相关红外线多组份气体分析器的光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多组分相关红外分析器的光学系统，由同步电机（１）、红外光源（２）、同步信号切光片（３），相关轮的轮体（４）组成，轮体（４）上装有四个光学池。由于在光学系统中采用了新颖的结构设计，能使一台仪器仅用一个光学系统就能同时测量二个组分或二个以上的组分，又由于采用了气体滤波相关技术，能使仪器的抗干扰能力大大增强。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多组分相关红外分析器的光学系统。现有的红外线分析器的光学系统有三种类型第一种是单光源、几何双光路及一个检测器的光学系统；第二种是双光源、几何双光路及一个检测器的光学系统；第三种是单光源、采用固定分光的时间双光束及一个检测器的光学系统。第一、二种用的检测器均为薄膜微音器型检测器，第三种用的检测器为固态半导体检测器。这些红外线分析器光学系统的缺点是一个光学系统只能测量一个组份，抗干扰能力差，现有的红外线分析器为了提高抗混合气体中水蒸汽的干扰，在取样系统中加上多级除水装置，这样就使这些红外线分析器的成本增高、结构复杂，而且还不能彻底地解决问题。本技术采用了气体滤波相关技术，使仪器的抗干扰能力大大提高，特别是抗水蒸汽的干扰能力提高得尤为明显，从而可以省掉为了提高抗干扰能力而增添的辅助装置，如结构复杂的多级除水装置。本技术由于采用新颖的结构设计，使一台仪器仅用一个光学系统就能同时测量二个组份或二个以上的组份，这样就能使仪器具有高准确度和低检测限的特性，并且使仪器达到一机多能之目的。下面是本技术的最佳实施例，通过该实施例的描述和附图，给出了本技术的细节。附图说明图1A是多组份相关红外分析器光学系统的结构图。图1B是多组份相关红外分析器光学系统的光路图。图2是光学系统中相关轮的结构图。在本实施例中，由同步电机(1)带动同步信号切光片(3)和装有多个光学池的相关轮作稳定连续地旋转。在此过程中由红外光源(2)发出的红外线以一定的时间差通过装在相关轮上的多个光学池，于是按照一定时间差的多个光束通过气室(5)，并到达固态半导体检测器(6)。光信号到达检测器时被转换成电信号，与此同时，同相关轮保持相位关系的同步信号切光片也按照一定的时间差从光电耦合器(7)的凹槽中通过，从而得到了与电信号同步的脉冲信号。将这两种信号送到电气系统进行处理，则在显示仪表上就会得到与待测组分浓度成正比的各个组分的浓度指示值。上述的相关轮(4)用于实现多组份分析。图2中的相关轮体(2～1)是一个圆盘，该圆盘随轴(2～2)旋转，在圆盘面上装有多个光学池，光学池的个数是待测组分数的一倍，如果测量两个组分，则在相关轮体的圆盘面上装有四个光学池(2～3)。这四个光学池每两个成为一对，其中一对用于分析CO，另一对用于分析HC。在一对用于分析CO的光学池中一个光学池内封有待测组分CO，另一个光学池内封有对红外线不吸收的气体N2。在一对用于分析HC的光学池中一个光学池内封有待测组分CnHm，另一个光学池内封有对红外线不吸收的气体N2。每个光学池上还装有一块所需波长的红外干涉窄带滤光片，分析CO的一对光学池上装有一种所需波长的窄带滤光片(2～4)，分析HC的一对光学池上装有另一种所需波长的窄带滤光片(2～5)。它们的作用是把相关范围限制在一个较窄的波带内。使红外线以一定的时间差、并以一定的顺序通过旋转着的四个光学池。当红外线通过装有CO窄带滤光片和其内封有高浓度CO气体的光学池时，由于CO对红外线中相应于CO波长敏感，CO就把这个波长的能量吸收掉。当红外线通过装有HC窄带滤光片和其内封有CnHm气体的光学池时，由于HC对红外线中相应于HC波长敏感，HC就把这个波长的能量吸收掉。这两个光束称作参比光束。