RU206646U1

RU206646U1 - Газоанализатор растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора

Info

Publication number: RU206646U1
Application number: RU2020135307U
Authority: RU
Inventors: Артем Юрьевич Климчук; Алексей Алексеевич Абрикосов; Дмитрий Андреевич Легошин; Михаил Юрьевич Баланов; Леонид Михайлович Поспеев; Андрей Владимирович Селиханович; Иван Сергеевич Афонин
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-09-20

Abstract

Полезная модель относится к области оптических исследований, а именно к газоанализаторам и различным их аспектам. Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленной полезной модели, является повышение точности измерения. Другим техническим результатом является реализация газоанализатором своего назначения. Технический результат достигается за счет того, что обеспечивается газоанализатор растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащий размещенные в едином корпусе средство дегазации масла и обратного растворения газов в масло, выполненное с возможностью посредством масляного насоса принимать исследуемую порцию масла из внешнего объема, осуществлять ее дегазацию и сбрасывать порцию масла после обратного растворения в ней газов обратно во внешний объем, посредством первой газовой трубки с первым газовым клапаном, связанной с кюветой недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащей оппозитно расположенные оптическое окно для инфракрасного излучателя и инфракрасного приемника и сферическое зеркало, сконфигурированное таким образом, чтобы отражать пучок инфракрасного излучения с инфракрасного излучателя на инфракрасный приемник после прохождения упомянутого пучка внутри упомянутой кюветы; причем упомянутая первая газовая трубка связана со второй газовой трубкой, содержащей второй газовый клапан, которая связана с кюветой диодно-лазерного абсорбционного спектрометра, содержащей оппозитно расположенные первое сферическое зеркало и второе сферическое зеркало; причем первое сферическое зеркало содержит оптическое окно для волоконного коллиматора, а второе оптическое зеркало содержит оптическое окно для фотодиода; причем первое и второе сферические зеркала сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать многократное прохождение пучком лазерного излучения с волоконного коллиматора пути внутри кюветы диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и попадание его на упомянутый фотодиод; причем упомянутая кювета диодно-лазерного абсорбционного спектрометра посредством третьей газовой трубки, содержащей третий газовый клапан, через вакуумный насос связана с четвертой газовой трубкой, содержащей четвертый газовый клапан, связанной со средством дегазации масла и обратного растворения газов в масло; причем упомянутый инфракрасный излучатель посредством драйвера инфракрасного излучателя связан с блоком управления; причем упомянутый инфракрасный приемник посредством усилителя инфракрасного приемника связан с блоком управления; причем упомянутый волоконный коллиматор посредством волоконного каплера связан с несколькими лазерами, каждый из которых посредством соответствующего драйвера тока лазера и соответствующего контроллера температуры лазера связан с блоком управления; причем упомянутый фотодиод посредством усилителя фотодиода связан с блоком управления.

Description

[001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[002] Полезная модель относится к области оптических исследований, а именно к газоанализаторам и различным их аспектам.

[003] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[004] Из патентной заявки CN103411920 (Д1) известен портативный многокомпонентный онлайн-монитор газа, растворенного в трансформаторном масле. Множество полупроводниковых лазеров размещено в основном шасси, каждый полупроводниковый лазер соединен с контроллером полупроводникового лазера, каждый полупроводниковый лазер совместно соединен со схемой генерации сигнала и фотопереключателем 1*N, фотопереключатель 1*N соединен с выходным оптоволоконным соединителем на основном шасси, выходной оптоволоконный соединитель подключен к газовой абсорбционной ячейке с большим оптическим расстоянием через выходное оптическое волокно, газовая абсорбционная ячейка с большим оптическим расстоянием соединяется с входным оптическим волокном, другой конец входного оптического волокна соединен с входным оптоволоконным соединителем на основном шасси, входной оптоволоконный соединитель соединен с калибровочной абсорбционной ячейкой в основном шасси и фокусирующей линзой, инфракрасным фотоэлектрическим детектором, соединительный фиксатор усилителя и модуль управления сбором данных последовательно расположены на входном световом выходе калибровочной поглощающей ячейки. Согласно портативному многокомпонентному онлайн-монитору, потребность в безопасном мониторинге трансформатора удовлетворяется, и фактически реализуется высокочувствительный онлайн-мониторинг отказа трансформатора в реальном времени.

