SU1176220A1 - Double-channel gas analyser - Google Patents

Double-channel gas analyser Download PDF

Info

Publication number
SU1176220A1
SU1176220A1 SU833619147A SU3619147A SU1176220A1 SU 1176220 A1 SU1176220 A1 SU 1176220A1 SU 833619147 A SU833619147 A SU 833619147A SU 3619147 A SU3619147 A SU 3619147A SU 1176220 A1 SU1176220 A1 SU 1176220A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
radiation
modulator
switch
Prior art date
Application number
SU833619147A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Михайлович Тележко
Original Assignee
Особое Конструкторское Бюро Аэрокосмической Аппаратуры "Интеграл" При Лгу Им.А.А.Жданова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Особое Конструкторское Бюро Аэрокосмической Аппаратуры "Интеграл" При Лгу Им.А.А.Жданова filed Critical Особое Конструкторское Бюро Аэрокосмической Аппаратуры "Интеграл" При Лгу Им.А.А.Жданова
Priority to SU833619147A priority Critical patent/SU1176220A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1176220A1 publication Critical patent/SU1176220A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

ДВУХКАНАЛЬНЬМ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержащий оптически сопр женные источник излучени  с коллиматором , модул тор-коммутатор, измерительньй и опорный оптические каналы, в каждом из которых содержитс  оптический фильтр, фокусирующа  оптика , приемник излучени  и электрическа  схема обработки сигнала, содержа1:1а  усилитель, один из входов которого св зан с выходом приемника излучени , а выход - с первым входом детектора, к другому входу которого подключена схема синхронизации , св занна  с модул тором-коммутатором , блок автоматической регулировки усилени , выход которого св зан с другим входом усшштел , отличающийс  тем, -что, . с целью повьшени  точности измерений за счет наиболее полного использовани  мощности потока излучени  источника , электрическа  схема обработки сигнала дополнительно содержит схему вьщелени ,четных гармоник сигнала приемника излучени , один из входов которой св зан с выходом усилител , другой вход - с выхо9 kn дом схемы синхронизации, а выход - с вхбдом блока автоматической регулировки усилени , при модул тор-коммутатор выполнен таким образом, что обеспечивает наличие в сигнаше приемника излучени  четных гармоник частоты коммутации . О сA TWO-CHANNEL GAS ANALYZER containing optically coupled radiation source with a collimator, a switch modulator, measuring and reference optical channels, each of which contains an optical filter, focusing optics, a radiation receiver and an electrical signal processing circuit, containing 1: 1a amplifier, one of the inputs which is connected to the output of the radiation receiver, and the output to the first input of the detector, to the other input of which is connected a synchronization circuit connected to the modulator switch, an automatic Adjusting the gain, the output of which is coupled to another input of usshshtel, characterized in -that,. In order to improve measurement accuracy due to the fullest use of the radiation power of the source, the electrical signal processing circuit further comprises an output circuit, even harmonics of the radiation receiver signal, one of the inputs of which is connected to the amplifier output, the other input from the output of the synchronization circuit, and the output — with an automatic gain control unit vhbd; when the modulator-switch is designed in such a way that it ensures that even-harmonic switching frequencies are present in the signal of the radiation receiver ii. Oh with

