UA137280U - OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT - Google Patents
OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT Download PDFInfo
- Publication number
- UA137280U UA137280U UAU201903955U UAU201903955U UA137280U UA 137280 U UA137280 U UA 137280U UA U201903955 U UAU201903955 U UA U201903955U UA U201903955 U UAU201903955 U UA U201903955U UA 137280 U UA137280 U UA 137280U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- terminal
- capacitor
- source
- photodetector
- output
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Abstract
Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом складається з когерентного джерела оптичного випромінювання, яке оптично з'єднано через послідовно встановлену за напрямком променя кювету з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання. Додатково введено два біполярні транзистори, діод, польовий транзистор, конденсатор, обмежувальний конденсатор, резистор та два джерела постійної напруги. Перше джерело постійної напруги під'єднано до когерентного джерела оптичного випромінювання в прямому напрямку, яке послідовно оптично з'єднано, через кювету, з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання.The optical gas concentration meter with frequency output consists of a coherent source of optical radiation, which is optically connected through a series-mounted in the direction of the beam of the cell with the photodetector of the scattered radiation flux. Additionally, two bipolar transistors, a diode, a field-effect transistor, a capacitor, a limiting capacitor, a resistor and two DC voltage sources were introduced. The first DC source is connected to a coherent source of optical radiation in the forward direction, which is in series optically connected, via a cuvette, to the photodetector of the scattered radiation flux.
Description
Корисна модель належить до області контрольно-вимірювальної техніки і може бути використана як датчик газу в пристроях автоматичного керування технологічними процесами.The useful model belongs to the field of control and measurement technology and can be used as a gas sensor in devices for automatic control of technological processes.
Відомий пристрій для вимірювання концентрації газу, що складається із джерела когерентного випромінювання, яке оптично з'єднано через послідовно встановлені світлоподільник, кювету, діафрагму та лінзу з фотоприймачем, який під'єднаний через фотопідсилювач до першого входу логарифмічного підсилювача, другий вхід якого з'єднаний з фотоприймачем опорного потоку випромінювання, а вихід з'єднаний з пристроєм відліку (патентA known device for measuring gas concentration, consisting of a source of coherent radiation, which is optically connected through a light splitter, a cuvette, a diaphragm and a lens installed in series with a photodetector, which is connected through a photoamplifier to the first input of a logarithmic amplifier, the second input of which is connected with a photoreceiver of the reference radiation flow, and the output is connected to the reference device (patent
США Мо 4408880, МПКє 01 М 21/00, 19831.USA Mo 4408880, MPKye 01 M 21/00, 19831.
Недоліком такого пристрою є низька точність та складність, за рахунок наявності фотопідсилювача і логарифмічного підсилювача, що створюють похибки зсуву нуля, зміну коефіцієнтів передачі та ускладнюють конструкцію.The disadvantage of such a device is low accuracy and complexity, due to the presence of a photoamplifier and a logarithmic amplifier, which create zero shift errors, change transmission coefficients and complicate the design.
Найближчим аналогом є пристрій для вимірювання концентрації газу (див. патент СРСРThe closest analogue is a device for measuring gas concentration (see USSR patent
Мо1716399, МПКє С01М 21/01, 1989|. Пристрій складається з когерентного джерела оптичного випромінювання, яке оптично з'єднано через послідовно встановлені за напрямком променя світлоподільний елемент, кювету, діафрагму, лінзу з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, вихід якого підключено до входу компаратора і до першого виходу перемикача, другий вихід якого під'єднано до шини нульового потенціалу, інформаційний вхід під'єднано до виходу фотоприймача опорного потоку випромінювання, а керуючий вхід з'єднаний з виходом компаратора і входом фільтра нижніх частот, вихід якого з'єднано з пристроєм відліку.Mo1716399, MPKye S01M 01/21, 1989|. The device consists of a coherent source of optical radiation, which is optically connected through a light-splitting element, a cuvette, a diaphragm, a lens with a photodetector of the scattered radiation flow, which is connected to the input of the comparator and to the first output of the switch, the second output of which is connected to the is connected to the bus of zero potential, the information input is connected to the output of the photodetector of the reference radiation flux, and the control input is connected to the output of the comparator and the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the reference device.
Недоліком такого пристрою є низька чутливість за рахунок підсилення власних шумів напівпровідникових елементів.The disadvantage of such a device is low sensitivity due to amplification of inherent noise of semiconductor elements.
В основу корисної моделі поставлена задача створення оптичного вимірювача концентрації газу частотним виходом, в якому за рахунок введення нових елементів і зв'язків між ними відбувається перетворення концентрації газу у частоту, що приводить до підвищення чутливості, а також точності вимірювання концентрації газу в області малих значень, що сприяє розширенню галузі використання пристрою.The basis of a useful model is the task of creating an optical meter of gas concentration with a frequency output, in which, due to the introduction of new elements and connections between them, the gas concentration is converted into frequency, which leads to an increase in sensitivity, as well as the accuracy of gas concentration measurement in the area of small values , which contributes to the expansion of the field of use of the device.