[005] Техническое решение, известное из Д1, может быть принято в качестве ближайшего аналога. Недостатками известного из Д1 аналога является низкая точность измерения.

[006] РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

[007] Технической проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является создание газоанализатора, обладающего повышенной точностью измерения. Другой технической проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является создание устройства, расширяющего арсенал технических средств определенного назначения, а именно - газоанализаторов растворенных в масле газов.

[008] Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленной полезной модели, является повышение точности измерения. Другим техническим результатом является реализация газоанализатором своего назначения.

[009] Технический результат достигается за счет того, что обеспечивается газоанализатор растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащий размещенные в едином корпусе средство дегазации масла и обратного растворения газов в масло, выполненное с возможностью посредством масляного насоса принимать исследуемую порцию масла из внешнего объема, осуществлять ее дегазацию и сбрасывать порцию масла после обратного растворения в ней газов обратно во внешний объем, посредством первой газовой трубки с первым газовым клапаном связанное с кюветой недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащей оппозитно расположенные оптическое окно для инфракрасного излучателя и инфракрасного приемника и сферическое зеркало, сконфигурированное таким образом, чтобы отражать пучок инфракрасного излучения с инфракрасного излучателя на инфракрасный приемник после прохождения упомянутого пучка внутри упомянутой кюветы; причем упомянутая первая газовая трубка связана со второй газовой трубкой, содержащей второй газовый клапан, которая связана с кюветой диодно-лазерного абсорбционного спектрометра, содержащей оппозитно расположенные первое сферическое зеркало и второе сферическое зеркало; причем первое сферическое зеркало содержит оптическое окно для волоконного коллиматора, а второе оптическое зеркало содержит оптическое окно для фотодиода; причем первое и второе сферические зеркала сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать многократное прохождение пучком лазерного излучения с волоконного коллиматора пути внутри кюветы диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и попадание его на упомянутый фотодиод; причем упомянутая кювета диодно-лазерного абсорбционного спектрометра посредством третьей газовой трубки, содержащей третий газовый клапан, через вакуумный насос связана с четвертой газовой трубкой, содержащей четвертый газовый клапан, связанной со средством дегазации масла и обратного растворения газов в масло; причем упомянутый инфракрасный излучатель посредством драйвера инфракрасного излучателя связан с блоком управления; причем упомянутый инфракрасный приемник посредством усилителя инфракрасного приемника связан с блоком управления; причем упомянутый волоконный коллиматор посредством волоконного каплера связан с несколькими лазерами, каждый из которых посредством соответствующего драйвера тока лазера и соответствующего контроллера температуры лазера связан с блоком управления; причем упомянутый фотодиод посредством усилителя фотодиода связан с блоком управления.

[0010] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Иллюстративные варианты осуществления настоящей полезной модели описываются далее подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, который включен в данный документ посредством ссылки, и на котором:

[0012] На фиг. 1 показана примерная принципиальная схема заявленного устройства.

[0013] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

[0014] Описанные в данном разделе возможные осуществления вариантов настоящей полезной модели представлены на неограничивающих объем правовой охраны примерах, применительно к конкретным вариантам осуществления настоящей полезной модели, которые во всех их аспектах предполагаются иллюстративными и не накладывающими ограничения. Альтернативные варианты реализации настоящей полезной модели, не выходящие за пределы объема ее правовой охраны, являются очевидными специалистам в данной области, имеющим обычную квалификацию, на которых эта полезная модель рассчитана.

