[其他]檢測和測量氣體的方法和儀器

無效

• 申請號: 86101760
• 申請日: 1986-03-19
• 公開（公告）號: CN86101760A
• 公開（公告）日: 1986-10-01
• 發明（設計）人: 弗里德里克·默克·里安;多納爾德·威廉姆·費爾德曼
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G01N21/62
• 分類號: G01N21/62;G01N9/24;G02F1/33;G02B5/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 欒本生

本發明是關于氣體檢測的裝置，具體地說，是指檢測和測定低濃度氣體的儀器和方法。

用于分析工業過程的各種不同反應產物的分析設備存在一個巨大的和日益增長的需求量。當應用于檢測有毒氣體時，必需測定那些感興趣的物質的很低的濃度，一般可低到百萬分率。氣體濃度的通常測定方法是將周圍空氣的樣品送入光導管，并在特定的紅外線波長測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低，故所要測定的紅外線的吸收量也很低。為了增大吸收量，一般都使用很長的長程光導管，采用鏡間多次反射法，有效光程長度可長到20米。該法的缺點是多程光導管昂貴、體積大和沉重。因此它不適合于應用此類設備所希望的輕便可攜的要求，以期符合美國職業安全及衛生管理局（OSHA）關于車間內氣體允許濃度規定中的要求。

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

應用目前市售儀器的方法中另一個缺點是要用干涉濾色盤將紅外線光源調諧至用于吸收測量的適當波長，盡管干涉濾色盤能達到這種測定所需的紅外的高能量通過量，但在紅外特定波長上取得的分辨力極低，這就導致了各種氣體的干涉吸收，進而引起了測量誤差。

根據本發明用于檢測一個氣體樣品中某一選定物質的儀器包括：一個光-聲檢測器，該檢測器包括用于限定密封室的器壁，密封室帶有閥門，它與器壁相連，以使氣體樣品進入和排出該室，用于檢測所述室內聲激波的裝置，密封室的相對側面上開有窗口，可使紅外射線通過;一個與光-聲檢測器相連的紅外線輻射源，在紅外輻射源內有一束窄頻帶的脈沖紅外輻射線直接通過該室，與室內的氣體樣品相互作用，當存在所選定的氣體時便在密封室內產生一個脈沖聲激波;一個聲-光可調濾光器，置于光-聲檢測器及紅外線輻射源裝置之間，它包括光調節的聲-光晶體，紅外射線從其中通過，與可變頻能源及聲-光晶體相連的聲傳感器，在晶體內發射聲波，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分，該窄頻帶部分是射頻能量和發射到上述晶體的聲波頻率的函數。

本發明的一個目的是為檢測和測量極低濃度氣態物質而提供一種改進的儀器，并為檢測和測量氣態物質提供一種方法。

本發明的另一個目的是提供一種緊湊的、便攜式的氣體檢測和測量設備，以符合美國職業安全及衛生管理局關于有毒物質測量的規定。

極方便的是，密封室壁包括檢測室內聲激波的裝置，在密閉室的相對側面開有窗口，紅外線可從中通過。紅外輻射源與光-聲檢測器相連，提供通過該室的紅外射線。聲-光可調濾光器（AOTF）置于光-聲檢測器和紅外輻射源之間。聲-光可調濾光器包括一個光調節的聲-光晶體，紅外射線以相對于晶體光軸成一預定的角度通過該晶體。聲傳感器與可變頻能量源及聲-光晶體相連，以便向晶體內發射聲波，使之與一個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分。窄的頻帶部分是射率能量的頻率和聲波的函數。所選定的紅外射線窄頻帶部分直接通過密封室的窗口，與該室內的氣體樣品相互作用，在密封室內有這種預定的氣體時這種相互作用便產生了聲激波。

以下用實例敘述本項發明，可參見氣體檢測器的一個實施方案的簡要示意圖。

以下用實例敘述本項發明，可參見氣體檢測器的一個實施方案的簡要示意圖。