光度計的製作方法

2023-10-26 22:25:42 1

專利名稱:光度計的製作方法
通過聯邦德國專利公開說明書OS2910188和OS1598893，光度計已是眾所周知的了，在該光度計中光束透過測量樣品池或者參濾樣品池後，被一個充氣的接收器所接收，該接收器的截面積是和樣品池的截面積同樣大小。
這樣的光度計也是公知的，即在該光度計中光束透過測量樣品池或者參考樣品池後，被固體接收器所接收。該固體接收器受輻射的面積，比測量樣品池或者參考樣品池的截面積，顯著得小。這樣的固體接收器是有缺點的，即如果不設置附加的光學裝置，那麼，該固體接收器只能接收一部分離開樣品池的光束。當輻射的截面積相當大時，象在通常情況下適用了紅外波段(熱輻射源)的輻射器時，這種光學設備在一定條件下可能是很耗費的。隨之而來的是，藉助於光學裝置也許不能成功地將全部能量集中到接收器上來。可是這樣的固體接收器，相對於充氣的接收器而言，具有較長穩定性的優點，因為該接收器不是空運轉的。
本發明的任務是改善一種用於氣體分析或液體分析的光度計，其測量光束或者參考光束通過一個樣品池以後，被固體接收器所接收。這種光度計的發明的特徵在於緊接著樣品池後面設置一個聚偏氟乙烯薄膜，作為固體接收器。這種聚偏氟乙烯薄膜接受光輻射的截面積與樣品池的截面積一樣大小。
通過英國書979850，一個氣體分析儀，已是眾所周知的了。該氣體分析儀配備有兩個被紅外光束通過樣品池，從測量樣品池或者參考池出來的光束被一個接收器所接收，在接收器中傾斜地安裝著一個部分透射反射鏡。這個分析儀的工作方式是以下述為前提的，即一部分入射到接收器的紅外光束透過斜置的反射鏡，並通過一個在鏡箱端頭的滬光器落在一個光電元件上面。而另外一部分進入鏡箱的紅外光束成直角地反射，然後通過另外一個濾光片落入設置在接收器鏡箱側面的光電元件上面。濾光器必需以予先給定的方式確定好尺寸，以使不同連結方式的光電元件的輸出數值，能夠給出一個測量氣體濃縮程度的特性值。因此，這種分析器顯然不同於本申請案的主題。
因此，通過尺寸大小的相匹配可得到良好耦合的可能性。如果，聚偏氟乙烯薄膜是園形的話，那麼，它的直徑大小可以從14mm到25mm。此外還具有象配備有充氣接收器的光度計相類似的不需要將光束聚焦的裝置的優點。
依照本發明構成的光度計是將帶有光氣壓探測器的光度計的優越性同裝備有固體接收器的光度計的優點連成一體的。
按照本發明的另一種結構，可將薄膜安裝在一個充氣的吸收紅外輻射的接收器內，並且當入射光束時不僅具有熱電效應，而且還具有壓電效應，此時，熱電效應用來確定參考信號，而壓電效應用來確定測量成份。壓電效應可從按照本發明裝置的光氣壓效應產生，在這個設備中還有熱電效應的產生。
測量信號和參考信號，在按照本發明構成的光度計裡，通過利用2個接收器性能，從時間上一個接一個地在光程中獲得。由此，使用新的光度計在就地測量技術中是成為可能的了。
接收器本身，由一個暗箱組成，它充填有待測的氣體成分或者替補氣體，暗箱的一側用一個紅外輻射可透過的窗口來封閉，這樣可以使得從輻射源出來的紅外光束進入暗箱中。
在輻射源和吸收段之間設置著調製裝置，該調製裝置以給定的頻率周期性地切斷紅外光束。此外，在光程中，在接收器的前面，設置了用接收器氣體充填的濾光樣品池，該濾光池周期性地從光程中脫離開來。濾光池的動作頻率小於調製裝置的斬波頻率。