[0015] В качестве примера, но не ограничения, на фиг. 1 показана примерная принципиальная схема заявленного газоанализатора растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора.

[0016] Предпочтительно, не ограничиваясь, заявленный газоанализатор (фиг. 1) используется в составе силовых трансформаторов для измерения газов, растворенных в трансформаторном масле. Наиболее типично такой газоанализатор 100 содержит размещенные в едином корпусе средство 101 дегазации масла и обратного растворения газов в масло, управляемое посредством блока управления 110 и выполненное с возможностью посредством масляного насоса 102 принимать исследуемую порцию масла из внешнего объема, осуществлять ее дегазацию посредством и сбрасывать порцию масла после обратного растворения в ней газов обратно во внешний объем, посредством первой газовой трубки 103 с первым газовым клапаном 1031 связанное с кюветой 104 недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащей оппозитно расположенные оптическое окно 1041 для инфракрасного излучателя 1042 и инфракрасного приемника 1043 и сферическое зеркало 1044, сконфигурированное таким образом, чтобы отражать пучок инфракрасного излучения с инфракрасного излучателя 1042 на инфракрасный приемник 1043 после прохождения упомянутого пучка внутри упомянутой кюветы 104; причем упомянутая первая газовая трубка 103 связана со второй газовой трубкой 105, содержащей второй газовый клапан 1051, которая связана с кюветой 106 диодно-лазерного абсорбционного спектрометра, содержащей оппозитно расположенные первое сферическое зеркало 1061 и второе сферическое зеркало 1061; причем первое сферическое зеркало 1061 содержит оптическое окно для волоконного коллиматора 1063, а второе сферическое зеркало 1062 содержит оптическое окно для фотодиода 1064; причем первое и второе сферические зеркала 1061, 1062 сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать многократное прохождение пучком лазерного излучения с волоконного коллиматора 1063 пути внутри кюветы 106 диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и попадание его на упомянутый фотодиод 1064; причем упомянутая кювета 106 диодно-лазерного абсорбционного спектрометра посредством третьей газовой трубки 107, содержащей третий газовый клапан 1071, через вакуумный насос 108 связана с четвертой газовой трубкой 109, содержащей четвертый газовый клапан 1091, связанной со средством 101 дегазации масла и обратного растворения газов в масло; причем упомянутый инфракрасный излучатель 1042 посредством драйвера 10421 инфракрасного излучателя связан с блоком управления 110; причем упомянутый инфракрасный приемник 1043 посредством усилителя 10431 инфракрасного приемника 1043 связан с блоком управления 110; причем упомянутый волоконный коллиматор 1063 посредством волоконного каплера 10631 связан с несколькими лазерами 10632, каждый из которых посредством соответствующего драйвера 10633 тока лазера и соответствующего контроллера 10634 температуры лазера связан с блоком управления 110; причем упомянутый фотодиод 1064 посредством усилителя фотодиода 10641 связан с блоком управления 110. При этом, не ограничиваясь, средство дегазации 101 представляет собой, например, средство дегазации, описанное в патенте США № 6,391,096 или описанное в патенте США № 10,429,371, которые таким образом включен в настоящее описание посредством ссылки.

