專利名稱：多組分相關(guān)紅外分析器的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多組分相關(guān)紅外分析器的光學(xué)系統(tǒng)。
現(xiàn)有的紅外線分析器的光學(xué)系統(tǒng)有三種類型第一種是單光源、幾何雙光路及一個(gè)檢測器的光學(xué)系統(tǒng)；第二種是雙光源、幾何雙光路及一個(gè)檢測器的光學(xué)系統(tǒng)；第三種是單光源、采用固定分光的時(shí)間雙光束及一個(gè)檢測器的光學(xué)系統(tǒng)。第一、二種用的檢測器均為薄膜微音器型檢測器，第三種用的檢測器為固態(tài)半導(dǎo)體檢測器。這些紅外線分析器光學(xué)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)只能測量一個(gè)組份，抗干擾能力差，現(xiàn)有的紅外線分析器為了提高抗混合氣體中水蒸汽的干擾，在取樣系統(tǒng)中加上多級除水裝置，這樣就使這些紅外線分析器的成本增高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還不能徹底地解決問題。
本實(shí)用新型采用了氣體濾波相關(guān)技術(shù)，使儀器的抗干擾能力大大提高，特別是抗水蒸汽的干擾能力提高得尤為明顯，從而可以省掉為了提高抗干擾能力而增添的輔助裝置，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多級除水裝置。
本實(shí)用新型由于采用新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使一臺(tái)儀器僅用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)就能同時(shí)測量二個(gè)組份或二個(gè)以上的組份，這樣就能使儀器具有高準(zhǔn)確度和低檢測限的特性，并且使儀器達(dá)到一機(jī)多能之目的。
下面是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，通過該實(shí)施例的描述和附圖，給出了本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。


圖1A是多組份相關(guān)紅外分析器光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖1B是多組份相關(guān)紅外分析器光學(xué)系統(tǒng)的光路圖。
圖2是光學(xué)系統(tǒng)中相關(guān)輪的結(jié)構(gòu)圖。
在本實(shí)施例中，由同步電機(jī)(1)帶動(dòng)同步信號切光片(3)和裝有多個(gè)光學(xué)池的相關(guān)輪作穩(wěn)定連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。在此過程中由紅外光源(2)發(fā)出的紅外線以一定的時(shí)間差通過裝在相關(guān)輪上的多個(gè)光學(xué)池，于是按照一定時(shí)間差的多個(gè)光束通過氣室(5)，并到達(dá)固態(tài)半導(dǎo)體檢測器(6)。光信號到達(dá)檢測器時(shí)被轉(zhuǎn)換成電信號，與此同時(shí)，同相關(guān)輪保持相位關(guān)系的同步信號切光片也按照一定的時(shí)間差從光電耦合器(7)的凹槽中通過，從而得到了與電信號同步的脈沖信號。將這兩種信號送到電氣系統(tǒng)進(jìn)行處理，則在顯示儀表上就會(huì)得到與待測組分濃度成正比的各個(gè)組分的濃度指示值。上述的相關(guān)輪(4)用于實(shí)現(xiàn)多組份分析。圖2中的相關(guān)輪體(2～1)是一個(gè)圓盤，該圓盤隨軸(2～2)旋轉(zhuǎn)，在圓盤面上裝有多個(gè)光學(xué)池，光學(xué)池的個(gè)數(shù)是待測組分?jǐn)?shù)的一倍，如果測量兩個(gè)組分，則在相關(guān)輪體的圓盤面上裝有四個(gè)光學(xué)池(2～3)。這四個(gè)光學(xué)池每兩個(gè)成為一對，其中一對用于分析CO，另一對用于分析HC。在一對用于分析CO的光學(xué)池中一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有待測組分CO，另一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有對紅外線不吸收的氣體N2。在一對用于分析HC的光學(xué)池中一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有待測組分CnHm，另一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有對紅外線不吸收的氣體N2。每個(gè)光學(xué)池上還裝有一塊所需波長的紅外干涉窄帶濾光片，分析CO的一對光學(xué)池上裝有一種所需波長的窄帶濾光片(2～4)，分析HC的一對光學(xué)池上裝有另一種所需波長的窄帶濾光片(2～5)。它們的作用是把相關(guān)范圍限制在一個(gè)較窄的波帶內(nèi)。