188026. lajstromszámú szabadalom • Berendezés infravörös sugárzás elnyelésének elven működő gázelemzők sugárzás elnyelésének elven működő gázelemzők sugárszimmetriájának biztosítására
1 .188 026 2 A találmány tárgya: berendezés infravörös sugárzás elnyelésének elvén működő gázelemzők sugárszimmetriájának beállítására. Gázelegyek komponenseinek folyamatos mérésére elterjedt módszer a nem diszperzív infravörös (NDIR) abszorpció elvén működő gázelemzők használata. Ezeknek a gázelemzőknek - csak a sugárutakat tekintve is - sokféle konstrukciós megoldása létezik. Igen gyakori az ún. kétsugárutas megoldás. Ennek az a lényege, hogy az infravörös sugárforrásból érkező sugárnyalábokat összehasonlító ágon - mérőkamrán - keresztül vezetik át az érzékelő detektorhoz. A mérő és az összehasonlító kamrán áthaladó sugárintenzitás különbség hatására a detektor jelet ad. Ha a mérőkamrában nincs mérendő gázkomponens, úgy a két ágon keresztül a detektorba érkező sugárintenzitásnak szimmetrikusnak kell lennie, ebben az esetben a detektor nem ad jelet. Sugárszimmetria megszűnése esetén a detektor hamis, zavaró jelet ad. Ha a mérőkamrában mérendő gázkomponens van, az összehasonlító ágban nincs abszorpció - az ismert Lambert-Beerféle összefüggésnek megfelelően - a mérendő komponens koncentrációjával arányos jelet ad. Új készülék gyártásánál, javításánál a gyártási méretszóródások, egyenetlenségek miatt a sugárszimmetriát minden egyes készüléknél egyenként kell beállítani. Az optikai elemek időbeli változása miatt a sugárszimmetria megszűnik és ilyenkor ismételt beállítás válik szükségessé. Emiatt az egyes konstrukciók mindig tartalmaznak valamilyen sugárszimmetria-beállítást biztosító megoldást. Leggyakoribb megoldás, hogy a nagyobbik intenzitású ágba valamilyen nem infraáteresztö anyagot „takarólemez”-t juttatnak olyan mértékben, hogy kiegyenlítődjön a két ág intenzitása. Ez a megoldás, azoknál a rendszereknél, ahol a mérő és az összehasonlító ág periodikus szaggatása azonos fázisban történik, gyakorlatilag jó eredménnyel alkalmazható. Ilyen megoldásokat alkalmaznak pl. Hartmann-Braun cég készülékeinél (1. ábra). Ilyen továbbá például a 2016 477 Lsz. NSZK szabadalmi leírásban lévő megoldás, amelyben a takarólemez kihangsúlyozottan csak az egyik ágba nyúlik be. A gyártási költségek csökkentése céljából az utóbbi években egyre nagyobb teret kapnak az egy hengerből álló és közepén kettéosztott megoldású berendezések. Ezeknél az ún. osztott kamrás rendszereknél - ahol á két mérőkamrás rendszerek egyik mérőkamrájához hasonló mérőkamra válaszfalig, két részre van osztva - az előző megoldás csak részleges eredményt ad - ilyen ismert megoldás látható a 2. ábrán -, mivel a válaszfal beragasztási helyein elkerülhetetlen egyenetlenségek és magának a válaszfalnak és a kamra ablakainak a találkozási helyein fellépő kromatikus eltérések az elsődleges szimmetriagátló tényezők. Az ismert „takarólemezes” megoldások ezt a lényeges zavaró tényezőt nem tudták megszüntetni. Ismert olyan megoldás is, amely főként a válaszfal környékén valósítja meg a kitakarást. Ilyen megoldás a 171 633 Lsz. magyar szolgálati szabadalomban leirt megoldás, amely a forgó diafragmának a sugárútra merőleges mozgatásával próbálja megoldani a sugárszimmetria létrehozását. A forgó diafragma feladata & sugárutak periodikus szaggatása, mégpedig az ilyen rendszereknél 5 pontosan ellentétes fázisban. A forgó diafragmának az ilyen irányú elmozdulása fázishiba-változást okoz, zavaró jelet eredményez, amely hibaként jelenik meg a kijelző műszeren és ezáltal mérési hibát okoz. Hátránya továbbá a megoldásnak, hogy az 10 • említett ragasztási egyenetlenségek és a kromatikus hibák kitakarása csak részben történik meg. Találmányunk célja: kétsugárutas, osztott kamrás ellenfázisos NDIR gázelemzők sugárszimmetriájának megvalósítása, oly módon, hogy az ne 15 okozzon fázishiba változást, és az erre a célra létrehozott berendezés legyen alkalmas a gyártási szóródásból adódó, mérési eredményt meghamisító sugárintenzitás-különbség megszüntetésére is. A találmány feladata, a fenti célkitűzésnek meg- 20 felelő berendezés létrehozása, amely egyszerű, üzembiztos és ezáltal alkalmas sorozatban gyártott NDIR elemzőkbe való beépítésre. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy: ha a felső lemez kamrával és kamra ablakaival 25 érintkező .széleinél fellépő egyenetlenségek és kromatikus eltérések zavaróhatását akarjuk semlegesíteni, akkor azt a legegyszerűbben úgy érhetjük el, hogy a sugárforrás útjába egy, a felezőlemez vastagságánál szélesebb, a felsőíemez szélességénél 30 hosszabb takarólemezt helyezünk el. Ha ezt a lemezt kellően szélesre és hosszúra választjuk, a kamra falán a válaszfal felező síkjába egy forgástengelyt létesítünk, akkor a takarólemez forgáspont körül való jobbra-balra (le-fel) való mozgatásával a ra- 35 gasztási egyenetlenségekből eredő zavaró tényezők megszüntetése mellett lehetővé válik az egyszerű és nagyon gyors sugárszimmetria-beállítás, illetve az optikai elemek időbeli változása miatt előálló szimmetriaeltérés esetén a visszaállítás. 40 A találmány szerinti megoldás egy kiviteli példáját a mellékelt rajzokon ábrázoljuk. A 3. ábrán a találmány szerinti sugárszimmetriát biztosító berendezéssel ellátott osztott kamrás NDIR rendszerű gázelemző készüléket szemléltet- 45 jük. , A 4. ábrán a találmány szerinti sugárszimmetriát beállító berendezés egy kiviteli példája látható. A 3. ábra az osztott kamrás NDIR rendszerű gázelemzőt vázlatosan ábrázolja, amely berendezés 50 1 infravörös sugárzót, a kilépő infravörös sugár, útját váltakozva elzáró 2 motorral forgatott 3 diafragmát, infravörös fényt áteresztő ablakokkal ellátott, 4 válaszfallal S mérőkamrára és 6 összehasonlító kamrára osztott 7 elemzőkamrát, 8 szelektív 55 detektort, 9 erősítő és jelfeldolgozó egységet, sugárszimmetriát beállító 10 takarólemezt tartalmaz. A 4. ábra a találmány szerinti sugárszimmetria beállító berendezést ábrázolja. A 7 elemző kainrát a 4 válaszfal osztja 6 összeha- 60 sonlító kamrára és 5 mérő kamrára. A 4 válaszfal felezősíkjában lévő „A” forgástengely (fprgáspont van) 13 csap. Ezen helyezkedik el a 7 elemző kamra homloksíkja előtt (vagy hátsósíkja mögött) — a 10 takarólemez, amely így az „A” forgástengely körül g5 az infravörös sugárnyaláb síkjára merőleges síkjá-2