[0017] Предпочтительно, не ограничиваясь недиспергирующий инфракрасный анализатор представляет собой герметичную металлическую емкость, в которой образована упомянутая кювета 104 содержащая оппозитно расположенные оптическое окно 1041 для инфракрасного излучателя 1042 и инфракрасного приемника 1043 и сферическое зеркало 1044, сконфигурированное таким образом, чтобы отражать пучок инфракрасного излучения с инфракрасного излучателя 1042 на инфракрасный приемник 1043 после прохождения упомянутого пучка внутри упомянутой кюветы 104. Предпочтительно, не ограничиваясь, упомянутый инфракрасный приемник 1043 представляет собой приемник с набором фильтров и является многоканальным устройством, обеспечивающим детектирование, например, не ограничиваясь, газа CO, для чего снабжен оптическим фильтром с центральной длиной волны 4,66 мкм, а также обеспечивающим детектирование, например, не ограничиваясь, газа СО₂, для чего снабжен оптическим фильтром с центральной длиной волны 4,45 мкм. Предпочтительно, не ограничиваясь, в упомянутом инфракрасном приемнике 1043 может быть использован опорный канал с фильтром с длиной волны 3,95 мкм, так как в данном диапазоне отсутствуют поглощения газами ИК-излучения. Предпочтительно, не ограничиваясь, упомянутый приемник 1043 снабжен усилителем 10431, обеспечивающим усиление сигнала со всех каналов детектора 1043 до значений динамического диапазона АЦП блока управления 110 для их дальнейшей оцифровки. При этом в качестве примера, но не ограничения, в качестве приемника 1043 используется пироэлектрический детектор, обеспечивающий требуемое быстродействие для детектирования модулированного излучения до 20 Гц. Предпочтительно, не ограничиваясь, инфракрасный приемник 1043 вместо набора фильтров может быть снабжен перестраиваемым напряжением фильтром Фабри-Перо, что обеспечивает большую стабильность, чувствительность и меньшую зависимость от внешних воздействий, а также обеспечивает измерение оптической мощности в широком диапазоне длин волн. Предпочтительно, не ограничиваясь, упомянутый инфракрасный излучатель 1042 запитан от драйвера 10421, обеспечивающего модуляцию его тока по гармоническому закону в диапазоне от 1 до 50 Гц. Предпочтительно, не ограничиваясь, диаметр упомянутого сферического зеркала 1044 выбирается в пределах от 20 мм до 100 мм, что обусловлено тем, что чем больше диаметр зеркала, тем обеспечивается менее плотный паттерн отраженных лучей, причем чем менее плотный паттерн отраженных лучшей обеспечен, тем меньше интерференция соседних пятен, причем, чем меньше интерференция соседних пятен, тем меньше возникает интерференционных шумов, ограничивающих чувствительность измерения. Предпочтительно, не ограничиваясь, расстояние между центром зеркала 1044 и центром оптического окна 1041 составляет от 30 мм до 200 мм. Предпочтительно, не ограничиваясь, зеркало 1044 выполнено из кварцевого стекла, сапфира или любых подобных пригодных материалов, прозрачных в диапазоне 1,53-1,68 мкм. При этом предпочтительно, не ограничиваясь, на внутреннюю поверхность зеркала 1044 нанесено металлическое покрытие из алюминия или золота. Предпочтительно, не ограничиваясь, упомянутое оптическое окно 1041 выполнено прозрачным в диапазоне 4-5 мкм, например, не ограничиваясь, из сапфира или CaF₂. При этом, не ограничиваясь, кювета 104 может быть снабжена нагревательным элементом 111, управляемым контроллером 112 температур кювет по обратной связи с блоком управления 110 с датчика 113 температуры кюветы 104, размещаемым внутри кюветы 104. Упомянутый нагревательный элемент 111 служит для стабилизации температуры внутри кюветы 104, что может быть полезным в связи с тем, что линии поглощения газов имеют температурную зависимость. Предпочтительно, не ограничиваясь, кювета 104 также снабжена датчиком 114 давления, служащим для контроля давления внутри кюветы 104, что может быть полезным в связи с тем, что линии поглощения газов также имеют зависимость от давления, а также указанный датчик 114 давления может быть использован для управления по обратной связи с блоком управления 110 упомянутыми газовыми клапанами 1031, 1051, 1071 и 1091.

