ТРАССОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

10 15 20 Полезная модель относится к средствам для исследования или анализа материалов с помощью оптических средств и предназначена для измерения концентрации газов на открытых трассах в атмосфере и может быть использована для исследования атмосферы (состав атмосферы, химических реакций, фоновый мониторинг малых газовых составляющих) и контроля газовых загрязнений окружающей среды (выбросы промышленных предприятий, определение состава и уровня газовых загрязнений вблизи транспортных магистралей и т.д.) Заявляемое устройство основано на технике абсорбционной спектроскопии, сущность которой заключается в избирательности и индивидуальности и спектров поглощения различных веществ. Основными узлами спектрометрического газоанализатора, предназначенного для абсорбционной спектрометрии газов на открытых в атмосфере, являются источник излучения, приемный телескоп, анализатор спектра излучения и электронная система регистрации и обработки данных. Классической схемой для трассового зондирования источник излучения и спектрометр размещаются на противоположных концах трассы D.Pemer and U.Platt. АЬзоф2530 35 40 tion of light the atmosphere by collision pairs of oxygen (02)2- Geophys Res. Lett. 7, 1053-1056, 1980. Основными недостатками такого устройства являются: необходимость использования двух отдельных блоков питания для источника излучения и для приемно-регистрирующей аппаратуры; в необходимости обеспечения и поддержания высокой точности совпадения оптических осей коллимирующего и приемного зеркал; неудобство обслуживания разнесенных на большое расстояния частей прибора, особенно при работе на протяженных трассах. Известна схема, содержащая коллимирующее зеркало и лампу источника излучения, расположенные внутри приемного телескопа на его оптической оси между приемным зеркалом, размеры которого больше размеров коллимирующего зеркала, и его фокусом, в котором установлено входное окно оптоволоконного кабеля, передающего собранное излучения на вход спектрального прибора. Результат такого соосного расположения источника и приемника  является уменьшение габаритов и веса приемопередающего устройства и ретрорефлектора, увеличение жесткости конструкции, увеличение точности и надежности юстировки оптических осей коллимирующего и приемного зеркал. Патент США № 5 255073, кл.О 01J 3/42, НКИ 356/437, заяв. 19.11.91, опубл. 19.10.93 Однако размещение источника излучения внутри приемного телескопа имеет ряд недостатков: накладываются ограничения на размеры источника излучения, т.к. он находится в зоне распространения отраженного от ретро5055 60 65 уменьшая тем самым интенсивность регистрируемого сигнала; часть площади приемного зеркала, уменьшая тем самым интенсивность регистрируемого сигнала; ухудшается безопасность эксплуатации прибора, т.к. для работы дуговых ламп используется высокое напряжение, а ограничение размеров конструкции источника излучения увеличивает вероятность пробоя; ухудшается отвод тепла выделяемого лампой, возрастает температура в области размещения лампы, уменьшая тем самым ресурс работы ламп и накладывая ограничения на использование ламп большой мощности; нагрев воздз ха внутри приемного телескопа, приводит к возникновению турбулентности и связанным с этим искажением светового пучка и уменьшением точности измерений; затрудняется обслуживание источника излучения (смена ламп, юстировка и т.д.) Известен трассовый газоанализатор, содержащий на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом - систему регистрации-обработки данных, анализатор спектра и приемопередающее устройство, включающее источник излучения и оптическую систему, образованнзто вогнутым зеркалом и зеркалом меньщего диаметра, установленным передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси вогнутого зеркала, при этом приемопередающее устройство оптически связано с анализатором спектра гибким световодом, входное отверстие которого расположено в фокусе оптической системы, находящимся на оптической оси вогнутого зеркала Свидетельство на полезную модель № 9311, кл. G 01 N 21/01, заяв. 20.02.98, опубл. 16.02.99 № 2. 70 75 . 