СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ЛАЗЕРА

2
2
2
3
3
2
1. Способ анализа газа, предпочтительно, метана, этана, пропана, бутана, пентана, гексана, гептана, этилена, дихлорометана, изооктана, бензола, ксилола, гидразина, формальдегида, NO, NO, СO, СО, HF, О, HI, NH, SO, HBr, NS, HCN,
отличающийся тем, что он включает следующие этапы:
a) перестройку лазера посредством электронного управления,
b) передачу светового сигнала через газ в область измерения,
c) измерение коэффициента поглощения в области измерения, окруженной камерой, которая перфорирована с обеспечением возможности поступления в камеру окружающей атмосферы, газа и/или дыма, или камерой, в которую подают газ, окружающую атмосферу и/или дым через трубку для газа/воздуха,
d) сбор и хранение результатов измерения во внутренней памяти,
e) анализ результатов измерений посредством микроконтроллера,
f) вычисление концентраций газа посредством алгоритма, предусмотренном в микроконтроллере,
g) повторение этапов a)-f).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно:
расщепляют световой сигнал от лазера;
располагают эталонную ячейку между оптическим детектором или эталонным детектором и лазером, и с помощью эталонного детектора или оптического детектора измеряют свет, проходящий через эталонную ячейку;
калибруют измерения путем эталонного измерения света, проходящего через эталонную ячейку.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что измерения от эталонной ячейки также используют для определения фактической длины волны лазера.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют длину волны лазера / перестраивают лазер относительно коэффициента заполнения и тока.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения наличия одночастотного излучения от лазера используют эталонный сигнал.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для вычисления длины волны света используют измеренный коэффициент пропускания,
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазер корректируют по длине волны, чтобы отсканировать газовый спектр с обеспечением сбора данных о коэффициенте поглощения больше чем от одной длины волны.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что известный материал, жидкость и/или газ располагают в эталонной ячейке, и используют этот материал в качестве эталонного сигнала для спектра поглощения.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что вычисляют длину(ы) волн(ы), основываясь на измеренном коэффициенте поглощения посредством алгоритма, предусмотренного во внутреннем микроконтроллере или во внешнем устройстве.
10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что дополнительно:
обеспечивают программное обеспечение параметрами для разнесения мод света лазера;
моделируют кривые пропускания для различных положений длины волны и сравнивают их с измеренным спектром, чтобы получить абсолютные значения для точек одной длины волны;
выбирают коэффициент поглощения для каждого газа из библиотеки и связывают с измеренным коэффициентом пропускания.
11. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что дополнительно:
вычисляют состав газа из измеренных коэффициентов поглощения и эталонных данных в библиотеке, или вычисляют состав газа из измеренных коэффициентов поглощения путем сравнения значения от газа, который должен быть измерен, и от одной или большего количества эталонных газовых ячеек.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что вычисленный состав газа используют для вычисления теплотворности газа в калориях.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют невоспламеняющиеся газы в потоке газа, главным образом углеводороды.
14. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что результаты и измерения передают внешним средствам обмена данными для дальнейшей обработки.
2
2
2
3
3
2
a
b
c
d
e
f,
15. Устройство для анализа газа, предпочтительно, метана, этана, пропана, бутана, пентана, гексана, гептана, этилена, дихлорометана, изооктана, бензола, ксилола, гидразина, формальдегида, NO, NO, СO, СО, HF, О, HI, NH, SO, HBr, HS, HCN, отличающееся тем, что оно содержит лазерный модуль (6), содержащий лазер (7), выполненный из материала с составом AlGaInPAsSb.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что лазер (7) представляет собой предпочтительно полупроводниковый лазер или перестраиваемый по частоте лазер, который может сканировать спектр.
17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что устройство содержит промежуточный слой изолирующего материала с контактными окнами.
18. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что в область измерения включены два полупрозрачных зеркала (17), чтобы обеспечивать возможность отражения света назад и вперед между ними и, таким образом, увеличивать длину пути для света в газе.
19. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что оно содержит:
по меньшей мере одно зеркало (17), имеющее маленький угол, чтобы избежать создания стоячих волн, или
по меньшей мере одно зеркало (17) с высоким отражением, имеющее оптическую апертуру с возможностью введения света в одном месте, а выведения в другом месте, или
по меньшей мере одно кривое зеркало (17), имеющее оптическую апертуру с возможностью введения света в одном месте, а выведения в другом месте.
20. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что используются 3-4 кривых зеркала (17), чтобы отражать свет лазера назад и вперед в пределах большего объема в области измерения.
21. Устройство по п.15, отличающееся тем, что точность измерения газа может быть увеличена при использовании фильтра для удаления света лазеры при выходе из области измерения и, таким образом, измерения газа с помощью Фотолюминесцентной Спектроскопии или Резонансной Спектроскопии Комбинационного Рассеяния, которая увеличивает точность измерения полупроводниковым лазером.
22. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну эталонную ячейку (9), которая расположена между лазером (7) и эталонным детектором (10) и в которой расположен известный материал, жидкость и/или газ, для его использования в качестве эталонного сигнала для спектра поглощения.
23. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно содержит блок (4) управления, имеющий внутренний микроконтроллер, снабженный программным обеспечением, включая алгоритм для вычисления длин волн, основываясь на измеренном коэффициенте поглощения, и/или библиотекой для эталонного сигнала газа.
24. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью одного или нескольких действий из следующих:
вычисления состава газа из измеренных коэффициентов поглощения и эталонных данных в библиотеке;
вычисления состава газа из измеренных коэффициентов поглощения путем сравнения значения от газа, который должен быть измерен, и от одной или большего количества эталонных газовых ячеек (9);
вычисления теплотворности газа в калориях, используя вычисленный состав газа;
измерения невоспламеняющихся газов в потоке газа, главным образом, углеводородов.