mounted and optically conjugated optical connector, transmitting a fiber light guide, a collimating lens, a gas cell with input and output windows, a focusing lens, a receiving optical fiber, an optical connector, a photodetector, the output of which is electrically connected to the input of the amplifier, and an indicator, according to The first and second additional channels, respectively, are introduced to the input and output cells of the cuvette, each of which includes a series-mounted and optically coupled laser with a modulator connected to its input operating at a frequency different from the frequency of the modulator of the main measuring channel, an optical connector transmitting a fiber light guide, collimating and focusing lenses, a receiving optical fiber, an optical connector and a photodetector, the outputs of the photodetectors of the first and second additional channel they are electrically connected to the input of the amplifier, common for additional channels, to the outputs of the amplifier of the main measuring channel and the amplifier, common for additional channels, identical parallel electrical circuits are connected, each of which consists of two frequency selection filters, the inputs of which are connected to the output of the corresponding for them an amplifier, and two analog-to-digital converters, the input of each of which is connected to the output of the corresponding frequency selection filter, the outputs of the analog-to-digital converters The speakers are connected to the four inputs of the computing device, the output of which is connected to the indicator input.

Фокусирующая линза, входное окно кюветы и коллимирующая линза первого дополнительного канала, а также фокусирующая линза, выходное окно кюветы и коллимирующая линза второго дополнительного канала могут быть установлены на оптических осях, перпендикулярных продольной оси кюветы, а входное и выходное окна кюветы, выполненные в виде светоделительных пластин, установлены под углом 45^о относительно этой оси.The focusing lens, the entrance window of the cuvette and the collimating lens of the first additional channel, as well as the focusing lens, the exit window of the cuvette and the collimating lens of the second additional channel can be mounted on optical axes perpendicular to the longitudinal axis of the cuvette, and the entrance and exit windows of the cuvette, made in the form of beam-splitting plates mounted at an angle of 45 ^about relative to this axis.

Объемы между коллимирующей линзой основного измерительного канала, входным окном кюветы и фокусирующей линзой первого дополнительного канала, а также между коллимирующей линзой второго дополнительного канала, выходным окном кюветы и фокусирующей линзой основного измерительного канала могут быть выполнены в виде герметичных отсеков. The volumes between the collimating lens of the main measuring channel, the input window of the cuvette and the focusing lens of the first additional channel, and also between the collimating lens of the second additional channel, the output window of the cuvette and the focusing lens of the main measuring channel can be made in the form of sealed compartments.

Предлагаемое изобретение обеспечивает увеличение точности измерений, так как введение в конструкцию датчика первого дополнительного канала позволяет исключить влияние взаимной нестабильности мощности излучения лазеров и реализует возможность одновременности измерений на двух длинах волн. The present invention provides an increase in measurement accuracy, since the introduction of the first additional channel into the sensor design eliminates the influence of mutual instability of the laser radiation power and implements the possibility of simultaneous measurements at two wavelengths.

Предлагаемое изобретение позволяет также увеличить надежность измерений, так как введением в конструкцию датчика первого и второго дополнительного каналов обеспечивается контроль состояния рабочих поверхностей окон кюветы. The present invention also allows to increase the reliability of measurements, since the introduction of the first and second additional channels into the sensor design ensures the monitoring of the state of the working surfaces of the cell windows.

На чертеже представлена структурная схема волоконно-оптического датчика концентрации газа. The drawing shows a structural diagram of a fiber optic gas concentration sensor.

