RU2082960C1

RU2082960C1 - Laser gas analyzer

Info

Publication number: RU2082960C1
Application number: RU94009861A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Игнатьев; М.А. Бублик; С.Б. Королев; А.В. Выговский
Original assignee: Научно-исследовательский институт импульсной техники
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: check of harmful substances contained in air. SUBSTANCE: laser gas analyzer has laser gaseous-discharge tube, beam former manufactured in the form of diffraction grating on piezocorrector which are positioned in tangential unit coupled to stepping motor, optico-acoustic cell, bench mark dish, measuring and background microphone and two pyrotechnical pickups connected via analog-to-digital converter and matching unit to input of personal computer. EFFECT: enhanced functional efficiency. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля вредных веществ, содержащихся в воздухе. Перечни вредных веществ в воздухе рабочей или жилой зоны насчитывают сотни веществ, оказывающих воздействие на организм человека. The present invention relates to measuring technique and is intended to control harmful substances contained in the air. The lists of harmful substances in the air of a working or residential area include hundreds of substances that affect the human body.

Известно множество приборов, например [1] служащий для контроля состава воздуха с помощью различных методов измерений: химикоаналитического, хроматографического, кулонометрического и т.д. Одним из наиболее пригодных для выполнения оперативных измерений с возможностью контроля большого числа вредных веществ является метод с использованием поглощения ИК-излучения. Many instruments are known, for example, [1] serving to control the composition of air using various measurement methods: chemical analytical, chromatographic, coulometric, etc. One of the most suitable for performing operational measurements with the ability to control a large number of harmful substances is a method using infrared absorption.

Известны газоанализаторы типа ГИАМ [2] предназначенные для регистрации одного из следующих газов: CO, CO₂, CH₄, SO₂, NO. В качестве источников ИК-излучения в них используются нити накаливания (лампы), имеющие сплошной спектр излучения. Для выделения спектрального диапазона, отвечающего спектру поглощения исследуемого вещества, используются светофильтры. Измерения ведутся с использованием сравнительной кюветы с эталонным газом. Прерывистый световой поток поочередно направляется на рабочую и сравнительную кюветы, проходя через которые он (световой поток) регистрируется оптикоакустическим детектором, наполненным измеряемым газом. По разнице сигналов с детекторов определяется концентрация исследуемого вещества в воздухе.Known gas analyzers of the type GIAM [2] designed to register one of the following gases: CO, CO ₂ , CH ₄ , SO ₂ , NO. As sources of infrared radiation, they use incandescent filaments (lamps) having a continuous spectrum of radiation. To select the spectral range corresponding to the absorption spectrum of the test substance, light filters are used. The measurements are carried out using a comparative cuvette with a reference gas. Intermittent luminous flux is alternately directed to the working and comparative cuvettes, passing through which it (luminous flux) is recorded by an optical-acoustic detector filled with the measured gas. The difference in the signals from the detectors determines the concentration of the test substance in the air.

Приборы подобного типа, обладая хорошей оперативностью (время установления показаний примерно 10 с), не позволяют вести одновременную (в одной пробе) регистрацию больше одного компонента загрязняющих веществ. Devices of this type, possessing good efficiency (the time for establishing readings of about 10 s), do not allow simultaneous (in one sample) registration of more than one component of pollutants.