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  содержани  селективно поглощенных газовых компонент атмосферы., Цель изобретени  - повьгшение точности измерений за счет наиболее полного использовани  мощности потока излучени  источника. На фиг.1 изображена функциональпа  схема устройствадл  локальных измерений, вариант; на фиг.2 - оптическа  схема дистанционного варианта газоанализатораJ на фиг.З модул тор-коммутатор пучков дл  наи более светосильного газоанализатора вариант; на фиг.4 - зависимость потока , падающего на фотоприемник, от времени при отсутствии исследуемого газа в измерительном канале; на фиг.З - зависимость потока, пада щего на фотоприемник, от времени при наличии исследуемого газа в измерительном канале. Устройство дл  локальных измереНИИ (фиг.1) содержит источник 1 излучени , расположенный в фокусе кол лиматора 2, модул тор-коммутатор 3 который в простейшем случае представл ет собой диск с отверсти ми, кювету 4 измерительного канала с ис следуемой газовой смесью, оптический фильтр опорного канала, состо щий из кюветы 5 с известным количеством газа, идентично измер емой компоненте исследуемой газовой смеси , и спектральный фильтр 6, пропускающий излучение только в полосе поглощени  измер емой компоненты и  вл ющийс  одновременно оптичесКИМ фильтром измерительного канала экран 7 с отверсти ми, соосными окнам кювет 4 и 5, фиксирующий объектив 8, фотоприемник 9, усилитель 10, детектор 11, схему 12 выделени  четных гармоник сигнала уси лител , блок АРУ 13 и схему 14 синхронизации, св занную с модул тором-коммутатором 3. На разрезе А-А показано, как можно выполнить и расположить модул тор-коммутатор 3, чтобы его отверсти  при вращении поочередно пропускали излучение через кюветы 4 и 5. Кювета 4 может отсутствовать, в атом случае устройство определ ет количество исследуемой компоненты в воздухе, окружающем устройство, В дистанционном варианте (фиг.2) кювета 4 также отсутствует. Система освещени  вэтом случае состоит из осветительного объектива 15 и полевой диафрагмы 16, расположенной в его фокусе и фокусе коллиматора 2. Варианты предлагаемого устройства могут быть многокомпонентными. В этом случае между коллиматором и фокусируюЩим объективом располагаетс  столько измерительных и опорных кювет , оптических фильтров и т.п., сколько компонент исследуетс jчисло фокусирующих объективов, фотоприемников и электронных схем также равн етс  числу исследуемых компонент . При измерении количества нестойких компонент, например озона, или компонент с почти сплошными спектрами поглощени , например вод ного пара и углекислого газа, оптический фильтр опорного канала представл ет собой спектральный фильтр, пропускающий излучение вне полос поглощени  этих компонент, а спектральный фильтр  вл етс  оптическим фильтром только измерительного канала. Дп  лучшего использовани  потока в многокомпонентных вариантах устройства целесообразно использовать коллиматор 2, сечение которого равно сечению каждого из сравниваемых потоков (фиг.4), и модул тор-коммутатор , состо щий из подвижного ломающего зеркала 18 и неподвижных ломающих зеркал 19, число которых равно общему числу оптических каналов , т.е. удвоенному числу исследуемых компонент. Устройство работает следующим образом (фиг.1). Поток от источника 1 излучени  преобразуетс  коллиматором 2 в квазипараллельный поток, который частично проходит через отверстие вращающего диска модул тора-коммутатора 3 и отверсти  экрана 7,когда они перекрываютс  с отверсти ми модул тора-коммутатора 3. На кювету 4 измерительного канала, через которую пропускаетс  исследуема  газова  смесь, и опорную кювету 5,заполненную известным количеством газа, идентичного измер емому, пропускают модулированные в противофа3The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the content of the selectively absorbed gas components of the atmosphere. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy due to the fullest use of the power of the source radiation flux. Figure 1 shows the functional circuit diagram of the device for local measurements, option; Fig. 2 is an optical diagram of a remote gas analyzer option in Fig. 3 beam-switching modulator for the most high-aperture gas analyzer; figure 4 - the dependence of the flow incident on the photodetector, from time to time in the absence of the test gas in the measuring channel; Fig. 3 shows the dependence of the flow falling on the photodetector on time in the presence of the gas under study in the measuring channel. The device for local measurements (Fig. 1) contains a radiation source 1 located in the focus of the collimator 2, a switch-modulator 3 which in the simplest case is a disk with holes, a measuring cell 4 of the measuring channel with the gas mixture under study, an optical filter a reference channel, consisting of a cuvette 5 with a known amount of gas, identical to the measured component of the gas mixture being studied, and a spectral filter 6, which passes radiation only in the absorption band of the measured component and is simultaneously optical SCIM filter of measuring channel; screen 7 with holes coaxial with windows cuvette 4 and 5, fixing lens 8, photodetector 9, amplifier 10, detector 11, even-harmonics extraction circuit 12 of the amplifier signal, AGC block 13 and synchronization circuit 14 associated with modulator switch 3. Section A-A shows how switch-modulator switch 3 can be made and positioned so that its holes, while rotating, alternately pass radiation through cuvettes 4 and 5. Cell 4 may be absent; the studied components in the air surrounding the device, In the remote version (FIG. 2), the cuvette 4 is also absent. The lighting system in this case consists of a lighting lens 15 and a field diaphragm 16 located in its focus and focus of the collimator 2. The variants of the proposed device can be multicomponent. In this case, between the collimator and the focusing lens, there are as many measuring and reference cells, optical filters, etc., as the components are examined — the number of focusing objectives, photodetectors, and electronic circuits is also equal to the number of components under study. When measuring the amount of unstable components, such as ozone, or components with almost continuous absorption spectra, such as water vapor and carbon dioxide, the optical filter of the reference channel is a spectral filter that transmits radiation outside the absorption bands of these components, and the spectral filter is an optical filter. only measuring channel. In better use of flow in multicomponent versions of the device, it is advisable to use a collimator 2, the cross section of which is equal to the cross section of each of the compared streams (Fig.4), and a switch modulator consisting of a movable breaking mirror 18 and fixed breaking mirrors 19, the number of which is equal to the number of optical channels, i.e. double the number of components studied. The device works as follows (figure 1). The flow from the radiation source 1 is converted by the collimator 2 into a quasi-parallel flow, which partially passes through the opening of the rotating disk of the modulator-switch 3 and the apertures of the screen 7 when they overlap with the holes of the modulator-switch 3. On the cuvette 4 of the measuring channel through which it passes the gas mixture under study, and the reference cell 5 filled with a known amount of gas identical to the measured one, are modulated in anti-rim3