На чертеже показаны основной измерительный канал, включающий лазер 1 с подключенным к его входу модулятором 2, последовательно установленные и оптически сопряженные оптический соединитель 3, передающий волоконный световод 4, коллимирующую линзу 5, кювету 6 для газа с входным 7 и выходным 8 окнами, фокусирующую линзу 9, приемный волоконный световод 10, оптический соединитель 11, фотоприемник 12, выход которого электрически соединен с входом усилителя 13, первый и второй дополнительные каналы, каждый из которых включает последовательно установленные и оптически сопряженные соответственно лазеры 14 и 15 с подключенным к их электрическим входам модулятором 16, оптические соединители 17 и 18, передающие световоды 19 и 20, коллимирующие линзы 21 и 22, фокусирующие линзы 23 и 24, приемные волоконные световоды 25 и 26, оптические соединители 27 и 28, фотоприемники 29 и 30, выходы фотоприемников 29 и 30 соединены с входом общего для дополнительных каналов усилителя 31. Выходные электрические цепи первого и второго дополнительных каналов содержат фильтры 32 и 33 частотной селекции, входы которых соединены с общим для них выходом усилителя 31, и аналого-цифровые преобразователи 34 и 35, входы которых соединены соответственно с выходами фильтров 32 и 33 частотной селекции. Выходные электрические цепи основного измерительного канала содержат фильтры 36 и 37 частотной селекции, выходы которых соединены с общим для них входом усилителя 13, и аналого-цифровые преобразователи 38 и 39, входы которых соединены соответственно с выходами фильтров 36 и 37 частотной селекции, выходы аналого-цифровых преобразователей 38, 39, 34 и 35 подключены соответственно к входам 1-4 вычислительного устройства 40, выход которого соединен с входом индикатора 41. Кювета 6 для газа содержит герметичные отсеки 42 и 43. The drawing shows the main measuring channel, including a laser 1 with a modulator 2 connected to its input, sequentially mounted and optically conjugated optical connector 3, a fiber optic fiber 4 transmitting, a collimating lens 5, a gas cuvette 6 with input 7 and output 8 windows, a focusing lens 9, a receiving optical fiber 10, an optical connector 11, a photodetector 12, the output of which is electrically connected to the input of the amplifier 13, the first and second additional channels, each of which includes lasers 14 and 15 respectively optically conjugated with a modulator 16 connected to their electrical inputs, optical connectors 17 and 18, transmitting optical fibers 19 and 20, collimating lenses 21 and 22, focusing lenses 23 and 24, receiving fiber optical fibers 25 and 26, optical connectors 27 and 28, photodetectors 29 and 30, the outputs of photodetectors 29 and 30 are connected to the input of a common amplifier for additional channels 31. The output electrical circuits of the first and second additional channels contain frequency selection filters 32 and 33, the inputs of which are connected to a common for them, the output of the amplifier 31, and analog-to-digital converters 34 and 35, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the filters 32 and 33 of the frequency selection. The output electrical circuits of the main measuring channel contain frequency selection filters 36 and 37, the outputs of which are connected to the amplifier 13 input common to them, and analog-to-digital converters 38 and 39, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the frequency selection filters 36 and 37, the outputs of digital converters 38, 39, 34 and 35 are connected respectively to the inputs 1-4 of the computing device 40, the output of which is connected to the input of the indicator 41. The cell 6 for gas contains sealed compartments 42 and 43.

В качестве лазера 1 может быть применен, например, полупроводниковый лазер, работающий на длине волны, соответствующей линии поглощения исследуемого газа. В качестве лазеров 14 и 15 могут быть применены также полупроводниковые лазеры, работающие на длине волны вне линии поглощения исследуемого газа. В качестве передающего и приемного волоконных световодов могут быть использованы многомодовые волоконные световоды, выбираемые по принципу минимума потерь на длине волны, соответствующей линии поглощения газа. В качестве оптических элементов, перечисленных выше, могут быть использованы элементы модульного типа, применяемые в волоконно-оптических системах связи. В качестве фотоприемника могут быть использованы кремниевые или германиевые лавинные фотодиоды, например, типа ФДЛ-118, ФДЛ-119 и т.п. В качестве аналого-цифровых преобразователей и вычислительного устройства может быть применена стандартная вычислительная техника, например К 572 ПВ1, персональные компьютеры и т.п. As the laser 1, for example, a semiconductor laser operating at a wavelength corresponding to the absorption line of the test gas can be used. Semiconductor lasers operating at a wavelength outside the absorption line of the test gas can also be used as lasers 14 and 15. As the transmitting and receiving optical fibers, multimode optical fibers can be used, selected according to the principle of minimum losses at the wavelength corresponding to the gas absorption line. As the optical elements listed above, modular type elements used in fiber-optic communication systems can be used. As the photodetector, silicon or germanium avalanche photodiodes can be used, for example, of the type FDL-118, FDL-119, etc. As analog-to-digital converters and a computing device, standard computing equipment, for example, K 572 PV1, personal computers, etc., can be applied.

Волоконно-оптический датчик концентрации газа в режиме "измерение" работает следующим образом. Fiber optic gas concentration sensor in the "measurement" mode operates as follows.

