Контроль качества сгорания топлива

измерения, а именно: переход от регистрации малых изменений амплитуды отно​сительно большого постоянного сигнала к регистрации либо амплитуды сигнала на нуле​вом фоне, либо меняющейся по периодическому закону амплитуды сигнала. Как известно, в этом случае может быть достигнута значительно большая точность измерений.

Существуют также две методики обработки сигнала: диффе​ренцирование перемен​ного аналитического сигнала и расчетный метод учета мешающих наложений.

Дифференциальный метод формирования аналитического сигнала имеет два вари​анта. Первый вариант - метод двух линий состоит в том, что поглощение измеряют на двух частотах и путем последовательного или одновременного пропускания через поглощающую газовую среду зондирующего излучения совпадающего с максиму​мом поглощения линии (полосы) определяемого компонента, и -с миниму​мом поглощения . Если известен дифференциальный коэффициент поглоще​ния то, измеряя отношение интенсивностей, можно рассчитать концентрацию поглощающих частиц по формуле:

где L- толщина поглощающего слоя газа.

Второй вариант - метод двух лучей - состоит в том, что зондирующее излучение с некоторой частотой, желательно совпадающей с максимумом поглощения определяемого компонента, пропускают через две идентичные кюветы, одна из которых - рабочая - за​полнена анализируемой газовой смесью, а вторая опорная (или сравнения) - газовой сме​сью известного состава. Разность сигналов опорного и рабочего каналов есть мера концен​трации определяемого компонента. Этот вариант метода обычно используют в автомати​ческих абсорбционных газоанализаторах, применяя электрическую или оптиче​скую ком​пенсации нулевого сигнала .

Модуляционный метод формирования аналитического сигнала состоит в том, что различными способами добиваются синусоидального изменения интенсивности излуче​ния попадающего на приемник излучения. Такой модуляции можно достичь как с помо​щью специальных устройств, помещаемых перед приемни​ком излучения, так и путем изменения частоты зондирующего излучения или частоты поглощения определяемых атомов или молекул.

В первом случае измеряемый сигнал зависит только от той части зондирующего излучения, которая соответствует (коррелирует) спектру поглощения определяемого ком​понента газовой смеси. Эта часть излучения выделяется специальными устройствами (коррели​рующими элементами), пропускающими излучение только на определенных участках спектра, соответствующих структуре спектра поглощения определяемых атомов или мо​лекул.

Такие элементы, помещенные перед приемником излучения, обеспечивают модуля​цию амплитуды регистрируемого сигнала. В сочетании с синхронным детектированием, т. е. регистрацией сигнала в момент, когда коррелирующий элемент выделяет только спектр поглощения определяемого компонента, корреля​ционные методики позволяют су​щественно ослабить влияние нарезультаты определения любых примесей, спектр поглоще​ния которых мало коррелирует по структуре с анализируемым.

В качестве коррелирующих элементов можно использовать специальные пластинки (маски) с чередующимися прозрачными и не прозрачными зонами, повторяющими положе​ние линий по​глощения в плоскости изображения спектра на выходе спектраль​ного прибора. Модуляция амплитуды сигнала в этом случае происходит за счет колебания маски в плоскости изображения спектра поглощения. Недостаток такой методики модуляции сигнала необходимость использования диспергирующей аппаратуры с хорошим разрешением и создания целого набора масок для анализа различных газов.

Модуляция амплитуды зондирующего излучения может про​изводиться также и с по​мощью специальных кювет с некоторым количеством определяемого газа за счет изменения в них давле​ния. В отличие от предыдущей схемы эта более универ​сальна, так как при смене аналитической задачи необходимо лишь заполнить кювету соот​ветствующим газом. Однако существенным ее недостатком является малая глубина моду​ляции амплитуды сигнала.

По-видимому, более перспективно использование в качестве коррелирующего эле​мента сканирующего интерферометра Фаб​ри-Перо, постоянная которого может быть вы​брана в со структурой полосы поглощения определяемого компо​нента газовой смеси. Длина волны максимума пропускания интерферометра сканируется за счет изменения положения одного из зеркал, а переход к определению нового компонента изме​нением базы интерфе​рометра.

Иной принцип заложен в методах, основанных на использова​нии явлений смещения частоты поглощения молекулами или частоты излучения источников при помещении их в магнитное (Зееман-эффект) или электрическое (Штарк-эффект) поля. В первом случае ис​пользуется явление расщепления энергетических уровней поглощающих или излучающих атомов или молекул во внешнем магнитном поле на три (нормальный Зееман-эффект) или большее число (аномальный Зееман-эффект) компонент. Если источник излу​чения или абсорбционная кювета помещена в переменное магнитное поле, то наблюдается соответствующее сканирование частоты зондирующего излучения относительно линии по​глощения или сканирование частоты линии поглощения относительно частоты зондирую​щего излучения. В этих случаях сигнал приемника модулируется по амплитуде с частотой изме​нения напряженности магнитного поля. Как правило, в перемен​ное магнитное поле помещают источник излучения , реже - абсорбционную кювету .