172902. lajstromszámú szabadalom • Optikai berendezés szennyező gázok koncentrációjának mérésére
5 172902 6 A találmány tárgya tehát optikai berendezés szennyező gázok koncentrációjának mérésére, amelynek optikai spektrométere, a spektrométer kilépő fókuszsíkjában elhelyezett, mozgatószerkezettel ellátott optikai maszkja, a maszkon átjutó fényt érzékelő fotoérzékelője és a fotoérzékelőhöz csatlakoztatott elektronikus jelfeldolgozó egysége van. A berendezést az jellemzi, hogy a mérni kívánt közegen keresztül érkező fénysugarat a spektrométer belépő nyílására fókuszáló optikája az optika és a belépő nyílás közé beiktatható, ismert koncentrációjú szennyező gázt tartalmazó legalább egy cellája és a spektrométer kilépő fénysugarának legalább négy hullámhossz-sorozatban történő optikai mintavételezését biztosító optikai maszkja és mozgató szerkezete van, továbbá a jelfeldolgozó egység a fotoérzékelőhöz csatlakoztatott, az első és második hullámhossz-sorozatnak megfelelő villamos jelek hányadosát, valamint a harmadik és negyedik hullámhossz-sorozatnak megfelelő villamos jelek hányadosát képező egységet és ehhez csatlakoztatott műveleti egységet tartalmaz. A találmány tárgyát a továbbiakban a csatolt rajzokon ábrázolt példaképpeni kiviteli alak alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti optikai berendezés vázlatos rajza, 2. ábra az optikai berendezésben levő elektronikus jelfeldolgozó egység tömbvázlata, a 3. ábra S02 átviteli spektruma, a 4a) és 4b) ábrák a 3. ábra szerinti átviteli spektrum részletét mutatják más léptékben, az 5. ábra a berendezésben levő fotoérzékelő kimenetén megjelenő jelsorozatot szemlélteti. A 3., 4a) és 4b) ábrákon levő diagramnál az ordináta a T átviteli értéket, míg az abszcissza az Á-ben kifejezett X hullámhosszat adja. Az 5. ábrán levő diagramnál az ordinátán a V feszültség, az abszcisszán pedig a t idő van felvive. Az 1. ábrán látható példaképpeni kiviteli alaknál 1 optika pl. egy Cassegrain optika, egy nem ábrázolt fényforrásból, pl. jód vagy xenon ívlámpából érkező fénysugarat 3 spektrométer belépő 2 nyílására fókuszálja. Az 1 optika és a 2 nyílás között 4 cellák vannak elhelyezve, amelyek ismert koncentrációban tartalmazzák azt a szennyező gázt, amelynek légköri koncentrációját meg akarjuk mérni A 4 cellák egyikét az 1. ábrán nem ábrázolt szerkezet segítségével lehet külön külön az 1 optikából jövő fénysugár útjába tolni a 2 nyílás előtt. A 3 spektrométer előnyösen diffrakciós ráccsal rendelkező műszer, lehet például Fast-Ebert típusú rácsos spektrométer. A 2 nyíláson keresztülhaladó fénysugár nekiütközve a 3a homorútükör egy részének 3b optikai rácsra verődik vissza. A 3b optikai rács spektiálisan szétszórja a fénysugarat és visszairányítja a 3a homorútükörre, mely a szórt fényt visszatükrözi és fókuszálja a 3 spektrométer kilépő fókuszsíkjára, amellyel a spektrométer kilépő 5 nyílása össze van hangolva. A 3a homorútükör és a 3b optikai rács szerves részei a 3 spektrométernek. A 3 spektrométer kilépő fókuszsíkján egy tárcsa alakú forgó 6 maszk van elhelyezve, melyet egy megfelelő 7 mozgatószerkezet, például egy motor hajt, amelynek fordulatszámát a 2. ábra kapcsán részletesen ismertetett elektronikus 9 jelfeldolgozó egység vezérli. A forgó 6 maszkot a sugárzást át nem eresztő felülettel ellátott kvarctárcsa alkotja. A tárcsán fotoeljárással négy rés-sorozatot alakítottunk ki, amelyek koncentrikus körcikkek, és a szórt fénysugár négy elkülöníthető hullámhossz tartományát választják ki. A négy rés-sorozat hasonló (a megfelelő rések azonos hosszúságúak, minden rés-sorozat egymást követő rései egymástól azonos távolságra helyezkednek el és a rések száma is azonos), csak abban térnek el egymástól, hogy a tárcsa tengelyétől mért távolságuk más és más, így a maszk forgása során lejátszódó kiválasztás különböző pillanatokban és a vizsgált gáznak a spektrométer kilépési fókuszsíkjára rávetített spektrumában levő elnyelési „sávok” és „ablakok” különböző helyén fog bekövetkezni. A rések egymáshoz és a tárcsa tengelyéhez viszonyított helyzete vizsgált szennyező gáztól függ. Ha a vizsgálat alatt levő gáz például S02 az átviteli spektrum a 2900-3150 Â hullámhossz tartományra korlátozódik (lásd 3. ábra). Ebben az esetben a négy rés-sorozat helyzete a 4->) és 4b) ábrák segítségével követhető, ahol minden rés-sorozatra csak három egymást követő rést rajzoltunk meg. Ténylegesen a négy i, j, 1 és d rés-sorozat közül az i rés-sorozat az S02 elnyelési „ablakaival”, a j pedig az S02 elnyelési „sávjaival” esik egybe [4a) ábra)]. A 4a) és 4b) ábrákon a rések szélessége megfelel az S02 elnyelési „sávjai” és „ablakai” szélességének. A 1 rés-sorozat [4b) ábra] az ultraibolya tartomány felé van eltolva 2,4 Á-mel az i rés-sorozat helyzetéhez képest. A d rés-sorozat ugyanilyen mértékkel van eltolva a j rés-sorozathoz képest az ultraibolya tartomány felé. A forgó 6 maszkos szerkezetet a 3 spektrométer kilépő fókuszsíkjához képest párhuzamosan el lehet tolni, ami lehetővé teszi, hogy a négy rés-sorozatot a szennyező gáznak a 3 spektrométer fókuszsíkján megjelenő elnyelési spektrumában jelentkező „sávok” és „ablakok” helyzetéhez képest beállítsuk. A forgó 6 maszk mögött 10 fotoérzékelő, célszerűen fotosokszorozó van elhelyezve, amely fogadja a rés-sorozatokon átjutó fénysugár impulzusokat és átalakítja őket villamos jelekké (5. ábra), melyek időtartama azonos tekintve, hogy a 6 maszk állandó fordulatszámmal forog. Mivel négy rés-sorozat van, a 10 fotoérzékelő kimenetén négy villamos 11a, 11b, 11c és 1 ld jel fog megjelenni ciklikusan ismétlődve, a 6 maszk forgási sebességének megfelelő ütemben. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