В исходном состоянии лазер 15 и фотоприемник 30 обесточены. Излучение лазера 1, работающего на длине волны λ_г, совпадающий с центром линии поглощения исследуемого газа, модулируют модулятором 2 на частоте f₁. Одновременно излучение лазера 14, работающего на длине волны λ_о, лежащей вне области поглощения исследуемого газа, модулируют модулятором 16 на частоте f₂. Модулированные излучения лазеров 1 и 14 через соответственно оптические соединители 3 и 17, передающие волоконные световоды 4 и 19 попадают на коллимирующие линзы 5 и 21, которые формируют параллельные пучки света. Далее он попадает на входное окно 7, где делится на два потока с одинаковыми интенсивностями. Часть его (в которой присутствует излучение на длинах волн λ_г и λ_о) следует по пути основного измерительного канала, пройдя входное окно 7, если свет падает на него в направлении от линзы 5, либо отразившись от окна 7, если свет падает на него в направлении от линзы 21, и затем вдоль оси кюветы 6 через выходное окно 8, фокусирующую линзу 9, приемный волоконный световод 10 и оптический соединитель 11 попадает на фотоприемник 12. Другая часть (в которой также присутствует излучение на длинах волн λ_г и λ_о) следует по пути первого дополнительного канала, пройдя входное окно 7, если свет падает на него в направлении от линзы 21, либо отразившись от окна 7, если свет падает на него со стороны линзы 5, и затем через фокусирующую линзу 23, приемный волоконный световод 25 и оптический соединитель 27 попадает на фотоприемник 29. С выходов фотоприемников 12 и 29 электрические сигналы поступают соответственно на усилители 13 и 31, в полосе пропускания которых лежат частоты f₁ и f₂. Для основного измерительного канала сигналы с выхода усилителя 13 поступают на фильтры 36 и 37 частотной селекции, которые выделяют сигналы на частотах f₁ и f₂. Затем сигналы, оцифрованные в аналого-цифровых преобразователях 38 и 39, поступают на входы 1 и 2 вычислительного устройства 40. Для первого дополнительного канала сигналы с выхода усилителя 31 поступают на фильтры 32 и 33 частотной селекции, которые также выделяют сигналы соответственно на частотах f₁ и f₂. Затем сигналы, оцифрованные в аналого-цифровых преобразователях 34 и 35, поступают на входы 3 и 4 вычислительного устройства 40. В вычислительное устройство 40 производят определение концентрации С исследуемого газа в соответствии с алгоритмом
C

где u₁ и u₂ напряжения на входах соответственно 1 и 2 вычислительного устройства 40, пропорциональные мощностям излучений на длинах волн соответственно λ_г и λ_о, на выходе из кюветы 6; u₀₁ и u₀₂ напряжения на входах соответственно 3 и 4 устройства 40, пропорциональные мощностям излучений на длинах волн λ_г и λ_о, на входе кюветы 6, α_λг коэффициент поглощения исследуемого газа; L длина кюветы 6. Результаты измерений считываются с индикатора 41.In the initial state, the laser 15 and the photodetector 30 are de-energized. The radiation of a laser 1 operating at a wavelength of λ _g , which coincides with the center of the absorption line of the test gas, is modulated by modulator 2 at a frequency f ₁ . At the same time, the radiation of a laser 14 operating at a wavelength λ _о lying outside the absorption region of the test gas is modulated by a modulator 16 at a frequency f ₂ . The modulated emissions of the lasers 1 and 14 through the optical connectors 3 and 17, respectively, transmitting the

optical fibers

4 and 19 fall on the

collimating lenses

5 and 21, which form parallel light beams. Then it enters the input window 7, where it is divided into two streams with the same intensities. Part of it (in which there is radiation at wavelengths λ _g and λ _о ) follows the path of the main measuring channel, passing through the input window 7, if light falls on it in the direction from lens 5, or reflected from window 7, if light falls on it in the direction from the lens 21, and then along the axis of the cuvette 6 through the exit window 8, the focusing lens 9, the receiving fiber optic fiber 10 and the optical connector 11 are incident on the photodetector 12. Another part (in which there is also radiation at wavelengths λ _g and λ _о ) follows the path of the first additional channel having passed the input window 7, if the light falls on it in the direction from the lens 21, or reflected from the window 7, if the light falls on it from the side of the lens 5, and then through the focusing lens 23, the receiving optical fiber 25 and the optical connector 27 enters photodetector 29. From the outputs of the

photodetectors

12 and 29, the electrical signals are supplied respectively to amplifiers 13 and 31, in the passband of which are frequencies f ₁ and f ₂ . For the main measuring channel, the signals from the output of the amplifier 13 are supplied to the

frequency selection filters

36 and 37, which select the signals at frequencies f ₁ and f ₂ . Then, the signals digitized in analog-to-