зе потоки излучени , которые фокусируютс  объективом 8 на фотоприемник 9 со спектральным фильтром 6, пропускающим излучение в полосе поглощени  измер емого газа. Усилитель 10 усиливает переменную составл ющую сигнала фотоприемника 9, детектор 11, управл емый схемой 14 синхронизации, св занной с модул тором-переключателем 3, вьщел ет первую гармонику частоты коммутации , и его выходное напр жение характеризует наличие измер емого газа в смеси. Схема 12 выдел ет из сигнала усилител  каку-либо четную гармонику частоты коммутации, схема 12 при этом также управл етс  схемой 14 синхронизации. Блок АРУ 13 работает таким образом, что напр жение поступающей на него вьщеленной четной гармоники частоты коммутации поддерживаетс  посто нным. Пр этом коэффициент усилени  усилител  10 обратно пропорционален амплитуде этой же четной гармоники в сигнале фотоприемника 9, и напр жение на выходе детектора 11. пропорционально отношению амплитуды первой гармоники сигнала фотоприемника к амплитуде выделенной четной гармоники и поэтому не зависит от  ркости источника, неселективного пропускани  среды и оптических дета лей, чувствительности фотоприемника и вида нелинейности световой характеристики фотоприемника.There are radiation fluxes that are focused by the lens 8 onto the photodetector 9 with a spectral filter 6 transmitting radiation in the absorption band of the measured gas. The amplifier 10 amplifies the variable component of the signal of the photodetector 9, the detector 11, controlled by the synchronization circuit 14 connected to the modulator switch 3, selects the first harmonic of the switching frequency, and its output voltage characterizes the presence of the measured gas in the mixture. Circuit 12 extracts from the signal of the amplifier any even harmonic of the switching frequency, while circuit 12 is also controlled by timing circuit 14. The AGC block 13 operates in such a way that the voltage of the even harmonic of the switching frequency applied to it is kept constant. In this case, the gain of amplifier 10 is inversely proportional to the amplitude of the same even harmonic in the signal of the photodetector 9, and the voltage at the output of the detector 11. is proportional to the ratio of the amplitude of the first harmonic of the signal of the photodetector to the amplitude of the selected even harmonic and therefore does not depend on the source brightness, non-selective medium transmission optical details, sensitivity of the photodetector and the type of nonlinearity of the light characteristics of the photodetector.