通過濾光池的光束既不在吸收段被吸收，也不在接收器中被氣體吸收，此光束遇到按照本發明所構成的裝置，在該裝置上產生了一種熱電效應，該效應和入射光束的強度成正比例，這個熱電效應用來作為光度計的參考信號。
如果光束通過濾光池沒發生影響，那麼輻射就落到接收器關充填氣體的吸收範圍內。並在接收器中產生了一個吸收的輻射能轉換為壓強的轉換，此壓強會引起裝置的彎曲，其程度與在吸收段內前置吸收的大小有關，並用於形成測量信號。
按照本發明的接收器可以應用於這樣的光度計，在該光度計中從輻射源出來的紅外光束在進入接收器之前光通過一個被測量氣體流經的吸收池。
本發明可用在於現場就地測量的光度計中。在這裡，應將待分析的氣體流，在輻射器單元和接收器單元的前面通過去。
按本發明所構成的光度計藉助於附圖作詳細說明圖1及圖2表示一種光度計，它由一個測量樣品池和一個參考樣品池構成。
圖3及圖4表示僅用一個光程進行工作的光度計。
圖5說明了圖3及圖4的光度計賴以為基礎的測量原理。
從圖1及圖2可以看出是交變光的光度計，其中光源1產生紅外光束。通過電動機2來驅動一個斬波葉輪3，利用此斬波葉輪3光束可以從一側進入參考樣品池4或者測量樣品池5，而相反的另側被阻斷。依據本發明在樣品池4及5的後面直接設置有固體接收器6，它具有與測量樣品池或參考樣品池同樣大小的孔徑。固體接收器6是由聚偏氟乙烯薄膜構成的，它除了具有熱電性能之外還具有壓電效應性能。聚偏氟乙烯薄膜的熱效應性能通過黑化後會變得更佳。聚偏氟乙烯薄膜的厚度為6～10微米。代替聚偏氟乙烯薄膜也可以採用類似的具有熱電性能的聚合物，例如用聚氟乙烯或聚氯乙烯製成的薄膜。
與通常的裝有固體接收器的光度計相比，按照本發明所構成的光度計不經過測量氣體流的輻射光程長度非常短，如果大氣中包括例如象CO2或H2O這樣的測量氣體，那麼這種較長的光程可能會導致錯誤的測式。
如果該光度計遭受振動，則給薄膜6附加地設置一個第二薄膜7，該薄膜7和薄膜6在電氣上，是反接的(圖2)。
圖3所表示的光度計，其光源1的紅外輻射進入吸收樣品池8，該樣品池裝有能透過紅外輻射的窗口9及10。待測氣體流經吸收樣品池8，為此，其上安裝有進口接管11和出口接管12，通過窗口10離開吸收樣品池8的紅外光束經過濾光片15射到包含有測量成份的選擇樣品池13上，然後射入充有測量氣體的接收器14內。在吸收樣品池8和濾光片15之間設置有斬波葉輪(調製盤)3，它圍繞軸16旋轉。斬波葉輪3也可以直接設置在光源1的前面，換言之，設置在光源1及吸收樣品池8之間。
沿著雙箭頭17的方向將選擇樣品池13間歇性地推進光路中去或拉出來。按照本發明在接收器14中設置有聚偏氟乙烯薄膜6，它在入射輻射時不僅具有熱電作用，而且還具有光氣壓作用。此時所產生的參考信號(作為熱電效應的結果)及壓電測量信號(作為光氣壓效應的結果)在引出端19給出來。
按照本發明所設置的薄膜，其兩面均用一層薄的透明的導電材料復蓋，最好是金屬。為了提高熱電效應可將薄膜6的一面(即在輻射入射的一端)黑化。引出端19與該黑化層相連接。
圖4表示用於就地現場測量的光度計。此種實施形式不同於圖3的實施形式，其區別在於斬波葉輪3直接放在光源的前面，待測的氣體流20位於光源1及濾光片15之間，此外，所述光度計的同樣的元件都用相同的標誌號來表示。周期性地中斷光輻射的斬波葉輪3用來產生測量效果。斬波頻率選在5～20赫之間是有利的。