digital converters

38 and 39 are fed to the inputs 1 and 2 of the computing device 40. For the first additional channel, the signals from the output of the amplifier 31 are fed to the frequency selection filters 32 and 33, which also select the signals respectively at frequencies f ₁ and f ₂ . Then, the signals digitized in analog-to-digital converters 34 and 35 are fed to the inputs 3 and 4 of the computing device 40. In the computing device 40, the concentration C of the test gas is determined in accordance with the algorithm
C

where u ₁ and u _{2 are the} voltages at the inputs 1 and 2 of the computing device 40, respectively, proportional to the radiation powers at wavelengths λ _g and λ _о , respectively, at the exit from the cell 6; u ₀₁ and u _{02 the} voltage at the inputs 3 and 4 of the device 40, respectively, proportional to the radiation powers at wavelengths λ _g and λ _о , at the input of the cell 6, α _{λ g} the absorption coefficient of the test gas; L the length of the cell 6. The measurement results are read from the indicator 41.

Волоконно-оптический датчик концентрации газа в режиме контроля рабочей поверхности входного окна 7 кюветы 6, соприкасающейся с объемом исследуемого газа, работает следующим образом. Fiber-optic gas concentration sensor in the control mode of the working surface of the inlet window 7 of the cuvette 6, in contact with the volume of the studied gas, works as follows.

В исходном состоянии лазер 15, фотоприемники 12 и 30 обесточены. Излучение лазера 1, модулированное модулятором 2 на частоте f₁, и излучение лазера 14, модулированное модулятором 16 на частоте f₂, через соответственно оптические соединители 3 и 17, передающие волоконные световоды 4 и 19, коллимирующие линзы 5 и 21 попадают на входное окно 7. Излучение лазера 1, пройдя затем герметичный отсек 42 и отразившись от окна 7, через линзу 23, приемный волоконный световод 25 и оптический соединитель 27 попадает на фотоприемник 29. Излучение лазера 14, пройдя через окно 7, через те же оптические элементы 23, 25 и 27, также попадает на фотоприемник 29. Наружную поверхность окна 7 кюветы 6 можно считать "эталонно" чистой, так как она находится в герметичном отсеке 42.In the initial state, the laser 15, the photodetectors 12 and 30 are de-energized. Laser radiation 1, modulated by a modulator 2 at a frequency f ₁ , and laser radiation 14, modulated by a modulator 16 at a frequency f ₂ , through optical connectors 3 and 17, respectively, transmitting optical fibers 4 and 19, collimating lenses 5 and 21 enter the input window 7 The radiation of the laser 1, then passing through the sealed compartment 42 and reflected from the window 7, through the lens 23, the receiving fiber optic fiber 25 and the optical connector 27 falls on the photodetector 29. The radiation of the laser 14, passing through the window 7, through the same optical elements 23, 25 and 27, also falls into the ph opriemnik 29. The outer surface 7 of the cuvette windows 6 can be considered "standard" clean, since it is located in a sealed compartment 42.

Поэтому мощность отраженного от ее поверхности излучения будет оставаться неизменной во времени. Внутренняя поверхность окна 7, соприкасающаяся с объемом исследуемого газа, может подвергаться загрязнению и, следовательно, мощность прошедшего через окно 7 света может уменьшаться со временем. Таким образом, при равенстве мощностей излучений, падающих на поверхности окна 7, и при их незагрязненности вычислительное устройство 40, определяющее логарифм отношения напряжений сигналов, поступающих на входы 3 и 4, будет давать нулевой результат, фиксируемый индикатором 41. Показания, отличающиеся от нулевого, будет свидетельствовать о загрязнении внутренней поверхности окна 7. Therefore, the power of radiation reflected from its surface will remain unchanged in time. The inner surface of the window 7 in contact with the volume of the test gas may be contaminated and, therefore, the power of the light transmitted through the window 7 may decrease with time. Thus, if the powers of the radiation incident on the surface of the window 7 are equal, and if they are not contaminated, the computing device 40, which determines the logarithm of the ratio of the voltage of the signals supplied to inputs 3 and 4, will give a zero result, fixed by indicator 41. Indications that differ from zero, will indicate contamination of the inner surface of the window 7.

Волоконно-оптический датчик концентрации газа в режиме контроля рабочей поверхности выходного окна 8 кюветы 6, соприкасающейся с объемом исследуемого газа, работает следующим образом. Fiber-optic gas concentration sensor in the control mode of the working surface of the output window 8 of the cuvette 6 in contact with the volume of the studied gas, works as follows.

