Page 3 - Лазерный оптико-акустический анализ газовых смесей

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012

124

синхроимпульсы, используемые при обработке информационных

сигналов.

Напуск и выпуск анализируемой газовой смеси осуществляется

системой выпуска и напуска газов. Все элементы оптико-акусти-

ческой ячейки, непосредственно контактирующие с анализируемой

газовой смесью, выполнены из химически стойких и нейтральных

материалов, гарантирующих неизменность химического состава га-

зовой смеси в процессе измерения.

Блок управления осуществляет связь по последовательному ин-

терфейсу с персональным компьютером, выдает сигналы, управляю-

щие работой и перестройкой лазера, контролирует режимы его рабо-

ты, осуществляет управление системой выпуска и напуска газов.

В блоке управления проводится предварительная обработка инфор-

мативных сигналов, включающая в себя аналоговую фильтрацию,

аналого-цифровое преобразование сигналов (акустического и опор-

ного), измерение амплитуд оцифрованных сигналов, вычисление по-

казателя поглощения, накопление значений показателя поглощения и

отбраковку аномальных значений.

ЛОАГ входит в состав измерительного комплекса, состоящего

из лазерного газоанализатора и персональной ЭВМ типа IBM PC с

программным обеспечением, которое позволяет реализовать алго-

ритм управления и автоматизации процесса измерения концентра-

ций газов.

Измерения проводят поочередно на

K

парах длин волн (

K

— чис-

ло газов в смеси, измерения проводят на

M

= 2

K

длинах волн). Дли-

ны волн в парах выбираются близкими. Одна длина волны в паре

совпадает с пиком поглощения одной из газовых компонент смеси,

другая длина волны в паре должна быть вне пиков поглощения.

Необходимой входной информацией для ЛОАГ является каче-

ственный состав смеси, обычно задаваемый на основе априорной ин-

формации (например, при рутинном газоанализе).

Одной из проблем, возникающих при лазерном оптико-акусти-

ческом анализе при измерении количественного состава газовых сме-

сей (особенно при большом числе компонентов смеси), является

необходимость применения специальных алгоритмов обработки (при

определении концентраций газов смеси из многоспектральных лазер-

ных измерений), основанных на методах решения некорректных ма-

тематических задач.

Задача определения концентраций газов по результатам много-

спектральных измерений сводится [2, 3, 6] к решению системы ли-

нейных алгебраических уравнений лазерного газоанализа (считаем,

что ширина лазерных линий генерации много меньше ширины линий

поглощения газовых компонент):