[0018] Предпочтительно, не ограничиваясь, диодно-лазерный абсорбционный спектрометр представляет собой герметичную металлическую емкость, в которой образована упомянутая кювета 106, содержащая оппозитно расположенные первое сферическое зеркало 1061 и второе сферическое зеркало 1061; причем первое сферическое зеркало 1061 содержит оптическое окно для волоконного коллиматора 1063, а второе оптическое зеркало 1062 содержит оптическое окно для фотодиода 1064; причем первое и второе сферические зеркала 1061, 1062 сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать многократное прохождение пучком лазерного излучения с волоконного коллиматора 1063 пути внутри кюветы 106 диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и попадание его на упомянутый фотодиод 1064. Предпочтительно, не ограничиваясь, волоконный коллиматор 1063 совместно с волоконным каплером N*1 10631, на вход которого поступает лазерное излучение ближнего ИК-диапазона от лазеров 10632, является источником излучения для канала детектирования методом диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии. Предпочтительно, не ограничиваясь, первое и второе сферические зеркала 1061, 1062 выполнены с возможностью многократного прохождения упомянутого пучка инфракрасного излучения ближнего ИК-диапазона внутри полости и его выхода за пределы полости в направлении фотодиода 1064, регистрирующего лазерное излучение ближнего ИК-диапазона. При этом фотодиод 1064 снабжен усилителем 10641, обеспечивающим усиление сигнала до значений динамического диапазона АЦП блока управления 110. При этом, не ограничиваясь, длины волн лазеров соответствуют линиям поглощения измеряемых газов. При этом, не ограничиваясь, лазеры 10632 состоят из непосредственно лазерного кристалла, элемента Пельтье, обеспечивающего стабилизацию температуры лазерного кристалла, термистора, оптического одномодового волокна и необязательно из оптического изолятора, обеспечивающего уменьшение обратной засветки лазерного кристалла отраженным от оптических элементов излучением. В качестве примера, но не ограничения, при этом для детектирования газов CH₄, C₂H₄, C₂H₆ предпочтительно используется лазер 10632 с длиной волны излучения 1680 нм, а для C₂H₂– с длиной волны излучения в диапазоне 1530-1535 нм. Предпочтительно волоконный каплер 10631 представляет собой волоконный каплер N*1 и служит для объединения пучков ИК-излучения ближнего диапазона от лазеров 10632 в один и соединен с упомянутым коллиматором 1063, коллимирующим излучение и направляющим его в полость кюветы 106, причем соединение волоконного коллиматора 1063, волоконного каплера 10631 и лазеров 10632 предпочтительно обеспечивается посредством оптических одномодовых волокон. При этом специалисту в данной области техники, обладающему обычными знаниями, на которого рассчитана заявленная полезная модель, должно быть очевидно, что в составе заявленного устройства могут быть использованы лазеры 10632 с различными длинами волн излучения, выбор которых обусловлен необходимостью детектирования определенного газа. Лазер 10632 предпочтительно, не ограничиваясь, запитан от соответствующего связанного с блоком управления 110 драйвера 10633 тока лазера, используемого для подачи тока накачки на лазер 10632. При этом, не ограничиваясь, токи накачки