Известен универсальный газовый монитор 1302 фирмы Брюль и Къер [3] позволяющий вести одновременную регистрацию до пяти примесей в одной пробе воздуха. В качестве источника ИК-излучения в приборе используется нить накаливания. Изменение спектра ИК-излучения, попадающего в чувствительный объем оптико-акустической ячейки, приводится автоматически в процессе измерений с помощью набора узкополосных светофильтров, установленных на вращающемся диске. Проба воздуха заполняет объем оптико-акустической ячейки. На время проведения замера, вход и выход ячейки перекрывается от наружного воздуха. С помощью микрофонов измеряют амплитуду колебаний давления, возникающего в ячейке при поглощении прерывистого светового потока исследуемой пробой. Измерения выполняются для каждого светофильтра. Полное время измерения одной пробы составляет примерно 2 мин. По результатам измерений определяется концентрация до пяти примесей в одной пробе. Управление работой прибора и обработка результатов измерений приводится с помощью встроенного процессора. Поставляемой отдельно набор из двух 2-х сменных узкополосных светофильтров позволяет проводить регистрацию большого числа примесей, поглощающих ИК-излучение. Однако прибор позволяет выполнять измерения лишь при априорно известном составе загрязнителей. В противном случае перекрытие полос поглощения различных веществ не позволяет получить адекватную информацию о составе вредных веществ в воздухе. Known universal gas monitor 1302 firm Bruhl and Kjерr [3] allows simultaneous registration of up to five impurities in one air sample. The device uses an incandescent filament as a source of infrared radiation. The change in the spectrum of infrared radiation falling into the sensitive volume of the optical-acoustic cell is automatically provided during measurements using a set of narrow-band light filters mounted on a rotating disk. A sample of air fills the volume of the optical-acoustic cell. At the time of the measurement, the input and output of the cell is blocked from the outside air. With the help of microphones, the amplitude of the pressure fluctuations arising in the cell during the absorption of intermittent light flux by the sample under study is measured. Measurements are taken for each filter. The total measurement time for one sample is approximately 2 minutes. According to the measurement results, the concentration of up to five impurities in one sample is determined. Management of the device and the processing of measurement results is provided using the built-in processor. A separately supplied set of two 2 interchangeable narrow-band filters allows the registration of a large number of impurities that absorb infrared radiation. However, the device allows measurements to be made only with an a priori known composition of pollutants. Otherwise, the overlap of the absorption bands of various substances does not allow to obtain adequate information on the composition of harmful substances in the air.

Наиболее близким к предлагаемому решению является лазерный газоанализатор, описанный в [4] и содержащий лазерную газоразрядную трубку, к которой подключен источник высоковольтного напряжения и блок охлаждения, расположенные на одной оптической оси, блок формирования луча и оптико-акустическую ячейку, к которой подключены блок забора воздуха, измерительный микрофон и пироэлектрический датчик, аналого-цифровой преобразователь, подключенный через блок сопряжения и блок ввода и вывода данных с входом персональной электронно-вычислительной машины. Выход которой через блок сопряжения соединен со входом блока управления. Использование лазерного источника ИК-излучения позволяет реализовать в приборе высокое спектральное разрешение примерно (10-20 нм). Регистрация поглощения в исследуемом газе осуществляется при помощи оптико-акустической ячейки. Газоанализатор состоит из трех основных частей: источника перестраиваемого ИК-излучения, оптико-акустической ячейки (ОАЯ), системы регистрации и обработки информации. В устройстве [4] блок формирования луча выполнен в виде оптически связанных модулятора, формирователя, зеркала, фокусирующей линзы и дифракционной решетки. Выбранной в приборе способ перестройки длины волны лазерного излучения с использованием дифракционной решетки и поворотного зеркала позволяет реализовать выделение 36 линий излучения. Идентификация линий излучения проводится только при настройке прибора. При поглощении излучения в исследуемом газе, заполняющем ОАЯ, в ней формируется акустическая волна, регистрируемая конденсаторным микрофоном. Сигналы с микрофона и пироэлектрического приемника излучения, регистрирующего мощность лазерного излучения, подаются на вход двухканальной системы регистрации, состоящей из двух синхронных детекторов. Аналоговая запись регистрируемых сигналов ведется с помощью самописца. Информация может быть считана при помощи цифрового вольтметра и ЭВМ. Closest to the proposed solution is a laser gas analyzer described in [4] and containing a laser gas discharge tube to which a high-voltage voltage source and a cooling unit are located, located on the same optical axis, a beam-forming unit, and an optical-acoustic cell to which a sampling unit is connected air, a measuring microphone and a pyroelectric sensor, an analog-to-digital converter connected via a pairing unit and a data input and output unit with a personal electronic computer input oh car. The output of which through the interface unit is connected to the input of the control unit. Using a laser source of infrared radiation allows you to implement a high spectral resolution of approximately (10-20 nm) in the device. Registration of absorption in the test gas is carried out using an optical-acoustic cell. The gas analyzer consists of three main parts: a tunable infrared radiation source, an optical-acoustic cell (OAI), and an information recording and processing system. In the device [4], the beam forming unit is made in the form of optically coupled modulator, shaper, mirror, focusing lens and diffraction grating. The method of tuning the wavelength of laser radiation selected in the device using a diffraction grating and a rotary mirror allows the selection of 36 emission lines. Identification of emission lines is carried out only when setting up the device. When radiation is absorbed in the test gas filling the OAI, an acoustic wave is generated in it, recorded by a condenser microphone. The signals from the microphone and the pyroelectric radiation detector, which records the power of the laser radiation, are fed to the input of a two-channel registration system consisting of two synchronous detectors. Analogue recording of recorded signals is carried out using a recorder. Information can be read using a digital voltmeter and computer.