В исходном состоянии фотоприемник 29, лазеры 1 и 14 обесточены. Излучение лазера 15, модулированное модулятором 16 на частоте f₂ через оптический соединитель 18, передающий волоконный световод 20, коллимирующую линзу 22 и герметичный отсек 43 попадает на выходное окно 8. Часть его, отразившись от "эталонно" чистой поверхности, через фокусирующую линзу 9, приемный волоконный световод 10 и оптический соединитель 11 попадает на фотоприемник 12. Затем электрический сигнал с его выхода, усиленный усилителем 13, через фильтр частотной селекции 37 и аналого-цифровой преобразователь 39 попадает на вход 2 вычислительного устройства 40. Другая часть излучения, пройдя через окно 8, фокусирующую линзу 24, приемный световод 26 и оптический соединитель 28, попадает на фотоприемник 30. Электрический сигнал с выхода фотоприемника 30, усиленный усилителем 31, через фильтр частотной селекции 33 и аналого-цифровой преобразователь 35 попадает на вход 4 вычислительного устройства 40. При незагрязненности поверхностей окна 8 вычислительное устройство 40, определяющее отношения напряжений сигналов, поступающих на входы 2 и 4, будет давать нулевой результат, фиксируемый индикатором 41. Показания индикатора 41, отличающиеся от нулевого, будут свидетельствовать о загрязнении внутренней поверхности окна 8 кюветы 6.In the initial state, the photodetector 29, the lasers 1 and 14 are de-energized. Laser radiation 15, modulated by a modulator 16 at a frequency f ₂ through an optical connector 18, transmitting a fiber optic fiber 20, a collimating lens 22 and a sealed compartment 43 enters the exit window 8. A part of it, reflected from the “reference” clean surface, through the focusing lens 9, the receiving fiber optical fiber 10 and the optical connector 11 enters the photodetector 12. Then the electric signal from its output, amplified by the amplifier 13, passes through the frequency selection filter 37 and the analog-to-digital converter 39 to the input 2 of the computing device trinity 40. Another part of the radiation, passing through the window 8, the focusing lens 24, the receiving fiber 26 and the optical connector 28, enters the photodetector 30. The electrical signal from the output of the photodetector 30, amplified by an amplifier 31, through a frequency selection filter 33 and an analog-to-digital converter 35 gets to the input 4 of the computing device 40. If the surfaces of the window 8 are not contaminated, the computing device 40, which determines the voltage ratios of the signals supplied to the inputs 2 and 4, will give a zero result, fixed by the indicator 41. The readings of indicator 41, other than zero, will indicate contamination of the inner surface of the window 8 of the cell 6.

Claims

1. A FIBER-OPTICAL GAS CONCENTRATION SENSOR, comprising a main measuring channel, including a laser with a modulator connected to its input, sequentially mounted and optically coupled optical connector, transmitting a fiber light guide, a collimating lens, a gas cell with input and output windows, a focusing lens, a receiving optical fiber, an optical connector, a photodetector, the output of which is electrically connected to the input of the amplifier, and an indicator, characterized in that the inputs installed on it are inserted de and the output of the cell, respectively, the first and second additional channels, each of which includes a sequentially mounted and optically coupled laser with a modulator connected to its input operating at a frequency different from the frequency of the modulator of the main measuring channel, an optical connector transmitting an optical fiber, collimating and focusing lenses, a receiving optical fiber, an optical connector and a photodetector, the outputs of the photodetectors of the first and second additional channels are electrically connected identical with the input of the amplifier common for additional channels of the amplifier, the outputs of the amplifier of the main measuring channel and the amplifier common for additional channels, are connected identical parallel electrical circuits, each of which consists of two frequency selection filters, the inputs of which are connected to the output of the corresponding amplifier common to them, and two analog-to-digital converters, the input of each of which is connected to the output of the corresponding frequency selection filter, the outputs of the analog-to-digital converters are connected to the four inputs of the computing device, the output of which is connected to the input of the indicator.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the focusing lens, the input window of the cuvette and the collimating lens of the first additional channel, as well as the focusing lens, the output window of the cuvette and the collimating lens of the second additional channel, are mounted on optical axes perpendicular to the longitudinal axis of the cuvette, and the entrance and exit windows of the cell, made in the form of beam splitting plates, are installed at an angle of 45 ^o relative to this axis.

3. The sensor according to claim 1, characterized in that the volumes between the collimating lens of the main measuring channel, the input window of the cell and the focusing lens of the first additional channel, and also between the collimating lens of the second additional channel, the output window of the cell and the focusing lens of the main measuring channel are sealed compartments.