10.06.2013
216.012.49b6

ИНФРАКРАСНЫЙ ДЕТЕКТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОЛЕКУЛ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ В ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к количественному газовому анализу токсичных веществ по инфракрасным спектрам поглощения. Детектор содержит светодиод, оптически связанный с измерительным и через поворотное зеркало с опорным каналами, каждый из которых состоит из последовательно расположенных фотодиода, дифференциального усилителя и синхронного детектора, а также масштабного усилителя, делителя сигналов, регистрирующего устройства, масштабного усилителя. Выходы синхронных детекторов соединены с вычитающим устройством. Детектор содержит также тактовый генератор, делитель сигналов, усилитель мощности и регистрирующее устройство, причем тактовый генератор соединен с синхронными детекторами измерительного и опорного каналов и через блок усилителя мощности со светодиодом. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения концентрации токсичных газов и надежности работы прибора за счет исключения механических подвижных частей устройства и применения синхронного детектирования. 1 ил.
Основные результаты: Инфракрасный детектор для измерения концентрации молекул токсичных газов в воздушном потоке, содержащий светодиод, оптически связанный с измерительным и через поворотное зеркало с опорным каналами, каждый из которых состоит из последовательно расположенных фотодиода, дифференциального усилителя и синхронного детектора, выходы синхронного детектора опорного и измерительного каналов соединены с входом вычитающего устройства, которое в свою очередь последовательно соединено с масштабным усилителем измерительного канала, делителем сигналов и регистрирующим устройством, кроме того, выход синхронного детектора опорного канала последовательно соединен с входом вычитающего устройства и параллельно через масштабный усилитель опорного канала соединен с входом делителя сигналов и регистрирующим устройством, и тактовый генератор, который соединен с синхронными детекторами измерительного и опорного каналов и через блок усиления мощности со светодиодом.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к количественному газовому анализу токсичных веществ по инфракрасным спектрам поглощения.

Из предшествующих приборов газового анализа известен «Газоанализатор» патент РФ №2035038 G01N 21/61 для контроля выбросов промышленных предприятий в атмосферу и определения концентраций токсичных газов, присутствующих в выхлопах двигателей внутреннего сгорания. Конструкция устройства включает в себя источник инфракрасного излучения, кювету с рабочей и опорными камерами, обтюратор, оптический фильтр с фокусирующей системой, приемник инфракрасного излучения и ряд усилителей и регуляторов, подключенных к аналого-запоминающему устройству и индикатору.

Недостатком известного газоанализатора является низкая надежность работы из-за введения в его конструкцию двух камер (опорной и рабочей), оптического фильтра с фокусирующей системой, что делает его сложным в эксплуатации, а также усложняет процесс его юстировки. Конструктивное выполнение оптического канала с последовательным расположением элементов в одну длинную цепочку увеличивает габаритные размеры прибора, что делает прибор малопригодным, например, для использования в дыхательной арматуре емкостей хранения, а также делает его зависимым от таких факторов, как изменение температуры, давления, влажности и вибрации.

Известен прибор для измерения концентрации горючих и токсичных газов «Инфракрасный абсорбционный газоанализатор» патент РФ №2292039 G01N 21/61. В конструкцию предлагаемого газоанализатора входят источник инфракрасного излучения со сферическим зеркальным отражателем, рабочая и опорные камеры, обтюратор с приводом, оптический фильтр, приемник инфракрасного (ИК) излучения с фокусирующим устройством и блок управления с миниЭВМ.

Недостатком известного газоанализатора является сложность конструкции, включающей сферический зеркальный отражатель, обтюратор с приводом, оптический фильтр и фокусирующее устройство на приемнике излучения. Данное конструктивное выполнение малопригодно для измерения концентрации в местах с агрессивной средой и механическими воздействиями.

Задачей изобретения является создание инфракрасного детектора для измерения концентрации токсичных газов в местах возможных выбросов газовой смеси, который может быть установлен непосредственно в месте источника выброса.

Техническим результатом является повышение точности измерения концентрации токсичных газов и надежности работы прибора за счет исключения механических подвижных частей устройства, применения синхронного детектирования для исключения влияния шумов и несинхронных помех, использования одной измерительной камеры, исключения влияния вибрации на процесс измерения детектором, исключения влияния загрязненности оптических деталей. Также использование опорного канала позволяет исключить нестабильность излучения светодиода. За счет вышеперечисленных признаков прибор имеет небольшие массогабаритные показатели.

Технический результат достигается созданием инфракрасного детектора для измерения концентрации молекул токсичных газов в воздушном потоке, содержащего светодиод, оптически связанного с измерительным и через поворотное зеркало с опорным каналами, каждый из которых состоит из последовательно распложенных фотодиода, дифференциального усилителя и синхронного детектора, вычитающего устройства, масштабного усилителя, делителя сигналов, регистрирующего устройства, масштабного усилителя, тактового генератора и усилителя мощности, причем выход синхронного детектора измерительного канала последовательно соединен с входом вычитающего устройства, масштабным усилителем, делителем сигналов и регистрирующим устройством, а выход синхронного детектора опорного канала последовательно соединен с входом вычитающего устройства и параллельно соединен через масштабный усилитель с входом делителя сигналов и регистрирующим устройством, кроме того тактовый генератор соединен с синхронными детекторами измерительного и опорного каналов и через блок усилителя мощности со светодиодом.

Конструктивные особенности инфракрасного детектора позволяют использовать его, например, в узких участках газохода, дыхательной арматуре. Двухлучевая схема детектора реализована в одном измерительном объеме и имеет компактные габаритные показатели за счет минимального расстояния от излучателя до фотодиода опорного канала. Этот фотодиод расположен перпендикулярно к геометрической оси излучателя, также под заданным углом расположено поворотное зеркало на продолжении геометрической оси - фотодиода опорного канала. За счет такого расположения светодиода и фотодиода опорного канала возможно исключение влияния на измеряемый сигнал вибрации, загрязненности поверхности оптических деталей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема ИК детектора.

Структурная схема устройства состоит из следующих частей: светодиод 1,фотодиод измерительного канала 2, дифференциальный усилитель измерительного канала 3, синхронный детектор измерительного канала 4, вычитающее устройство 5, масштабный усилитель измерительного канала 6, делитель сигнала 7, фотодиод опорного канала 8, дифференциальный усилитель опорного канала 9, синхронный детектор опорного канала 10, масштабный усилитель опорного канала 11, генератор 12, блок усилителя мощности светодиода 13, поворотное зеркало 14, регистрирующее устройство 15.

Детектор работает следующим образом. Излучение от светодиода 1 проходит через анализируемый токсичный газ и попадает на фотодиод измерительного канала 2 и, отражаясь от поворотного зеркала 14, на фотодиод опорного канала 8. В блок фотодиодов входит дифференциальный усилитель 3,9 и синхронный детектор измерительного и опорного каналов 4, 10 соответственно. Сигнал от светодиода 1 и фотоприемника измерительного канала 2 приходит на вычитающее устройство 5, масштабный усилитель измерительного канала 6 и на делитель сигнала 7. Сигнал от фотодиода опорного канала приходит на масштабный усилитель 11 и на делитель 7. Выход делителя 7 соединен с входом регистрирующего устройства 15, которое может быть соединено с персональным компьютером или другим портативным устройством для вывода конечных данных. Генератор 12 задает частоту модуляции светодиода 1 и управляет работой синхронных детекторов 10 и 4. 13 - усилитель мощности светодиода.

Опорный фотодиод 8 необходим в данной схеме для измерения полезного сигнала, который есть разница между опорным и измеряемым сигналами, а также для обеспечения требуемой точности измерения путем исключения зависимости измерения от внешних воздействий, вибрации, загрязнения поверхности оптических деталей. Дифференциальные усилители 3 и 9 усиливают сигналы, идущие от опорного и измерительного фотодиодов, и устраняют синфазные помехи.

Синхронные детекторы 4 и 10 вычитают из полезного сигнала все шумы и несинхронные помехи.

Показание сигнала измерения снимается на выходе устройства деления сигналов 7, которое затем передается на регистрирующее устройство 15, в качестве которого может быть использован микропроцессор или компьютер для расчета концентрации.

При предложенной реализации детектора выходное напряжение не зависит от вибрации, загрязнения оптических деталей и внешних воздействий. Простота конструкции и юстировки оптических элементов, а также небольшие массогабаритные показатели позволяют использовать прибор в местах возможных выбросов токсичных газов и измерении их концентрации в воздушном потоке (например, газоходы, дыхательная арматура). Использование модулированного излучения позволяет уменьшить колебания интенсивности светодиода.

Инфракрасный детектор для измерения концентрации молекул токсичных газов в воздушном потоке, содержащий светодиод, оптически связанный с измерительным и через поворотное зеркало с опорным каналами, каждый из которых состоит из последовательно расположенных фотодиода, дифференциального усилителя и синхронного детектора, выходы синхронного детектора опорного и измерительного каналов соединены с входом вычитающего устройства, которое в свою очередь последовательно соединено с масштабным усилителем измерительного канала, делителем сигналов и регистрирующим устройством, кроме того, выход синхронного детектора опорного канала последовательно соединен с входом вычитающего устройства и параллельно через масштабный усилитель опорного канала соединен с входом делителя сигналов и регистрирующим устройством, и тактовый генератор, который соединен с синхронными детекторами измерительного и опорного каналов и через блок усиления мощности со светодиодом.
ИНФРАКРАСНЫЙ ДЕТЕКТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОЛЕКУЛ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ В ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 252.
27.01.2013
№216.012.1e91

Крем для ухода за кожей вокруг глаз

Изобретение относится к области косметологии и представляет собой крем для ухода за кожей вокруг глаз, включающий шерстные спирты или ланолин ацетилированный, стеариновую кислоту, стеарат цинка, натриевые соли жирных кислот шерстного жира, триэтаноламин, масло какао, масло минеральное, масло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473326
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2c3f

Установка для испытания образца из материала с памятью формы при сложном напряженном состоянии

Изобретение относится к области испытаний материалов с памятью формы при циклических, тепловых и механических воздействиях. Установка содержит корпус, узел для циклического нагрева и охлаждения образца, верхний и нижний держатели образца, узел осевого нагружения, узел нагружения статическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476854
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.04.2013
№216.012.3a6c

Линия получения масла из зародышей кукурузы

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства кукурузного масла из зародышей кукурузы. Линия включает узел подготовки зерна кукурузы к переработке, укомплектованный скальператором, ситовоздушным сепаратором, кампеотборником, увлажнительным аппаратом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480517
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.05.2013
№216.012.45ae

Аксиальный каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом

Изобретение относится к области электротехники, в частности к аксиальным каскадным электрическим приводам с жидкостным токосъемом, и может быть использовано при создании безредукторных аксиальных каскадных электрических приводов с регулируемой скоростью вращения. Технический результат,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483415
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.06.2013
№216.012.4c77

Холодоаккумулирующий материал

Изобретение может быть использовано в различных термостабилизирующих устройствах: в приборостроении и оптоэлектронике; в термоконтейнерах для транспортировки медицинских, биологических препаратов; пищевых продуктов. Холодоаккумулирующий материал, содержащий NaCl, KCl и воду, дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485157
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.52a3

Способ производства жировой начинки

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для приготовления жировой начинки для мучных и сахарных кондитерских изделий. Способ предусматривает смешивание жировой композиции с вкусовым наполнителем с последующим взбиванием и измельчением полученной смеси. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486758
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5326

Средство для ухода за кожей головы и волосами в виде шампуня

Изобретение относится к косметической промышленности и представляет собой средство для ухода за кожей головы и волосами в виде шампуня, содержащее один или несколько поверхностно-активных веществ, стабилизатор пены, консистентную добавку, консервант, стабилизатор pH, целевую добавку для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486889
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5336

Средство для лечения мастита у животных

Изобретение относится к области ветеринарии, а именно к средствам для лечения мастита у животных. Средство для лечения мастита у животных содержит антибиотик тилозин, гелеобразующий компонент, воду, причем в качестве гелеобразующего компонента средство содержит карбопол и триэтаноламин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486905
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5368

Способ получения сорбента

Изобретение относится к области сорбционной технологии, в частности к способам получения сорбента для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов. Способ получения сорбента включает измельчение сухих отходов переработки зернового и масличного сырья до размера частиц 2-7 мм, обработку двуокисью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486955
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5437

Способ получения фосфатидного концентрата

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для получения фосфатидного концентрата. Способ предусматривает обработку масла гидратирующим агентом, экспозицию смеси, отделение фосфатидной эмульсии от гидратированного масла и высушивание фосфатидной эмульсии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487162
Дата охранного документа: 10.07.2013

Похожие РИД в системе