使紅外線以一定的時(shí)間差、并以一定的順序通過旋轉(zhuǎn)著的四個(gè)光學(xué)池。當(dāng)紅外線通過裝有CO窄帶濾光片和其內(nèi)封有高濃度CO氣體的光學(xué)池時(shí)，由于CO對紅外線中相應(yīng)于CO波長敏感，CO就把這個(gè)波長的能量吸收掉。當(dāng)紅外線通過裝有HC窄帶濾光片和其內(nèi)封有CnHm氣體的光學(xué)池時(shí)，由于HC對紅外線中相應(yīng)于HC波長敏感，HC就把這個(gè)波長的能量吸收掉。這兩個(gè)光束稱作參比光束。當(dāng)紅外線分別通過裝有CO和HC窄帶濾光片和其內(nèi)均封有氣體N2的另外兩個(gè)光學(xué)池時(shí)，由于氣體N2不吸收紅外線，所以具有CO的特征吸收波長和HC的特征吸收波長的能量均未被吸收。這兩個(gè)光束稱作分析光束。上述四個(gè)光束以一定的時(shí)間差射入同一個(gè)氣室。如果流過氣室的待測氣體內(nèi)無CO和HC組分，那未從氣室射出來的四個(gè)光束的能量均未變化，即使流過氣室的待測氣體內(nèi)含有其它氣體使四個(gè)光束發(fā)生散射衰減，由于這種衰減對于二個(gè)參比光束和二個(gè)分析光束是相同的，所以在零點(diǎn)上的凈變化也是相同的，可以互相抵消，因此在儀器上沒有濃度指示值。如果流過氣室的待測氣體內(nèi)含有CO組分，由于通過裝有CO窄帶濾光片和其內(nèi)封有氣體N2之光學(xué)池的一個(gè)分析光束具有CO特征吸收波長的能量，當(dāng)這個(gè)光束射入其內(nèi)含有CO組分的氣室時(shí)CO組分就把這個(gè)光束中的該特征波長的能量吸收掉一部分，吸收多少與待測氣體內(nèi)所含CO組分多少有關(guān)，因此在儀器上顯示出CO濃度指示值。如果流過氣室的待測氣體內(nèi)含有HC組分，由于通過裝有HC窄帶濾光片和其內(nèi)封有氣體N2之光學(xué)池的另一個(gè)分析光束具有HC特征吸收波長的能量，當(dāng)這個(gè)光束射入其內(nèi)含有HC組分的氣室時(shí)HC組分就把這個(gè)光束中的該特征波長的能量吸收掉一部分，吸收多少與待測氣體內(nèi)所含HC組分多少有關(guān)，因此在儀器上顯示出HC濃度指示值。如果待測氣體中含有干擾氣體，以測量CO為例，雖然這些干擾氣體在CO吸收波段的范圍內(nèi)有精細(xì)光譜，但干擾氣體的精細(xì)光譜與CO的精細(xì)光譜有一部分是重合的，也有一部分是不重合的。由于采用了氣體濾波相關(guān)技術(shù)，重合的部分將產(chǎn)生正誤差，不重合的部分將產(chǎn)生負(fù)誤差，因此這些誤差可以互相抵消，也就是說干擾氣體對測量精度的影響可以降到最低程度。
權(quán)利要求1.一種多組分相關(guān)紅外分析器的光學(xué)系統(tǒng)，由同步電機(jī)(1)、紅外光源(2)、同步信號切光片(3)、相關(guān)輪(4)、氣室(5)、固態(tài)半導(dǎo)體檢測器(6)和光電耦合器(7)組成，其特征在于相關(guān)輪(4)的輪體(2～1)是一個(gè)圓盤，該圓盤隨軸(2～2)旋轉(zhuǎn)，在圓盤上裝有四個(gè)光學(xué)池(2～3)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于這四個(gè)光學(xué)池(2～3)每兩個(gè)成為一對，其中一對用于分析CO，另一對用于分析HC。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于在一對用于分析CO的光學(xué)池中一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有待測組分CO，另一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有N2。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于一對用于分析HC的光學(xué)池中一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有待測組分CnHm，另一個(gè)光學(xué)池內(nèi)封有N2。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多組分相關(guān)紅外分析器的光學(xué)系統(tǒng)，由同步電機(jī)(1)、紅外光源(2)、同步信號切光片(3)，相關(guān)輪的輪體(4)組成，輪體(4)上裝有四個(gè)光學(xué)池。由于在光學(xué)系統(tǒng)中采用了新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能使一臺(tái)儀器僅用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)就能同時(shí)測量二個(gè)組分或二個(gè)以上的組分，又由于采用了氣體濾波相關(guān)技術(shù)，能使儀器的抗干擾能力大大增強(qiáng)。
文檔編號G02B27/00GK2056519SQ88203839
公開日1990年4月25日 申請日期1988年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月7日
發(fā)明者王文高 申請人:北京分析儀器廠