Недостатками прототипа являются ограниченное число линий излучения, что влияет на многокомпонентность в одной пробе воздуха, и отсутствие контроля за длиной волны излучения. The disadvantages of the prototype are the limited number of emission lines, which affects the multicomponent nature of a single air sample, and the lack of control over the radiation wavelength.

Задачей изобретения является обеспечение экспрессного многокомпонентного анализа состава воздуха по вредным веществам с высокой точностью. The objective of the invention is the provision of rapid multicomponent analysis of the composition of air by harmful substances with high accuracy.

Эта задача в устройстве, содержащем лазерный газоанализатор, содержащем лазерную газоразрядную трубку, к которой подключен источник высоковольтного напряжения и блок охлаждения, расположенные на одной оптической оси блок формирования луча, выполненный в виде дифракционной решетки на пьезокорректоре, и оптико-акустическую ячейку, к которой подсоединены блок забора воздуха и измерительный микрофон, пироэлектрический датчик, подключенный через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок сопряжения ко входе ПЭВМ, решается за счет того, что газоанализатор дополнительно содержит фоновый микрофон, расположенные на одной оптической оси реперную кювету и дополнительный пироэлектрический датчик, подключенный аналогично основному пироэлектрическому датчику, а также дифференциальный усилитель, в блоке формирования луча дифракционная решетка и пьезокорректор расположены в тангенциальном узле, связанном с шаговым двигателем, причем выходы измерительного и фонового микрофонов подключены через дифференциальный усилитель к АЦП, выхода блока управления соединены с соответствующими входами пьезокорректора и шагового двигателя блока формирования луча, выход персональной ЭВМ через блок сопряжения соединен с блоком управления. This task is in a device containing a laser gas analyzer containing a laser gas discharge tube to which a high-voltage voltage source and a cooling unit are connected, a beam forming unit arranged on the same optical axis as a diffraction grating on a piezoelectric corrector, and an optical-acoustic cell to which are connected air intake unit and a measuring microphone, a pyroelectric sensor connected through a series-connected analog-to-digital converter and a pairing unit to the PE input M, is solved due to the fact that the gas analyzer additionally contains a background microphone, a reference cell located on the same optical axis and an additional pyroelectric sensor connected similarly to the main pyroelectric sensor, as well as a differential amplifier, in the beam forming unit, the diffraction grating and piezoelectric corrector are located in the tangential unit, associated with a stepper motor, and the outputs of the measuring and background microphones are connected through a differential amplifier to the ADC, the output of the control unit Nia connected to respective inputs of the stepper motor pezokorrektora and beamforming unit, the output of a personal computer through the interfacing unit is connected to the control unit.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое выполнение блока формирования луча позволяет иметь большой (до 70 линий ИК-излучения) набор длин волн с фиксированной и контролируемой длиной волны (многокомпонентность и точность); программное обеспечение и банк данных, используемые в ПЭВМ и связь его через блок сопряжения и блок управления со всеми датчиками газоанализатора, обеспечивает оперативность коррекции ухода параметров и обработки информации. The essence of the invention lies in the fact that the proposed implementation of the beam forming unit allows you to have a large (up to 70 lines of infrared radiation) set of wavelengths with a fixed and controlled wavelength (multi-component and accuracy); the software and the data bank used in the PC and its communication through the interface unit and the control unit with all the sensors of the gas analyzer ensures the speed of correction of the parameters and processing of information.