Поставлена задача вирішується тим, що в оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом, який складається з когерентного джерела оптичного випромінювання, якеThe problem is solved by the fact that in an optical gas concentration meter with a frequency output, which consists of a coherent source of optical radiation, which
Зо оптично з'єднано через послідовно встановлені за напрямком променя кювету, з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, введено два біполярні транзистори, діод, польовий транзистор, конденсатор, обмежувальний конденсатор, резистор та два джерела постійної напруги, причому перше джерело постійної напруги під'єднано до когерентного джерела оптичного випромінювання в прямому напрямку, яке послідовно оптично з'єднано, через кювету, з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання, перший вивід якого з'єднано з витоком польового транзистора, з другим виводом діода, перший вивід якого з'єднаний із заземленням, з емітером першого біполярного транзистора, база якого з'єднана зі стоком польового транзистора, колектор першого біполярного транзистора з'єднаний з виходом пристрою, з другим виводом фотоприймача розсіяного потоку випромінювання, з першим виводом конденсатора, з емітером другого біполярного транзистора, базу якого з'єднано з другим виводом конденсатора та з першим виводом резистора, другий вивід якого з'єднаний з колектором другого біполярного транзистора, з першим виводом обмежувального конденсатора, з першим виводом другого джерела постійної напруги, другий вивід обмежувального конденсатора та другий вивід другого джерела постійної напруги під'єднані до заземлення.Zo is optically connected through a cuvette installed in series in the direction of the beam, with a diffuse radiation photodetector, two bipolar transistors, a diode, a field-effect transistor, a capacitor, a limiting capacitor, a resistor and two sources of constant voltage are introduced, and the first source of constant voltage is connected to a coherent source of optical radiation in the forward direction, which is optically connected in series, through a cuvette, with a photodetector of the scattered radiation flux, the first terminal of which is connected to the drain of the field-effect transistor, with the second terminal of the diode, the first terminal of which is connected to the ground, with the emitter of the first bipolar transistor, the base of which is connected to the drain of the field-effect transistor, the collector of the first bipolar transistor is connected to the output of the device, to the second terminal of the scattered radiation flux photodetector, to the first terminal of the capacitor, to the emitter of the second bipolar transistor, the base of which is connected with the second terminal of the capacitor and with the first terminal of the res istor, the second output of which is connected to the collector of the second bipolar transistor, to the first output of the limiting capacitor, to the first output of the second source of constant voltage, the second output of the limiting capacitor and the second output of the second source of constant voltage are connected to ground.
На кресленні наведено схему оптичного вимірювача концентрації газу з частотним виходом.The drawing shows a scheme of an optical gas concentration meter with a frequency output.
Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом складається з когерентного джерела оптичного випромінювання 2, яке оптично з'єднано через послідовно встановлені за напрямком променя кювету 3, з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання 4, введено перший 5 та другий 9 біполярні транзистори, діод б, польовий транзистор 7, конденсатор 8 та обмежувальний конденсатор 11, резистор 10, перше 1 їі друге 12 джерела постійної напруги, причому перше джерело постійної напруги 1 під'єднано до когерентного джерела оптичного випромінювання 2 в прямому напрямку, яке послідовно оптично з'єднано, через кювету 3, з фотоприймачем розсіяного потоку випромінювання 4, перший вивід якого з'єднано з витоком польового транзистора 7, з другим виводом діода б, перший вивід якого з'єднаний із заземленням, з емітером першого біполярного транзистора 5, база якого з'єднана зі стоком польового транзистора 7, колектор першого біполярного транзистора 5 з'єднаний з виходом пристрою, з другим виводом фотоприймача розсіяного потоку випромінювання 4, з першим виводом конденсатора 8, з емітером другого біполярного транзистора 9, базу якого з'єднано з бо другим виводом конденсатора 8 та з першим виводом резистора 10, другий вивід якого з'єднаний з колектором другого біполярного транзистора 9, з першим виводом обмежувального конденсатора 11, з першим виводом другого джерела постійної напруги 12, другий вивід обмежувального конденсатора 11 та другий вивід другого джерела постійної напруги 12 під'єднані до заземлення.The optical gas concentration meter with a frequency output consists of a coherent source of optical radiation 2, which is optically connected through cuvettes 3 installed in series in the direction of the beam, with a photodetector of the scattered radiation flux 4, the first 5 and the second 9 bipolar transistors, diode b, field-effect transistor are introduced 7, the capacitor 8 and the limiting capacitor 11, the resistor 10, the first 1 and the second 12 constant voltage sources, and the first constant voltage source 1 is connected to the coherent source of optical radiation 2 in the forward direction, which is optically connected in series, through the cuvette 3 , with a photodetector of the scattered radiation flux 4, the first terminal of which is connected to the drain of the field-effect transistor 7, with the second terminal of the diode b, the first terminal of which is connected to the ground, with the emitter of the first bipolar transistor 5, the base of which is connected to the drain of the field-effect transistor transistor 7, the collector of the first bipolar transistor 5 is connected to the output of the device, with the second output of the photo receiver of scattered radiation flow 4, with the first terminal of the capacitor 8, with the emitter of the second bipolar transistor 9, the base of which is connected to the second terminal of the capacitor 8 and to the first terminal of the resistor 10, the second terminal of which is connected to the collector of the second bipolar transistor 9, with the first output of the limiting capacitor 11, with the first output of the second constant voltage source 12, the second output of the limiting capacitor 11 and the second output of the second constant voltage source 12 are connected to ground.
