[其他]檢測(cè)和測(cè)量氣體的方法和儀器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86101760
• 申請(qǐng)日: 1986-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86101760A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗里德里克·默克·里安;多納爾德·威廉姆·費(fèi)爾德曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號(hào): G01N21/62
• 分類號(hào): G01N21/62;G01N9/24;G02F1/33;G02B5/20
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 欒本生

本發(fā)明是關(guān)于氣體檢測(cè)的裝置，具體地說(shuō)，是指檢測(cè)和測(cè)定低濃度氣體的儀器和方法。

用于分析工業(yè)過(guò)程的各種不同反應(yīng)產(chǎn)物的分析設(shè)備存在一個(gè)巨大的和日益增長(zhǎng)的需求量。當(dāng)應(yīng)用于檢測(cè)有毒氣體時(shí)，必需測(cè)定那些感興趣的物質(zhì)的很低的濃度，一般可低到百萬(wàn)分率。氣體濃度的通常測(cè)定方法是將周圍空氣的樣品送入光導(dǎo)管，并在特定的紅外線波長(zhǎng)測(cè)量感興趣的特定分子的吸收量。由于該分子的濃度可能相當(dāng)?shù)停仕獪y(cè)定的紅外線的吸收量也很低。為了增大吸收量，一般都使用很長(zhǎng)的長(zhǎng)程光導(dǎo)管，采用鏡間多次反射法，有效光程長(zhǎng)度可長(zhǎng)到20米。該法的缺點(diǎn)是多程光導(dǎo)管昂貴、體積大和沉重。因此它不適合于應(yīng)用此類設(shè)備所希望的輕便可攜的要求，以期符合美國(guó)職業(yè)安全及衛(wèi)生管理局（OSHA）關(guān)于車間內(nèi)氣體允許濃度規(guī)定中的要求。

用于氣體測(cè)定的這種光導(dǎo)管只有這一種在市場(chǎng)上可以買到。用這種光導(dǎo)管必需首先注滿經(jīng)過(guò)濾的空氣，以制定“基準(zhǔn)”吸收，然后抽空，再注入周圍的空氣，對(duì)吸收進(jìn)行二次測(cè)定，并把兩次測(cè)定的吸收值進(jìn)行比較以確定感興趣的氣體的吸收。這種程序顯然是很費(fèi)時(shí)間的，在多次測(cè)定之間由于電子的漂移很容易產(chǎn)生誤差。如果要測(cè)定的氣體濃度很低，兩次測(cè)定之間理論上的差別也是很小的。為了產(chǎn)生一個(gè)小的差值信號(hào)必須把兩個(gè)大的光輻射值相減，任何大的紅外線輻射值中的漂移將掩蓋真實(shí)的吸收值。

應(yīng)用目前市售儀器的方法中另一個(gè)缺點(diǎn)是要用干涉濾色盤(pán)將紅外線光源調(diào)諧至用于吸收測(cè)量的適當(dāng)波長(zhǎng)，盡管干涉濾色盤(pán)能達(dá)到這種測(cè)定所需的紅外的高能量通過(guò)量，但在紅外特定波長(zhǎng)上取得的分辨力極低，這就導(dǎo)致了各種氣體的干涉吸收，進(jìn)而引起了測(cè)量誤差。

根據(jù)本發(fā)明用于檢測(cè)一個(gè)氣體樣品中某一選定物質(zhì)的儀器包括：一個(gè)光-聲檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括用于限定密封室的器壁，密封室?guī)в虚y門，它與器壁相連，以使氣體樣品進(jìn)入和排出該室，用于檢測(cè)所述室內(nèi)聲激波的裝置，密封室的相對(duì)側(cè)面上開(kāi)有窗口，可使紅外射線通過(guò);一個(gè)與光-聲檢測(cè)器相連的紅外線輻射源，在紅外輻射源內(nèi)有一束窄頻帶的脈沖紅外輻射線直接通過(guò)該室，與室內(nèi)的氣體樣品相互作用，當(dāng)存在所選定的氣體時(shí)便在密封室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)脈沖聲激波;一個(gè)聲-光可調(diào)濾光器，置于光-聲檢測(cè)器及紅外線輻射源裝置之間，它包括光調(diào)節(jié)的聲-光晶體，紅外射線從其中通過(guò)，與可變頻能源及聲-光晶體相連的聲傳感器，在晶體內(nèi)發(fā)射聲波，以便與紅外線輻射所選定的窄頻帶部分相互作用，使這一部分與其余的紅外輻射線相互區(qū)分，該窄頻帶部分是射頻能量和發(fā)射到上述晶體的聲波頻率的函數(shù)。

本發(fā)明的一個(gè)目的是為檢測(cè)和測(cè)量極低濃度氣態(tài)物質(zhì)而提供一種改進(jìn)的儀器，并為檢測(cè)和測(cè)量氣態(tài)物質(zhì)提供一種方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種緊湊的、便攜式的氣體檢測(cè)和測(cè)量設(shè)備，以符合美國(guó)職業(yè)安全及衛(wèi)生管理局關(guān)于有毒物質(zhì)測(cè)量的規(guī)定。

極方便的是，密封室壁包括檢測(cè)室內(nèi)聲激波的裝置，在密閉室的相對(duì)側(cè)面開(kāi)有窗口，紅外線可從中通過(guò)。紅外輻射源與光-聲檢測(cè)器相連，提供通過(guò)該室的紅外射線。聲-光可調(diào)濾光器（AOTF）置于光-聲檢測(cè)器和紅外輻射源之間。聲-光可調(diào)濾光器包括一個(gè)光調(diào)節(jié)的聲-光晶體，紅外射線以相對(duì)于晶體光軸成一預(yù)定的角度通過(guò)該晶體。聲傳感器與可變頻能量源及聲-光晶體相連，以便向晶體內(nèi)發(fā)射聲波，使之與一個(gè)選定的紅外線窄頻帶部分相互作用。聲波與紅外射線的相互作用可使選定的窄頻帶部分與其它的紅外射線相互區(qū)分。窄的頻帶部分是射率能量的頻率和聲波的函數(shù)。所選定的紅外射線窄頻帶部分直接通過(guò)密封室的窗口，與該室內(nèi)的氣體樣品相互作用，在密封室內(nèi)有這種預(yù)定的氣體時(shí)這種相互作用便產(chǎn)生了聲激波。

以下用實(shí)例敘述本項(xiàng)發(fā)明，可參見(jiàn)氣體檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)要示意圖。

以下用實(shí)例敘述本項(xiàng)發(fā)明，可參見(jiàn)氣體檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)要示意圖。