лазеров 10632 модулированы трапециевидными или треугольными импульсами тока длительностью от 100 мкс до 100 мс, а модуляция соответствующего тока накачки обеспечивает модуляцию длины волны соответствующего лазера. Предпочтительно, не ограничиваясь, лазер 10632 может быть снабжен связанным с блоком управления 110 контроллером 10634 температуры лазера, обеспечивающим установление рабочей температуры лазерного кристалла. При этом, не ограничиваясь, температура лазерного кристалла определяет длину волны излучения лазера и подобрана таким образом, чтобы при модуляции тока накачки длина волны лазера менялась около линии поглощения того или иного детектируемого газа. Так, например, не ограничиваясь, для детектирования газов CH₄, C₂H₄ и C₂H₆ может быть использован только один лазер 10632, но для детектирования каждого газа будет подобрана собственная рабочая температура лазерного кристалла. При этом упомянутый контроллер 10634 температуры так же может быть использован для стабилизации температуры лазерного кристалла, так как нестабильность температуры может привести к нестабильности длины волны излучения лазера 10632. Предпочтительно, не ограничиваясь, упомянутые первое и второе сферические зеркала 1061, 1062 при этом образуют многопроходную кювету Эриотта для канала детектирования методом диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии с числом проходов от 10 до 100. Предпочтительно, не ограничиваясь, диаметры упомянутых сферических 1061, 1062 выбираются в пределах от 20 мм до 100 мм, что обусловлено тем, что чем больше диаметр зеркала, тем обеспечивается менее плотный паттерн отраженных лучей, причем чем менее плотный паттерн отраженных лучшей обеспечен, тем меньше интерференция соседних пятен, причем, чем меньше интерференция соседних пятен, тем меньше возникает интерференционных шумов, ограничивающих чувствительность измерения. Предпочтительно, не ограничиваясь, расстояние между центрами зеркал 1061, 1062 составляет от 30 мм до 200 мм. Предпочтительно, не ограничиваясь, зеркала 1061, 1062 выполнены из кварцевого стекла, сапфира или любых подобных пригодных материалов, прозрачных в диапазоне 1,53-1,68 мкм, при этом предпочтительно, не ограничиваясь, на внутреннюю поверхность зеркал 1061, 1062 нанесено металлическое покрытие из алюминия или золота, причем, не ограничиваясь, упомянутые окна 1063, 1064 выполнены прозрачными в диапазоне 4-5 мкм, например, не ограничиваясь, из сапфира или CaF₂. При этом необязательно кювета 106 также снабжена входным оптическим клином 115 и выходным оптическим клином 116, которые служат для уменьшения нежелательной интерференции между гранями зеркал 1061, 1062 и могут быть выполнены круглого, прямоугольно или иного сечения и изготовлены из материала, предпочтительно прозрачного в диапазоне 1,53-1,68 мкм, например, не ограничиваясь, из кварца. При этом, не ограничиваясь, кювета 106 может быть снабжена нагревательным элементом 117, управляемым контроллером 112 температуры кювет по обратной связи с блоком управления 110 с датчика 118 температуры кюветы 106, размещаемым внутри кюветы 106. Упомянутый нагревательный элемент 117 служит для стабилизации температуры внутри кюветы 106, что может быть полезным в связи с тем, что линии поглощения газов имеют температурную зависимость.

