3 / 10
Рассмотрим особенности работы прибора абсорбционного типа ин-
фракрасного (ИК) диапазона, выделяющего рабочие участки на шкале
длин волн с помощью интерференционных фильтров и предназна-
ченного для измерения малых концентраций отдельных компонентов
анализируемой среды. Далее такой прибор будем называть газоанали-
затором.
Формирование сигналов и их обработка.
При измерении малых
концентраций монохроматического излучения справедливо выраже-
ние [1, 2]
c
=
I
0
−
I
I
0
χL
,
(1)
где
c
— концентрация определяемого компонента в анализируемой сре-
де;
I
0
— интенсивность излучения на входе в анализируемую среду;
I
— интенсивность излучения, ослабленного за счет поглощения в
анализируемой среде;
χ
— удельный коэффициент поглощения излу-
чения анализируемым компонентом среды на длине волны монохро-
матического излучения;
L
— длина пути, преодолеваемого излучением
в анализируемой среде.
Для немонохроматического излучения приведенная зависимость
существенно усложняется, так как интенсивность излучения и коэф-
фициент поглощения неравномерны по спектру.
Выделение рабочего спектрального участка с помощью интерфе-
ренционного фильтра приводит к расширению спектрального диапа-
зона, в котором формируется излучение интенсивностью
I
0
, поскольку
ширина полосы пропускания полосового интерференционного филь-
тра технологически заметно шире линии или полосы поглощения ис-
следуемого компонента [1]. Это вызывает уменьшение разности в чи-
слителе выражения (1) и снижение чувствительности прибора.
В газоанализаторе потоки излучения с интенсивностями
I
0
и
I
должны пропорционально преобразовываться в напряжения
U
0
и
U
, а
концентрация исследуемого компонента определяться по выражению,
вытекающему из формулы (1):
c
=
U
0
−
U
U
0
k
н
= (1
−
r
)
k
н
,
(2)
где
k
н
— нормирующий коэффициент, зависящий от конструкции при-
бора и определяемый при калибровке. Согласно выражению (2), для
минимизации погрешности измерения искомой концентрации необ-
ходимо с достаточной точностью измерять величину
Δ
U/U
0
— отно-
шение малого изменения разности напряжений к большому значению
напряжения или измерять отношение
r
двух величин
U
и
U
0
, близкое
к единице.
Сравним два варианта определения величины
r
по точности по-
лучаемого значения. В первом варианте (рис. 1,
а
) напряжения
U
и
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 1 5