Brevet FR2523306A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne un appareil optlque à faisceaux multiples pour la mesure des constituants dl un m&lange gazeux, comportant une source de rayonnement optique, ainsi qu'une cuvette destinée A recevoir ce mê- lange et traversée par ce rayonnement, en aval de laquel- le est monté un récepteur photoélectrique, avec interposi- tion d'un diviseur de faisceau et d:fúiltreaoptiqte. Les appareils optiques de ce type servent i la me- sure de gaz spécifiques en présence d'autres ge qui en absorbant les radiations dans la même pla&u de loagaoeur dl onde qu'eux, sont susceptibles de perturber cette mesureo Par exemple, la teneur en alcool de l'air expiré peut etre mesurée avec une grande pr&cision par absorption des ray- ons infrarouges d'une longueur d'onde de 3,4/im mai 3 t a cette même longueur d'onde, la présence d'ac&tone dans I* haleine, par exemple par suite d'une maladie ou d'wa J**- ne excessif, peut faire conclure à une aîcool&wie en réa- lité inexistante L'ac 6 tone est décelable par mesure de la transmission optique pour une longueur d'onde de 1,24 /m, à laquelle l'alcool n'est pratiquement plus absorbé. Dans un dimpositif connu pour la mesure de la pro- portion d'un constituant d'un & 4 lange gazeux perméable aux radiations, les rayons partent d'une neurce de rayvn- nement, lumineux munie de moyens optiques, traversent une cuvette qui contient le mélange a examiuer et aboutisteik à un diviseur de faisceau placé en aval ds la evete, qui sépare les rayons en deux faisceaux ilmentaire; *a; rallâles, séparés l'un de l'autre dans l'epace Doos fii- tres sont, entre autres moyens auxiliaires, placée sur parcours de ces faisceaux pour s&lectionner une longueur d'onde différente pour chacun d'eux Una lentille conver- gente, qui réunit les deux faisceaux, est suivie d'un di- tecteur, en aval duquel sont prévus des moyens de trans- formation et d'exploitation des signaux Ui dispositif vibrateur veille à ce que les signaux respectifs des faisceaux élémentaires parviennent à tour de rôle aux moy- yens de transformation précités Le diviseur de faisceau lumineux est constitué par un mystime de prismes Il com- prend un prisme central rewctangulaire, qui est disposé symétriquement par rapport à l'axe du faisceau incident, le somet de son angle droit tourné vers le point d'origi- ne de celui-ci Par réflexion sur-nes faces, il divise le faisceau incident en deux faisceaux &lémentaires, perpen- diculaires à l'axe du fai 3 ceêu initial A côt de ce pris- me central sont disposés deux prismes latéraux, un de cha- que côté, dont la section est un triangle rectangle ioc&- le, de esorte que chaque faslceau élémentaire, venant frap- per la face du prisme letéral respectif qui correspond à l'hypothénuse, est réfléchi A 90 ' et s'6 tend alors paral- lèlement au faisceau initial La réalisation du prisme central et des prismes latéraux en un seul bloc oet une o- p Sration coûteuse en ce qui concerne la fixation et l'a- justage et l'ensemble ainsi formé est extrêmement sensible aux tensions L'adaptation de l'appareil à la mesure d'au- tres gaz on disposant des filtres appropriés sur le par- cours des faisceaux élémentaires est une opération tris complexe et coûteuse (demande de brevet en R A Dl-AS -3 50 004). L'invention a donc pour objet de réaiser un appa- reil destiné à différents utilisateurs et servant à la mesure simultanée de divers gae dont i'adaptation à coh- que nouvel emploi est une op&retion simple et facile. A cet effet, dans l'appareil eelon l'invention, le diviseur de faisceau lumineux, constitué par un prisme, forme avec une lentille convexe et les filtres optiques placés sur le parcours des faiscoeaux résultant de la divi- sion, ainsi que des détecteurs d'une-autt électronique placé 6 devant une unité d'affichage, un dispositif de dé- tection commun interchangeable. Ce dispositif de détection contient les éléments nécessaires pour l'adaptation de l'appareil au nombre vua- riable des gaz Il permet de l'équiper pour chaque usage auquel il oet destiné. Le prisme peut former avec les filtres optiques un élément composite Les filtres peuvent être placés immé- diatement derrière le prisme. Dans une autre forme d'exécution, le prisme forme un seul élément avec la lentille convexe Cette lentille peut aussi être placée devant le prisme. L'utilisation comme diviseur de faisceau d'un pris- me et de filtres optiques placée sur le parcours des fais- ceaux résultant de la division permet d'obtenir un élément sans pièces mobiles, qui peut être réalisé sous une forme compacte et qui élimine les risques de pivotement involon- taire Gr Ace au prisme, le faisceau objet de la mesure peut être divisé en autant de faisceaux secondaires qu'on le désire, sans avoir à en modifier les dimensions. Si le faisceau pénètre dans le dispositif de dé- tection avec une focalisation suffisante, la lentille convexe peut être supprimée. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de-la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, A titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet appareil: Fig 1 est un achéma-bloc d'un appareil de mesure selon l'invention, conçu pour deux longueurs d'onde; Fig 2 a à 2 c représentent diverses formes d'exécu- tion du dispositif de détection. Le mode de fonctionnement général montre clairement la construction de l'appareil de mesure optique des gaz pour deux longueurs d'onde Une source 1 émet une lumière dans la plage des ultraviolets ou des infrarouges Une lentille 2 forme avec cette lumière un faisceau qui tra- verse une cuvette a contenant le gaz à mesurer La len- tille 2 peut être remplacée par un miroir creux placé de l'autre c&té de la source de rayonnement 1 Après avoir traversé la cuvette 3, la lumière pénètre dans un disposi- tif de détection 4, dont les signaux électriques sont transformés dans une unité électronique 1, puis affichés et/ou exprimés dans une unité d'affichage 6. Le dispositif de détection 4 constitue un ensemble dont les dimensions restent les mêmes pour l'ensemble de la plage de mesure et quel que soit le nombre des gas & mesurer simultanément Il suffit donc de l'échanger con- tre un autre de dimensions identiques pour adapter l'ap- pareil à la mesure qu'on désire effectuer. Il comporte un prisme 7, avec au moins deux faces d'entrée ou de sortie de la lumière 8, 2, qui forment en- tre elles un angle, au moins une lentille convexe 10, deux filtres optiques Il et deux détecteurs 12. La figure 2 montre diverses façons de disposer les éléments du dispositif de détection 4, les agencements a à c étant prévus pour un dispositif à deux faisceaux, tandis que l'agencement d correspond & un dispositif & trois faisceaux A ia figure 2 a, les filtres optiques 11 sont placés devant le prisme 7 et forment donc avec celui- ci un élément composite Mais ils peuvent aussi étre pla- c&s immédiatement derrière le prisme, come à la figure 2 b, ou immédiatement devant les détecteurs 12, core aux figures 2 c et 2 d La lentille convexe 10 peut être placée devant le prisme Z 7 comme & la figure 2 d, ou après celui- ci, come aux figures 2 a et 2 b Elle peut aussi ne faire avec lui qu'une seule pièce 13, come & la figure 2 c. Quant au prisme 7 Z, sos faces 8, * qui forment entre elles un angle peuvent être situées à la sortie du fais- ceau, come aux figures 2 a et 2 c, à l'entrée seulement, corme à la figure 2 d ou à l'entrée et à la sortie, come à la figure 2 b. Lorsque le faisceau est suffisamment focalisé lors- qu'il pénètre dans le dispositif de détection 4, la lentil- le convexe 10 peut être complèteuent supprimée. REVENDICATIONS - 1 Appareil optique à faisceaux multiples pour la mesure des constituants d'un mélange gazeux, n Portent une source de rayonnement optique, ainsi qu Igme cuvrette destinée à recevoir ce mélange et travera& par et rayou L- nouent, en aval de laquel est usont& un récepteur p 1-ineto'I- trique, avec interposition d'un divic ur de 'lc* et de filtre* optiques, caractérisé en cet que le dvirtl'ur de fais- ceau lumineux, constitué Par un pricme ( 7), rferm P avecï filtres optiques placés sur le parcou rs des ficeaux sultant de, la division, ainsi que des dk'ectiiirs ( 12 i -_une unité électronique ( 5) placée devant uane unîte '3 fs ( 6), un dispositif de détection cclamum interchbangeable 4 a Appareil selon la revendication 1, caatrs en ce que le diviseur de faisceau lumineux crn 1 outre, une lentille convexe ( 10). 3.-Appareil selon l'une quelconque des revendtl%- tions I et a, caractérisé su ce que le reisme X 7) forme avec les filtres optiques ( 11) unl é 1 âiant eoempou Ite. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendiea- tions l'et 8, caractérisé au ce que le fî 1 trow optiqu*a sont placés imédiatement derrière le prxisaof 7 > Appareil selon la revendication è 1 j en ce que le prisme 285 ( 10) qu'un seul élément. 6 Appareil selon la revendication a, rir su ce que la lentille convexe ( 10) est pla'é* doeat l Q prisme ( 7).