[0019] Предпочтительно, не ограничиваясь, корпус заявленного устройства выполнен из стали, алюминия или пластмассы, а его форма позволяет обеспечить размещение упомянутых элементов заявленной полезной модели внутри, обеспечив их конструктивное единство.

[0020] При этом специалисту в данной области техники, обладающему обычными знаниями, на которого рассчитана настоящая полезная модель, должно быть очевидно, что заявленное устройство может использовано не только для детектирования растворенных в трансформаторном масле газов, но и для детектирования газов в других устройствах и системах, а также для детектирования газа в пространстве, а назначение и функция такого газоанализатора будут обусловлены, собственно, выбором характеристик соответствующих лазеров 10632 и характеристиками инфракрасного приемника 1043, а вместо средства 101 дегазации масла и масляного насоса 102, может быть использован насос, обеспечивающий обновление газовой пробы внутри кюветы (например, не ограничиваясь, мембранный насос).

[0021] Заявленное устройство на неограничивающем примере газоанализатора растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора для растворенного в трансформаторном масле газа работает следующим образом. Перед вводом устройства в эксплуатацию единожды измерительные объемы, образованные кюветами 104, 106 вакуумируются, для чего, например, не ограничиваясь, газовая трубка 109 после вакуумного насоса 108 может быть соединена с газовой трубкой 119 с газовым клапаном 1191, а процесс вакуумирования объемов заключается в следующем: закрывают газовые клапаны 1031 и 1091, оставляя остальные газовые клапаны открытыми; обеспечивают сброс в атмосферу любых газов, содержащихся в устройстве через газовый клапан 1191, что может быть проконтролировано, например, не ограничиваясь, с помощью датчика 114 давления, причем сброс газа может производиться любыми известными из уровня техники средствами, например, не ограничиваясь, вакуумным насосом 108; после завершения процесса вакуумирования газовый клапан 1191 закрывают и больше в процессе эксплуатации устройства не открывают. На первой стадии измерения растворенных в масле газов осуществляют дегазацию газовой пробы для чего закрывают все газовые клапаны и посредством масляного насоса 102 закачивают порцию масла в средство 101 дегазации где посредством осуществляют его дегазацию. Далее осуществляют измерение в канале недиспергирующего анализатора для чего открывают газовый клапан 1031 и после достижения требуемого давления (например, не ограничиваясь, в 1 атм.) внутри кюветы 104 закрывают газовый клапан 1031 и осуществляют процесс измерения, который в целом характеризуется следующим. После попадания газовой пробы (газа или смеси газов) в измерительный объем кюветы 104 газ подвергается облучению среднего ИК-диапазона. Пучок ИК-излучения среднего диапазона от инфракрасного излучателя 1042 проходит внутри кюветы 104 двойной путь, благодаря отражению от сферического зеркала 1044, после чего попадает на инфракрасный приемник 1043, сигнал с которого, усиленный упомянутым усилителем 10431, подается на вход блока управления 110, содержащего, как правило, но не ограничение, микроконтроллер, совокупность ЦАП и АЦП и память. После завершения процесса измерения в канале недиспергирующего анализатора осуществляют измерение в канале диодно-лазерного абсорбционного спектрометра для чего открывают газовый клапан 1051 после чего упомянутая газовая проба частично поступает в кювету 106, измерение в которой проводится при пониженном давлении в целом следующим образом. Пучок ИК-излучения ближнего диапазона подается от коллиматора 1063 и проходит многократно внутри кюветы 106 между оппозитными первым и вторым сферическими зеркалами 1061, 1062, после чего попадает на фотодиод 1064, сигнал с которого, усиленный упомянутым усилителем 10641 подается на вход упомянутого блока управления 110. После завершения измерения в канале диодно-лазерного абсорбционного спектрометра обеспечивают обратное растворение газов в порции масла, содержащейся в средстве 101 дегазации, для чего открывают клапаны 1071 и 1091 и включают вакуумный насос 108 для перекачивания подвергнутой измерению газовой пробы в средство 101, после чего выполняют процедуру растворения газовой пробы в порции масла и сброс масла обратно во внешний объем. При этом посредством блока управления 110 может быть как выполнена передача данных для анализа на внешнее компьютерное устройство, так и осуществлена обработка входных сигналов с целью выявления различий между начальными и измеренными мощностями ИК-излучений. При этом при наличии в газовой пробе детектируемых газов измеренная мощность ИК-излучения будет отличаться от начальной мощности этого ИК-излучения, что обусловлено эффектом поглощения ИК излучения молекулами детектируемого газа, колебания которых при поглощении возбуждаются, при этом частота колебаний является характерной чертой той или иной молекулы, не зависящей от условий среды, что позволяет детектировать тот или иной газ в кювете.

[0022] Настоящее описание заявленной полезной модели демонстрирует лишь частные варианты осуществления и не ограничивает иные варианты реализации заявленной полезной модели, поскольку возможные иные альтернативные варианты осуществления заявленной полезной модели, не выходящие за пределы объема информации, изложенной в настоящей заявке, должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, имеющим обычную квалификацию, на которого рассчитана заявленная полезная модель.