На чертеже представлена структурная схема газоанализатора. Он содержит лазерную газоразрядную трубку ЛГРТ 1 (CO₂-лазер), высоковольтный блок питания 2 ЛГРТ, блок охлаждения 3 служит для охлаждения ЛГРТ, диафрагма 4 регулирует мощность излучения, дифракционная решетка 5, поворот которой меняет длины волны излучения, пьезокорректор 6 компенсирует температурную нестабильность, тангенциальный блок 7, продольное перемещение которого на 20 мм приводит к повороту дифракционной решетки 5 на 14^o, шаговый двигатель 8 осуществляет перемещение тангенциального блока 7, зеркала 9, направляющие ИК-излучение на входное окно АОЯ, элементы 4, 5, 6, 7, 8 и 9 составляют блок формирования луча 26, пироэлектрический датчик 10, на который попадает ИК-излучение, частично отраженное от входного окна ОАЯ, пироэлектрический датчик 11, регистрирующий ИК-излучение, прошедшее через ОАЯ через реперную кювету, микрофон фоновый 12, не "видящий" чувствительного объема ОАЯ, микрофон измерительный 13, регистрирующий периодическое изменение давления в ОАЯ за счет поглощения прерывистого светового потока, оптико-акустическая ячейка ОАЯ 14 чувствительный элемент газоанализатора, реперная кювета 15 с известным наполнением, используемая для контроля длины волны излучения, нагнетатель 16, подающий исследуемый воздух в ОАЯ, электромагнитные клапаны 17, 18 и 19, регулирующие поток исследуемого воздуха, воздухозаборник (трубка) 20, обтюратор 21, служащий для периодического прерывания потока излучения, фильтр 22, датчик температуры 23 в системе охлаждения, датчик давления 24 в системе охлаждения, датчик 25 давления в цепи воздухозабора, ПЭВМ 27 осуществляет управление работой и сбор результатов измерений, блок сопряжения 28 связан магистралью с ПЭВМ 27, с блоком управления 29, аналого-цифровым преобразователем АЦП 30, ПЭВМ 27 типа IBM PC обеспечена программным обеспечением 31 и банком данных 32 (показаны условно).The drawing shows a structural diagram of a gas analyzer. It contains a laser gas-discharge tube LGRT 1 (CO ₂ laser), a high-voltage power supply unit 2 LGRT, a cooling unit 3 serves to cool LGRT, the diaphragm 4 controls the radiation power, the diffraction grating 5, the rotation of which changes the wavelength of the radiation, piezoelectric corrector 6 compensates for the temperature instability tangential unit 7, the longitudinal movement of which is 20 mm leads to a rotation of the diffraction grating 5 at 14 ^o, the stepping motor 8 carries the tangential movement of the block 7, 9 mirrors directing IR radiation at the input e AOA window, elements 4, 5, 6, 7, 8, and 9 constitute a beam forming unit 26, a pyroelectric sensor 10 that receives infrared radiation partially reflected from the OAA input window, a pyroelectric sensor 11 that records infrared radiation transmitted through the OAIA through the reference cell, the background microphone 12, which does not “see” the sensitive volume of the OAI, the measuring microphone 13, which records a periodic change in pressure in the OAI due to the absorption of intermittent light flux, the optical-acoustic cell of the OAI 14 is a sensitive element of the gas analyzer, turnip nye cell 15 with known filling used to control the radiation wavelength, a supercharger 16 supplying the test air to the OAA, electromagnetic valves 17, 18 and 19, regulating the flow of the test air, an air intake (tube) 20, a shutter 21, which serves to interrupt the flow periodically radiation, filter 22, temperature sensor 23 in the cooling system, pressure sensor 24 in the cooling system, pressure sensor 25 in the intake circuit, a PC 27 controls the operation and collection of measurement results, the interface unit 28 is connected to the master alyu with PC 27, a control unit 29, an analog-digital converter ADC 30, the PC 27 IBM PC type provided with software 31 and data bank 32 (shown in phantom).