80 , 85 90 Такая компоновка узлов устройства позволяет исключить нагрев воздуха перед приемопередающим зеркалом, а также устранить эффект экранирования конструкцией источника излучения приемо-передаюш;его зеркала, что позволяет использовать источники излучения больших размеров, что приведет к возможности увеличения мощности используемых источников излучения, к повышению эффективности охлаждения лампы; уменьшение вероятности пробоя лампы импульсом высоковольтного напряжения. Кроме того, в таком устройстве не может быть турбулентности, что приведет к снижению шумов сигнала. Однако это устройство имеет существенный недостаток: такая оптическая схема может быть реализована только при использовании монохрамотора с большой фотосилой, т.е. с большим относительным отверстием, что ведет к существенному усложнению устройства. Задачей заявляемого решения является упрощение конструкции путем обеспечения возможности использования монохрамоторов малой светосилы. Поставленная задача решается тем, что в трассовом газоанализаторе, содержащем на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом - систему регистрации-обработки данных, анализатор спектра и приемопередающее устройство, включающее источник излучения и оптическую систему, образованную вогнутым зеркалом и зеркалом меньшего диаметра, установленным передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси вогнутого зеркала, при этом приемопередающее устройство оптически связано с анализатором спектра 95 100 105 110 гибким световодом, входное отверстие которого расположено в фокусе оптической системы, находящимся на оптической оси вогнутого зеркала, оптическая система приемопередающего устройства дополнена вторым плоским зеркалом, которое установлено перед обратной стороной первого плоского зеркала с возможностью поворота под углом 45° к оптической оси системы, а источник излучения размещен перпендикулярно к оптической оси системы на одном уровне с вторым плоским зеркалом. Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное решение отличается тем, что добавлено второе плоское зеркало, установленное с возможностью поворота на 45°, а источник излучения установлен вне системы  что позволяет судить о соответствии критерию «новизна. Устройство поясняется рисунками, где на фиг.1 приведена общая схема устройства, а на фиг.2 - схема приемо-передающего блока. Трассовый газоанализатор содержит ретрорефлектор 1, оптическую систему, состоящую из большого вогнутого зеркала 2, плоского зеркала 3 и поворотного плоского зеркала 4 и источника излучения 5. Оптическим кабелем 6 вогнутое зеркало 2 соединено с монохрамотором 7, который последовательно соединен со сканером 8, фотодектором 9, который соединен с компьютером 10. Работает устройство следующим способом. Для проведения измерений в атмосфере выбрфается трасса, на одном из концов которой размещаются приемопередающее устройство, анализатор 115 120 125 130 спектра и система обработки данных, а на противоположном конце устанавливается ретрорефл ектор. Световое излуче1ше от источника света 5(например, дуговой ксеноновой лампы) попадает на плоское поворотное зеркало 4, от него широким пучком оно попадает на большое вогнутое зеркало 2, при этом оно становится источником излучения, а точнее его внешнее кольцо. Этот поток излучения попадает на ретрорефлектор 1, от которого более узким пучком излучение попадает на вогнутое зеркало 2, при этом его внутреннее кольцо становится приемником излучения. Таким образом, уменьшается угол приема излучения от ретрорефлектора. Поступившее отраженное от ретрорефлектора излучение попадает на первое плоское зеркало 3, отражаясь от которого, фокусируется на входном окне оптического кабеля 6 узким пучком излучения, что позволяет использовать монохроматор с меньшей светосилой. По оптическому кабелю световое излучение попадает в монохроматор 7, в котором разлагается в спектр. С помоп ю сканера 8 осуществляется сканирование спектра, то есть пространственная картина спектра трансформируется во временную. Фотодетектор 9 преобразует оптический временной сигнал в электрический, который далее оцифровывается с помоп ью амплитудно-цифрового преобразователя, установленного в слот компьютера, и поступает в компьютер для дальнейшей обработки. В процессе обработки
чения газовыми компонентами атмосферы. Поскольку каждый газ имеет свой индивидуальный спектр поглощения, анализ спектра позволяет идентифицировать поглощающие газы и определить их концентрации.