Claims

1. Газоанализатор растворенных в масле газов на основе диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащий размещенные в едином корпусе средство дегазации масла и обратного растворения газов в масло, выполненное с возможностью посредством масляного насоса принимать исследуемую порцию масла из внешнего объема, осуществлять ее дегазацию и сбрасывать порцию масла после обратного растворения в ней газов обратно во внешний объем, посредством первой газовой трубки с первым газовым клапаном, связанной с кюветой недиспергирующего инфракрасного анализатора, содержащей оппозитно расположенные оптическое окно для инфракрасного излучателя и инфракрасного приемника и сферическое зеркало, сконфигурированное таким образом, чтобы отражать пучок инфракрасного излучения с инфракрасного излучателя на инфракрасный приемник после прохождения упомянутого пучка внутри упомянутой кюветы; причем упомянутая первая газовая трубка связана со второй газовой трубкой, содержащей второй газовый клапан, которая связана с кюветой диодно-лазерного абсорбционного спектрометра, содержащей оппозитно расположенные первое сферическое зеркало и второе сферическое зеркало; причем первое сферическое зеркало содержит оптическое окно для волоконного коллиматора, а второе оптическое зеркало содержит оптическое окно для фотодиода; причем первое и второе сферические зеркала сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать многократное прохождение пучком лазерного излучения с волоконного коллиматора пути внутри кюветы диодно-лазерного абсорбционного спектрометра и попадание его на упомянутый фотодиод; причем упомянутая кювета диодно-лазерного абсорбционного спектрометра посредством третьей газовой трубки, содержащей третий газовый клапан, через вакуумный насос связана с четвертой газовой трубкой, содержащей четвертый газовый клапан, связанной со средством дегазации масла и обратного растворения газов в масло; причем упомянутый инфракрасный излучатель посредством драйвера инфракрасного излучателя связан с блоком управления; причем упомянутый инфракрасный приемник посредством усилителя инфракрасного приемника связан с блоком управления; причем упомянутый волоконный коллиматор посредством волоконного каплера связан с несколькими лазерами, каждый из которых посредством соответствующего драйвера тока лазера и соответствующего контроллера температуры лазера связан с блоком управления; причем упомянутый фотодиод посредством усилителя фотодиода связан с блоком управления.

2. Газовый анализатор по п. 1, характеризующийся тем, что сферические зеркала кюветы диодно-лазерного абсорбционного спектрометра образуют кювету Эриотта для канала детектирования методом диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии с использованием излучения ближнего ИК-диапазаона.

3. Газовый анализатор по п. 1, характеризующийся тем, что диаметр сферических зеркал составляет от 20 мм до 100 мм.

4. Газовый анализатор по п. 1, характеризующийся тем, что расстояние между центрами сферических зеркал кюветы диодно-лазерного абсорбционного спектрометра составляет от 30 мм до 200 мм; и расстояние между центрами оптического окна и сферического зеркала кюветы недиспергирующего инфракрасного анализатора составляет от 30 мм до 200 мм.

5. Газовый анализатор по п. 1, отличающийся тем, что кюветы содержат управляемые нагревательные элементы для стабилизации температур внутри кювет.

6. Газовый анализатор по п. 1, отличающийся тем, что кювета диодно-лазерного абсорбционного спектрометра дополнительно содержит входной оптический клин и выходной оптический клин.

7. Газовый анализатор по п. 6, характеризующийся тем, что упомянутые клинья выполнены из материала, прозрачного в диапазоне 1,53-1,68 мкм, например, из кварца.

8. Газовый анализатор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик давления внутри кюветы недиспергирующего инфракрасного анализатора.

9. Газовый анализатор по любому из пп. 1-8, характеризующийся тем, что сферические зеркала выполнены из чего-либо: кварцевое стекло, сапфир, другой подобный пригодный материал, прозрачный в диапазоне 1,53-1,68 мкм.

10. Газовый анализатор по п. 9, характеризующийся тем, что на внутреннюю поверхность зеркал нанесено металлическое покрытие из алюминия или золота, при этом заведение и выход ИК-излучения из кювет осуществляется посредством оптических окон.

11. Газовый анализатор по любому из пп. 1-8, характеризующийся тем, что сферические зеркала выполнены прозрачными в диапазоне 4-5 мкм и не содержат окон для заведения и выхода ИК-излучения.

12. Газовый анализатор по п. 11, характеризующийся тем, что сферические зеркала выполнены из сапфира или CaF₂.