Дистанционный вариант (фиг.2) работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что исследуема  сред не пропускаетс  через измерительную кювету и не находитс  в объеме устройства , а расположена между прибо762204The remote option (Fig. 2) works in a similar way, with the only difference that the test media is not passed through the measuring cell and is not in the volume of the device, but is located between devices 762204

ром и каким-либо удаленным источником света, изображение которого получено с помощью осветительного объектива 15 и диафрагмировано полевойrum and any distant light source, the image of which was obtained using the illuminating lens 15 and diaphragmically field

5 диафрагмой 16.5 aperture 16.

Устройство работает аналогично в том случае, когда вместо опорной кюветы 5 в опорном канале располагаетс  спектральный фильтр 17, про-The device operates similarly in the case when instead of the reference cell 5 in the reference channel there is a spectral filter 17,

О пускающий излучение вне полосы поглощени  измер емого г.аза, а спектральный фильтр 6  вл етс  оптическим фильтром только измерительного канала, Светосильный вариант модул тора-Allowing radiation outside the absorption band of the measured gas, and the spectral filter 6 is the optical filter of the measuring channel only. The high-aperture modulator version

5 коммутатора (фиг.З) коммутирует5 switch (fig.Z) commutes

весь поток, прошедший диафрагму 16, а не часть его. Поток от коллиматора 2 направл етс  подвижным ломакнцим зеркалом 18 поочередно на неподвижныеall the flow past the diaphragm 16, and not part of it. The flow from the collimator 2 is directed by moving the movable mirror 18 on the fixed ones.

0 ломающие зеркала 19, каждое из которых направл ет падающий на него поток либо в опорный, либо в измерительный канал через отверсти  экрана 7..0 breaking mirrors 19, each of which directs the stream falling on it either into the reference or into the measuring channel through the openings of the screen 7.

5 При отсутствии измер емой5 In the absence of measurable

компоненты в исследуе;мой среде потоки , прошедшие через опорный и измерительный каналы, равны, и в сигнале фотоприемника при вращении модул 0 тора-коммутатора 3 отсутствует составл юща , имеюща  частоту, равную частоте коммутации (фиг.4). При наличии измер емой компоненты в исследуемой среде поток, прошедший измерительный канал, во всех вариантах устройства становитс  меньшим потока , прошедшего опорный канал. В сигнале приемника по вл етс  составл юща  с частотой коммутации,the components in the research environment; the flows that pass through the reference and measuring channels are equal, and the signal of the photodetector during the rotation of the module 0 of the torus switch 3 is missing, which has a frequency equal to the switching frequency (Fig. 4). If there is a measurable component in the medium under study, the flow past the measuring channel in all variants of the device becomes smaller than the flow past the reference channel. The signal of the receiver appears the component of the switching frequency,

Q котора  имеет амплитуду, функциональ но св занную с количеством измер емой компоненты (фиг.5).Q which has an amplitude that is functionally related to the amount of the component being measured (Fig. 5).

тt

фиг. 2FIG. 2

16 г16 g

1515

Полностью олорный Fully oloric

. .

Фиг.ЪFIG.

Лолнос/ггйю отнрыт ust epumejfbf/Aiu Lolnos / ygyu uncovered ust epumejfbf / Aiu

А/У V/AA / V V / A

%/л У2Л% / l U2L

Фиг лFig l

/Jo/tf/ocmbfO omffpoim опорный ffono// Jo / tf / ocmbfO omffpoim reference ffono /

V350AfV350Af

thnthn

и9u9

kiH Ьн ЗД/ l/f kiH bn zd / l / f

fJo Hocffbfo om pbtfTffJo Hocffbfo om pbtfTf

vaMepume/Jbfftt/u /(оиалvaMepume / Jbfftt / u / (opal

ii

%v 3/Р/Л Фиг. 5% v 3 / P / L FIG. five

Claims (1)