圖5給出了信號A的表現形式，該信號產生在按照本發明所設置的裝置6的引出端19處。假如在按照圖3及圖4的光度計中，其選擇樣品池13處於光程之外，則產生一個用大振幅來表示的信號。在這種情況下，如圖5所示，熱電效應Epy疊加到壓電效應Epi上。
假如按照圖3及圖4的光度計，將選擇樣品池13沿著雙箭頭17的方向推入光程中去，則在引出端19產生一個小的信號，這就是在圖5中用小振幅振蕩波形表明的。在這種情況下在由聚偏氟乙烯製成的薄膜6上產生的只有熱電效應Epy。而壓電效應被抑制了。在參考信號得以產生的相位內，在選擇樣品池13中產生了部分輻射前置吸收，並由於缺少吸收，在接收器14中導致氣體的升溫。
參考信號Epy及測量信號(Epy+Epi)將先後通過引出端19加到一個計算單元上去。該單元的轉換是藉助於一個機械的或電氣的裝置來和選擇樣品池13沿著雙箭頭17的方向的動作相同步的。
按照圖3及圖4的光度計還要附加安裝幹涉濾光片15。由於幹涉濾光片15，按照本發明設置的薄膜6的負荷可保持在一定限度內。此外，還能去避免由吸附的伴生氣體所引起的差錯。
幹涉濾光片15的透過範圍與測量組份的吸收範圍是相一致的。
在圖5中所述電信號的求值可以在計算線路中進行。測量值的大小可以依據下列的關係式來獲得EA= ((α·EPi+ Ep y)-β·Ep y)/(Ep y)這裡的α相當於測量組份的吸收，β是零點調整用的因子。
權利要求
1.氣體或液體分析用的光度計，其測量光束或者參考光束通過樣品池後被固體接收器所接受，其特徵在於直接在樣品池(4、5)之後設置聚偏氟乙烯薄膜作為固體接收器(6)，其受光束照射時的面積和樣品池(4、5)的截面積大小相同。
2.按照權利要求
1的光度計，其特徵在於薄膜(6)是黑化的，以便提高熱效應。
3.按照權利要求
1或2的光度計，其特徵在於薄膜(6)的厚度為6～10微米。
4.按照權利要求
1或2的光度計，其特徵在於與聚偏氟乙烯薄膜(6)平行地設置了第二個聚偏氟乙烯薄膜(7)。
5.按照權利要求
1或其後之一的光度計，其特徵在於薄膜(6)設置在充氣的能吸收紅外輻射的接收器(14)內，當入射輻射時，它不僅具有熱電作用而且也還具有壓電作用，其中熱電效應用於確定參考信號，而壓電效應用於確定測量成份，(圖3;圖4)。
6.按照權利要求
5的光度計，其特徵在於在就地現場的測量時輻射單元(1)的紅外光束在射入接收器(14)前(圖4)，通過一段沒有裝在樣品池內的測量氣體行程(20)。
7.按照權利要求
5或者其後權利要求
的光度計，其特徵在於在輻射源和吸收行程之間設置有用接收器氣體充填的選擇樣品池(13)，把它按照一定的節奏旋轉插入光程中去。
專利摘要
光度計，其測量光束或者參考光束在通過一個樣品池之後被固體接收器所接受，該接收器是由聚偏氟乙烯薄膜製成的，其被光束照射的面積與樣品池的截面積相同大小。
文檔編號G01J5/34GK85105372SQ85105372
公開日1986年7月9日 申請日期1985年7月13日
發明者沃爾特·法賓斯基 申請人:哈特曼和布朗股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan