Лучеприемная камера
Cтраница 2
Поэтому эта погрешность отлична от нуля. Величина погрешности зависит от длины рабочей камеры, глубины лучеприемной камеры оптико-акустического приемника и концентрации определяемого компонента в газовой смеси, заполняющей приемник. Влияние изменения содержания определяемого компонента в воздухе экспериментально было проверено на оптико-акустическом газоанализаторе с частотой обтюрации потоков 6 гц. [16]
В сравнительной камере находится воздух, а в рабочей - газовоздушная смесь. Чистый и загазованный воздух различно поглощают инфракрасные лучи, поэтому потоки лучей, попав в лучеприемную камеру, будут по обе стороны ее диафрагмы создавать пульсирующие колебания давления ( Pi и Р2) вследствие различного нагрева в обеих ее половинах. Возникающие при этом колебания диафрагмы могут быть уловлены в виде звука или преобразованы преобразователем 8 в электрический ток, измеряемый милливольтметром 9, который может быть связан с записывающим и сигнализирующим устройствами. [17]
Если в рабочей камере отсутствует измеряемый газ, то в ней не поглощается энергия ИК-излучения, соответствующая полосе поглощения измеряемого газа. Тогда поглощение энергии в рабочей лучеприемной камере уменьшится на большую величину, чем поглощение энергии в сравнительной лучеприемной камере, поскольку рабочая лучеприемная камера является фильтровой для сравнительной лучеприемной камеры. При этом на выходе газоанализатора ( 14) появляется сигнал, пропорциональный концентрации измеряемого газа. [18]
Если в рабочей камере отсутствует измеряемый газ, то в ней не поглощается энергия ИК-излучения, соответствующая полосе поглощения измеряемого газа. Тогда поглощение энергии в рабочей лучеприемной камере уменьшится на большую величину, чем поглощение энергии в сравнительной лучеприемной камере, поскольку рабочая лучеприемная камера является фильтровой для сравнительной лучеприемной камеры. При этом на выходе газоанализатора ( 14) появляется сигнал, пропорциональный концентрации измеряемого газа. [19]
Если в рабочей камере отсутствует измеряемый газ, то в ней не поглощается энергия ИК-излучения, соответствующая полосе поглощения измеряемого газа. Тогда поглощение энергии в рабочей лучеприемной камере уменьшится на большую величину, чем поглощение энергии в сравнительной лучеприемной камере, поскольку рабочая лучеприемная камера является фильтровой для сравнительной лучеприемной камеры. При этом на выходе газоанализатора ( 14) появляется сигнал, пропорциональный концентрации измеряемого газа. [20]
 |
Принципиальная схема газоанализатора с газовой компенсацией в рабочем канале. [21] |
Процесс уравновешивания происходит следующим образом. Изменение концентрации газа в рабочей камере 12 вызывает нарушение равенства интенсивности излучения, поступающего в приемник из сравнительного и рабочего каналов, что приводит к появлению пульсаций давления в лучеприемной камере. Оператор, изменяя длину рабочей камеры, производит газовую компенсацию изменения излучения, поглощенного анализируемой газовой смесью. [22]
Сущность отрицательного оптико-акустического эффекта сводится к следующему. Если перед окном лучеприемной камеры приемника, заполненной газом, поглощающим, а следовательно, излучающим инфракрасную энергию, установить какое-нибудь тело, температура которого ниже температуры газа в лучеприемной камере, а между этим телом и окном поместить вращающийся обтюратор, то в приемнике возникнут импульсы давления, воспринимаемые микрофоном. Это явление возникает из-за потери тепловой энергии газом вследствие излучения ее в сторону холодильника, тогда как обратное излучение низкотемпературного источника, воспринимаемое газом в камере, значительно меньше. [23]
Выходной сигнал конденсаторного микрофона, пропорциональный амплитуде колебаний его мембраны, подается на вход усилителя. Вал реверсивного двигателя, управляемого усилителем, через редуктор и преобразовательное устройство перемещает поршень компенсационной камеры, заполненной определяемым компонентом, и изменяет тем самым толщину слоя газа в ней до тех пор, пока интенсивность поступающего инфракрасного излучения в левую лучеприемную камеру не будет равна интенсивности излучения, поступающего в правую лучеприемную камеру. [24]
Выходной сигнал конденсаторного микрофона, пропорциональный амплитуде колебаний его мембраны, подается на вход усилителя. Вал реверсивного двигателя, управляемого усилителем, через редуктор и преобразовательное устройство перемещает поршень компенсационной камеры, заполненной определяемым компонентом, и изменяет тем самым толщину слоя газа в ней до тех пор, пока интенсивность поступающего инфракрасного излучения в левую лучеприемную камеру не будет равна интенсивности излучения, поступающего в правую лучеприемную камеру. [25]
В газоанализаторах ОА2109, ОА2209 и ОА2309 полоса ( А /) определяется инерционностью следящей системы и инерционностью смены анализируемой смеси в рабочей камере. Напомним, что такие значения достигаются для лучеприемной камеры с диаметром окна 20 и глубиной 5 мм, заполненной при атмосферном давлении. [26]
 |
Принципиальная схема оптико-акустического газоанализатора с газовой компенсацией. [27] |
Потоки инфракрасного излучения ( показаны стрелками на рис. 21 - 5 - 3) от двух излучателей, одновременно прерываемые обтюратором, поступают в два оптических канала. В правом канале поток излучения проходит через фильтровую и рабочую камеры и ослабляется в фильтровой камере, а затем в рабочей пропорционально концентрации определяемого компонента в анализируемой газовой смеси. Ослабленный поток излучения поступает через отражатель в правую лучеприемную камеру. [28]
При значительном увеличении толщины слоя анализируемой смеси поглощение излучения обычно начинает заметно отличаться от почти экспоненциального закона. Будем вначале считать, что сигнал на выходе приемника прямо пропорционален количеству тепла, выделившемуся в лучеприемной камере при поглощении излучения газом, и что поглощение излучения окном и стенкой камеры пренебрежимо мало. Положим также Cmin0 и будем приближенно считать постоянной спектральную плотность / ( v) в пределах спектра поглощения определяемого компонента. [29]
При более точном выводе формулы для F необходимо учитывать, что тепло, выделяемое в тонком слое у окна и стенки лучеприемной камеры, вызывает значительно меньший сигнал, чем такое же количество тепла, выделяемого в центральной части камеры. Кроме того, влияние теплопроводности при выделении тепла в этом тонком слое значительно больше, чем при выделении тепла в центральной части камеры. Поэтому, если размеры камеры значительно больше глубины проникновения температурных колебаний, то гармоника звукового давления, возникающего при выделении тепла в тонком слое у окна и стенки лучеприемной камеры, и гармоника давления, обусловленная выделением тепла в центральной части камеры, имеют разные фазы. [30]
Страницы: 1 2 3