Сигналы с 13 и 12 вычитаются один из другого, разность нормируется на показания пироэлектрического датчика 10. Измерения проводятся при длинах волн, задаваемых от ПЭВМ 27 (каждая длина волны отвечает определенному шагу шагового двигателя 8). Блок сопряжения 28 служит для сопряжения ПЭВМ 27 и исполнительно-регистрирующей части газоанализатора с АЦП 30, который преобразует сигналы с пироэлектрических датчиков 10, 11 и с дифференциального усилителя 33 в цифровой код. Блок управления 29 осуществляет работу исполнительных механизмов нагнетателя 16, пьезокорректора 6, шагового двигателя 8, электромагнитных клапанов 17, 18 и 19. Блок управления 29 осуществляет также контроль давления и температуры в цепи охлаждения ЛГРТ 1 и контроль давления в системе воздухозабора. Забор пробы в ОАЯ 14 проводится через воздухозаборную трубку 20, фильтра 22. Воздух по трубке 20 движется под действием нагнетателя 16. Регулировка направлением потока ведется клапанами 17, 18, 19. Датчик давления 25 служит для проверки исправности системы воздухозабора. В режиме измерения часть излучения поглощается исследуемым газом в ОАЯ 14, вызывая периодические колебания давления с частотой, равной частоте прерывания пучка излучения обтюратором 21, которые регистрируются микрофон 13. Часть излучения, пройдя через выходное окно ОАЯ 14, попадает в реперную кювету 15, а затем на пироэлектрический датчик 11. При обработке используются сигналы с дифференциального усилителя 33 (входы которого соединены с микрофонами 12 и 13) и пироэлектрического датчика 11, нормированные на показания датчика 10. The signals from 13 and 12 are subtracted from one another, the difference is normalized to the readings of the pyroelectric sensor 10. The measurements are carried out at wavelengths specified from the PC 27 (each wavelength corresponds to a specific step of the stepper motor 8). The interface unit 28 is used to interface the PC 27 and the recording and recording part of the gas analyzer with the ADC 30, which converts the signals from the pyroelectric sensors 10, 11 and from the differential amplifier 33 into a digital code. The control unit 29 performs the operation of the actuators of the supercharger 16, the piezoelectric corrector 6, the stepper motor 8, the electromagnetic valves 17, 18 and 19. The control unit 29 also controls the pressure and temperature in the cooling circuit of the LGRT 1 and controls the pressure in the intake system. Sampling in OAIA 14 is carried out through the intake pipe 20, filter 22. The air through the pipe 20 moves under the action of the supercharger 16. The flow direction is controlled by valves 17, 18, 19. The pressure sensor 25 is used to check the health of the intake system. In the measurement mode, part of the radiation is absorbed by the test gas in OAI 14, causing periodic pressure fluctuations with a frequency equal to the interruption of the radiation beam by the obturator 21, which are recorded by the microphone 13. A part of the radiation, passing through the OAAA 14 output window, enters the reference cell 15, and then the pyroelectric sensor 11. During processing, the signals from the differential amplifier 33 (the inputs of which are connected to microphones 12 and 13) and the pyroelectric sensor 11, normalized to the readings of the sensor 10, are used.

Управление работой газоанализатора, сбор и обработка результатов осуществляется с помощью ПЭВМ 27 типа IBMHC с использованием специально разработанного программного обеспечения 31 и банка данных 32. The operation of the gas analyzer, the collection and processing of the results is carried out using a personal computer 27 type IBMHC using specially developed software 31 and a data bank 32.

Работа газоанализатора, оператора и функциональное назначение программ описано ниже. The operation of the gas analyzer, the operator and the functional purpose of the programs are described below.