ДВУХКАНАЛЬНЫИ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически сопряженные источник излучения с коллиматором, модулятор-коммутатор, измерительный и опорный оптические каналы, в каждом из которых содержится оптический фильтр, фокусирующая оптика, приемник излучения и электрическая схема обработки сигнала, содержащая усилитель, один из входов которого связан с выходом приемника излучения, а выход - с первым входом детектора, к другому входу ко- торого подключена схема синхронизации, связанная с модулятором-коммутатором, блок автоматической регулировки усиления, выход которого связан с другим входом усилителя, отличающийся тем, -что, . с целью повышения точности измерений за счет наиболее полного использования мощности потока излучения источника, электрическая схема обработки сигнала дополнительно содержит схему выделения.четных гармоник сигнала приемника излучения, один из входов которой связан с выходом усилителя, другой вход - с выходом схемы синхронизации, а выход - с входом блока автоматической регулировки усиления, при этом модулятор-коммутатор выполнен таким образом, что обеспечивает наличие в сигнале приемника излучения четных гармоник частоты коммутации.A TWO-CHANNEL GAS ANALYZER containing optically coupled radiation source with a collimator, a modulator-switch, measuring and reference optical channels, each of which contains an optical filter, focusing optics, a radiation receiver and an electrical signal processing circuit containing an amplifier, one of the inputs of which is connected to the output radiation detector, and the output with the first input of the detector, to the other input of which is connected a synchronization circuit associated with a modulator-switch, an automatic control unit gain lines, the output of which is connected to another input of the amplifier, characterized in that, that. in order to increase the accuracy of measurements due to the fullest use of the power of the radiation flux of the source, the signal processing circuitry further comprises a circuit for extracting the even harmonics of the signal from the radiation receiver, one of the inputs of which is connected to the amplifier output, the other input to the output of the synchronization circuit, and the output with the input of the automatic gain control unit, while the modulator-switch is made in such a way that ensures the presence of even harmonics of the switching frequency in the signal of the radiation receiver. SU „ 1176220SU „1176220
SU833619147A 1983-04-13 1983-04-13 Double-channel gas analyser SU1176220A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833619147A SU1176220A1 (en) 1983-04-13 1983-04-13 Double-channel gas analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833619147A SU1176220A1 (en) 1983-04-13 1983-04-13 Double-channel gas analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1176220A1 true SU1176220A1 (en) 1985-08-30

Family

ID=21073464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833619147A SU1176220A1 (en) 1983-04-13 1983-04-13 Double-channel gas analyser

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1176220A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3449565, кл. 250-43.51, опублик. 1969. Инфракрасные анализаторы. Препринт № 221.Института физики АН БССР о Минск, 1980, с. 14-16. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4771629A (en) System for chemical analysis
US3770354A (en) Photoelectric photometer
US5339155A (en) Optical wavelength modulated long-path gas monitoring apparatus
US4248536A (en) Dual wavelength photometric device
KR970070995A (en) Magneto-optical measuring device
JPS62192632A (en) Microscope photometer
SU1176220A1 (en) Double-channel gas analyser
US3721500A (en) Instrument for measuring the depolarization of backscattered light
WO1994016311A1 (en) Gas analyser
US4017191A (en) Two-beam photometer with rotatable graded interference filter
JP2019522202A (en) Method for measuring the absorbance of a substance in solution and measuring device therefor
SU1182345A1 (en) Gas correlation analyser
CN217155793U (en) Light emitting device and detection apparatus
JPH01176920A (en) Spectral measuring instrument
RU2037809C1 (en) Gas analyzer
CN112782128B (en) Optical linearization structure and method for improving smoke intensity nonlinearity of tail gas remote measuring device
GB2035552A (en) Radiation detection of gas compositions
SU1283631A2 (en) Correlation analyzer of gas
RU1825419C (en) Gas analyzer
CN113834783B (en) Device and method for detecting semiconductor electronic device
RU1806348C (en) Remote flue-gas analyzer
RU1831675C (en) Correlation gas analyzer
RU1461169C (en) Method of correlative gas analysis and a device to implement it
RU2025718C1 (en) Multichannel gas analyzer
SU363871A1 (en) 5THE UNION P * T; ','! ";; '' '; Ti"'.. '•• rrGGil P,.; 4Eg: yp; ^ / -. GER'> &G; 1: b ^ An 1-H J. ™. . -l J J g '% -V-if * b "! G; ihO I b.KA