Оптичний вимірювач концентрації газу з частотним виходом працює таким чином.An optical gas concentration meter with a frequency output works as follows.
В початковий момент часу газу не має в кюветі 3. Перше джерело постійної напруги 1 живить когерентне джерело оптичного випромінювання 2, підвищенням напруги другого джерела постійної напруги 12 до величини, коли на електродах біполярного транзистора 5 та польового транзистора 7 виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який утворений паралельним включенням повного опору з ємнісною складовою на електродах біполярного транзистора 5, польового транзистора 7 і повним опором з індуктивним характером на електродах емітер-колектор другого біполярного транзистора 9.At the initial moment of time, there is no gas in cuvette 3. The first source of constant voltage 1 feeds the coherent source of optical radiation 2, increasing the voltage of the second source of constant voltage 12 to the value when the electrodes of the bipolar transistor 5 and the field-effect transistor 7 produce a negative resistance, which leads to the occurrence of electrical oscillations in the circuit, which is formed by the parallel inclusion of total resistance with a capacitive component on the electrodes of bipolar transistor 5, field-effect transistor 7 and total resistance with an inductive nature on the emitter-collector electrodes of the second bipolar transistor 9.
Величина повного опору з індуктивним характером визначається резистором 10 та конденсатором 8. Діод 6 забезпечує живлення першого біполярного транзистора 5 та польового транзистора 7.The value of total resistance with an inductive nature is determined by resistor 10 and capacitor 8. Diode 6 provides power to the first bipolar transistor 5 and field-effect transistor 7.
Обмежувальний конденсатор 11 запобігає проходженню змінного струму через друге джерело постійної напруги 12. При надходженні газу в кювету З на фотоприймач розсіяного потоку випромінювання 4 буде потрапляти інша кількість оптичної енергії і його опір зміниться, а отже і зміниться величина ємнісної складової повного опору на електродах першого біполярного транзистора 5 та польового транзистора 7, це в свою чергу, викликає зміну частоти генерованих коливань.The limiting capacitor 11 prevents the passage of alternating current through the second source of constant voltage 12. When gas enters the cuvette C, a different amount of optical energy will fall on the photoreceptor of the scattered radiation flux 4 and its resistance will change, and therefore the value of the capacitive component of the total resistance at the electrodes of the first bipolar transistor 5 and field-effect transistor 7, this, in turn, causes a change in the frequency of the generated oscillations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201903955U UA137280U (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201903955U UA137280U (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA137280U true UA137280U (en) | 2019-10-10 |
Family
ID=71114253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201903955U UA137280U (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA137280U (en) |
-
2019
- 2019-04-15 UA UAU201903955U patent/UA137280U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6212605B2 (en) | Photoreceiver having Geiger mode avalanche photodiode and readout method | |
KR20110081075A (en) | Optical proximity sensor with improved dynamic range and sensitivity | |
TW201800724A (en) | Ambient light filtering circuit, photoelectric sensor, and photoelectric detection apparatus using photoelectric sensor | |
NL1034125C2 (en) | Flow meter of the Coriolis type. | |
US6512574B2 (en) | Light receiving circuit of laser range finder | |
UA137280U (en) | OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT | |
UA137281U (en) | MICROELECTRONIC OPTICAL GAS CONCENTRATION METER WITH FREQUENCY OUTPUT | |
UA136341U (en) | OPTICAL-FREQUENCY GAS CONCENTRATION MEASURER | |
UA136628U (en) | MICROELECTRONIC OPTICAL-FREQUENCY GAS CONCENTRATION METER | |
CN108204859B (en) | Photoelectric detection circuit and photoelectric detection device | |
UA128328U (en) | MICROELECTRONIC OPTICAL-FREQUENCY GAS CONVERTER | |
US6965103B2 (en) | Signal strength detection circuits for high speed optical electronics | |
RU147683U1 (en) | MEDICAL THERMOMETER | |
EP3296761B1 (en) | Distance measuring device | |
UA32336U (en) | Optical measuring device for gas concentration | |
RU2639942C1 (en) | High-sensitive amplitude detector | |
UA120378C2 (en) | DEVICE FOR MEASURING GAS CONCENTRATION | |
US11984897B2 (en) | Peak-detector circuit and method for evaluating a peak of a first input voltage | |
RU2558282C1 (en) | Frequency-selective photoconverter of optical radiation | |
US20230353133A1 (en) | Peak-detector circuit and method for evaluating a peak of a first input voltage | |
JP2007096067A (en) | Photoelectric converting circuit | |
SU359734A1 (en) | AMPLITUDE DETECTOR | |
SU838413A1 (en) | Device for converting variable nonelectrical valve into electric voltage | |
SU853633A1 (en) | Optical electronic device | |
RU2627196C1 (en) | Converter of optical radiation to width of voltage pulses |