Работа с газоанализатором начинается с включения ПЭВМ 27 в сеть и загрузки программного обеспечения SCO₂, содержащего следующие программы: 1. CONTROL; 2. TEST 3. TEST LINE; 4. SPECTRA; 5. CALCULATION; 6. RESULT; 7. BANK. После загрузки SCO 2 на экран дисплея ПЭВМ 27 выводится сообщение "ВКЛЮЧИ ГАЗОАНАЛИЗАТОР", включается программа "CONTROL", обеспечивая проверку функционирования газоанализатора перед началом измерений. Осуществляется проверка обтюратора 21, нагнетателя 16, клапанов 17, 18 и 19. Далее в соответствии с программой "CONTROL" на экране дисплея выводится запрос "ПРОВОДИМ ТЕСТОВЫЙ ЗАМЕР". В случае необходимости тестового замера, подтверждаемого нажатием клавиши Д, работу оператор проводит по программе "TEST". На экране дисплея появляется сообщение "ЗАПОЛНИТЕ ОАЯ НУЛЕВЫМ ГАЗОМ". "ГОТОВ", по заполнению клавишей Д запускается программа измерений: проводятся измерения сигналов микрофонов 12 и 13, пироэлектрического датчика мощности 10 при различных значениях линий излучения (т.е. при различных значениях номера шага шагового двигателя 8. Результаты заносятся в память ПЭВМ 27 для использования в программе "CALCULATION"). После этого на экране появляется сообщение "ПРОВЕСТИ НУЛЕВОЙ ЗАМЕР". Если по программе "TEST" не проводятся измерения, то сразу появляется это сообщение. Измерения выполняются по программе "TEST LINE" по нажатии клавиши Д. Через ОАЯ 14 нагнетателем 16 прокачивается воздух, клапаны 18 и 19 закрываются, клапан 17 открывается, после чего отключается нагнетатель 16 и проводятся измерения сигналов с микрофонов 12 и 13, подключенных к дифференциальному усилителю 33, и пироэлектрических датчиков 10 и 11 при различных номерах шагов шагового двигателя 8. Результаты измерений после АЦП 30 нормируются на показания пироэлектрического датчика мощности 10. Если не проводились измерения по программе "TEST", то сигналы микрофонов 12 и 13 записываются в файл для обработки в программе "CALCULATION", в противном случае они далее не используются; сигнал с датчика 11 вводится в файл для программы основных измерений "SPECTRA". По окончании программы на экране дисплея появляется запрос "РЕЖИМ РАБОТЫ СКАНИРОВАНИЯ". При нажатии клавиши Д работа будет проводиться по программе "SPECTRA" с измерением сигналов микрофонов 12 и 13 и пироэлектрического датчика 10 во всем диапазоне излучения, на каждой группе шагов, отвечающей наличию излучения. При этом для контроля спектра излучения сравниваются результаты измерений с измерениями с датчика 11 и данные по спектру поглощения газа в реперной кювете 15, занесенные в банк данных при градуировке газоанализатора. При необходимости вводится поправка в нумерацию шагов, заданной программой "SPECTRA", Результаты измерений заносятся в файл для программы "CALCULATION".Work with the gas analyzer begins with the inclusion of the PC 27 in the network and downloading the SCO ₂ software, which contains the following programs: 1. CONTROL; 2. TEST 3. TEST LINE; 4. SPECTRA; 5. CALCULATION; 6. RESULT; 7. BANK. After loading SCO 2, the message “Turn on the gas analyzer” is displayed on the display screen of the PC 27, the program “CONTROL” is turned on, providing a check of the gas analyzer's functioning before starting measurements. The shutter 21, the blower 16, the valves 17, 18 and 19 are checked. Then, in accordance with the "CONTROL" program, the request "CONDUCT TEST MEASUREMENT" is displayed on the display screen. If necessary, test measurement, confirmed by pressing the D key, the operator conducts work on the program "TEST". The message "FILL OAW WITH ZERO GAS" appears on the display screen. "READY", upon filling with the D key, the measurement program is started: the signals of microphones 12 and 13, the pyroelectric power sensor 10 are measured at different values of the emission lines (i.e., at different values of the step number of the stepper motor 8. The results are stored in the PC 27 memory for use in the "CALCULATION" program). After that, the message “PERFORM ZERO MEASUREMENT” appears on the screen. If no measurements are taken with the TEST program, this message appears immediately. The measurements are performed according to the TEST LINE program by pressing the D key. Air is pumped through the OA 14 by the supercharger 16, the valves 18 and 19 are closed, the valve 17 is opened, after which the supercharger 16 is turned off and the signals from microphones 12 and 13 connected to the differential amplifier are measured 33, and pyroelectric sensors 10 and 11 at various step numbers of the stepper motor 8. The measurement results after the ADC 30 are normalized to the readings of the pyroelectric power sensor 10. If measurements were not performed according to the TEST program, then the mic signals Ons 12 and 13 are written to a file for processing in the "CALCULATION" program, otherwise they are not used further; the signal from the sensor 11 is entered into the file for the program of basic measurements "SPECTRA". At the end of the program, the message "SCAN OPERATION MODE" appears on the display screen. When you press the D key, the work will be carried out according to the "SPECTRA" program with measuring the signals of microphones 12 and 13 and the pyroelectric sensor 10 in the entire radiation range, at each group of steps corresponding to the presence of radiation. Moreover, to control the radiation spectrum, the measurement results are compared with measurements from the sensor 11 and data on the gas absorption spectrum in the reference cell 15, recorded in the data bank when calibrating the gas analyzer. If necessary, an adjustment is made to the numbering of steps specified by the "SPECTRA" program. The measurement results are recorded in a file for the "CALCULATION" program.