当红外线分别通过装有CO和HC窄带滤光片和其内均封有气体N2的另外两个光学池时，由于气体N2不吸收红外线，所以具有CO的特征吸收波长和HC的特征吸收波长的能量均未被吸收。这两个光束称作分析光束。上述四个光束以一定的时间差射入同一个气室。如果流过气室的待测气体内无CO和HC组分，那未从气室射出来的四个光束的能量均未变化，即使流过气室的待测气体内含有其它气体使四个光束发生散射衰减，由于这种衰减对于二个参比光束和二个分析光束是相同的，所以在零点上的净变化也是相同的，可以互相抵消，因此在仪器上没有浓度指示值。如果流过气室的待测气体内含有CO组分，由于通过装有CO窄带滤光片和其内封有气体N2之光学池的一个分析光束具有CO特征吸收波长的能量，当这个光束射入其内含有CO组分的气室时CO组分就把这个光束中的该特征波长的能量吸收掉一部分，吸收多少与待测气体内所含CO组分多少有关，因此在仪器上显示出CO浓度指示值。如果流过气室的待测气体内含有HC组分，由于通过装有HC窄带滤光片和其内封有气体N2之光学池的另一个分析光束具有HC特征吸收波长的能量，当这个光束射入其内含有HC组分的气室时HC组分就把这个光束中的该特征波长的能量吸收掉一部分，吸收多少与待测气体内所含HC组分多少有关，因此在仪器上显示出HC浓度指示值。如果待测气体中含有干扰气体，以测量CO为例，虽然这些干扰气体在CO吸收波段的范围内有精细光谱，但干扰气体的精细光谱与CO的精细光谱有一部分是重合的，也有一部分是不重合的。由于采用了气体滤波相关技术，重合的部分将产生正误差，不重合的部分将产生负误差，因此这些误差可以互相抵消，也就是说干扰气体对测量精度的影响可以降到最低程度。权利要求1.一种多组分相关红外分析器的光学系统，由同步电机(1)、红外光源(2)、同步信号切光片(3)、相关轮(4)、气室(5)、固态半导体检测器(6)和光电耦合器(7)组成，其特征在于相关轮(4)的轮体(2～1)是一个圆盘，该圆盘随轴(2～2)旋转，在圆盘上装有四个光学池(2～3)。2.据权利要求1所述的光学系统，其特征在于这四个光学池(2～3)每两个成为一对，其中一对用于分析CO，另一对用于分析HC。3.据权利要求2所述的光学系统，其特征在于在一对用于分析CO的光学池中一个光学池内封有待测组分CO，另一个光学池内封有N2。4.据权利要求2所述的光学系统，其特征在于一对用于分析HC的光学池中一个光学池内封有待测组分CnHm，另一个光学池内封有N2。专利摘要本技术涉及一种多组分相关红外分析器的光学系统，由同步电机(1)、红外光源(2)、同步信号切光片(3)，相关轮的轮体(4)组成，轮体(4)上装有四个光学池。由于在光学系统中采用了新颖的结构设计，能使一台仪器仅用一个光学系统就能同时测量二个组分或二个以上的组分，又由于采用了气体滤波相关技术，能使仪器的抗干扰能力大大增强。文档编号G02B27/00GK2056519SQ88203839公开日1990年4月25日 申请日期1988年3月7日 优先权日1988年3月7日专利技术者王文高 申请人:北京分析仪器厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多组分相关红外分析器的光学系统，由同步电机（１）、红外光源（２）、同步信号切光片（３）、相关轮（４）、气室（５）、固态半导体检测器（６）和光电耦合器（７）组成，其特征在于相关轮（４）的轮体（２～１）是一个圆盘，该圆盘随轴（２～２）旋转，在圆盘上装有四个光学池（２～３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王文高，
申请(专利权)人：北京分析仪器厂，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]