При отказе от работы в режиме сканирования (нажатие клавиши "H") появляется сообщение "ВВЕДИТЕ НАЗВАНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ИЗ НАЗВАННОГО СПИСКА", работа продолжается по программе "SPECTRA". На экране появляется список загрязнителей. После выбора загрязнителей появляется сообщение "РЕЖИМ РАБОТЫ ОДНОКРАТНЫЙ". При нажатии клавиши D проводится однократное измерение: набирается проба воздуха ОАЯ 14, измеряются сигналы с микрофонов 12 и 13 и датчика 10 на линиях поглощения искомых веществ, определяемых номером шага шагового двигателя 8 с учетом нулевого замера. Результаты измерений заносят в файл для обработки по программе "CALCULATION". If you refuse to work in the scanning mode (pressing the "H" key), the message "Enter the names of the pollutants from the named list" appears, the work continues with the "SPECTRA" program. A list of pollutants appears on the screen. After selecting pollutants, the message “OPERATION MODE ONE TIME” appears. When the D key is pressed, a single measurement is made: an air sample is collected OAYA 14, signals from microphones 12 and 13 and a sensor 10 are measured on the absorption lines of the desired substances, determined by the step number of the stepper motor 8, taking into account zero measurement. The measurement results are recorded in a file for processing by the program "CALCULATION".

В случае отказа от однократного измерения (нажатие клавиши H) появляется сообщение "ЗАДАЙТЕ ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ В ЧАСАХ", после чего ведутся непрерывные измерения по программе "SPECTRA", в течение заданного времени. Интервал между отдельными измерениями при этом 5 мин. Результаты измерений заносятся в файл для обработки по программе "CALCULATION". In case of refusal of a single measurement (pressing the H key), the message "SET THE TIME FOR MEASUREMENT IN HOURS" appears, after which continuous measurements are carried out using the "SPECTRA" program for a specified time. The interval between the individual measurements is 5 minutes. The measurement results are recorded in a file for processing by the program "CALCULATION".

Обработка результатов измерений ведется по программе "CALCULATION" по окончании измерений (однократный режим), между отдельными измерениями (непрерывный режим). Обработка ведется с использованием банка данных (программа BANK), в который занесены аппаратурные спектры поглощения газов, чувствительность к каждому отдельному газу, минимальные детектируемые количества, спектр поглощения газа реперной кюветы, предельно допустимые концентрации ДНК газов для воздуха рабочей и жилой зоны. Результаты выводятся на экран в виде таблицы (однократные измерения) или графика (непрерывные измерения) в сравнении с ПДК. В случае неопределенности в результатах обработки (например, совпадающие спектры поглощения) выводится сообщение о неадекватности измерений. Processing of measurement results is carried out according to the "CALCULATION" program at the end of measurements (single mode), between individual measurements (continuous mode). Processing is carried out using a data bank (BANK program), which contains the hardware absorption spectra of gases, the sensitivity to each individual gas, the minimum detectable amounts, the absorption spectrum of the gas of the reference cell, the maximum allowable concentration of gas DNA for air in the working and residential areas. The results are displayed on the screen in the form of a table (single measurements) or a graph (continuous measurements) in comparison with the MPC. In case of uncertainty in the processing results (for example, matching absorption spectra), a message about the inadequacy of the measurements is displayed.

Таким образом, в предлагаемом газоанализаторе обеспечены технические средства для экспрессного определения по пикам поглощения различных примесей воздуха (до 60 компонент в одной пробе), по величине пика поглощения определяется концентрация примеси, что выгодно отличает его от аналогов и прототипа. Thus, in the proposed gas analyzer, technical means are provided for express determination by the absorption peaks of various air impurities (up to 60 components in one sample), the impurity concentration is determined by the magnitude of the absorption peak, which compares favorably with its analogues and prototype.

Claims

A laser gas analyzer comprising a laser gas discharge tube to which a high-voltage voltage source and a cooling unit are connected, a beam forming unit arranged in the form of a diffraction grating on a piezoelectric corrector located on the same optical axis as a laser gas discharge tube, and an optical-acoustic cell (OAI) to which the unit is connected air intake and a measuring microphone, a pyroelectric sensor connected through a series-connected analog-to-digital converter (ADC) and an interface unit to personal computer ode, characterized in that the gas analyzer further comprises a background microphone located on the same optical axis as the optical-acoustic cell, a reference cuvette and an additional pyroelectric sensor connected similarly to the main pyroelectric sensor, as well as a differential amplifier, in the beam-forming unit, a diffraction grating and a piezo corrector located in a tangential node associated with a stepper motor, a rotary mirror is installed behind the tangential node, guiding the radiation it is connected to the input window of the OAIA, the outputs of the measuring and background microphones through a differential amplifier connected to the ADC, the outputs of the control unit connected to the corresponding inputs of the piezoelectric corrector and the stepper motor of the beam forming unit, the output of the personal computer through the interface unit connected to the control unit.