Принцип работы однолучевого ИК-газоанализатора

[sergey zhukov]

Есть газоанализатор Horiba PG-300. Что-то он перестал нормально работать (по каналу измерения $CO$), есть мысль попробовать его отремонтировать.

Этот газоанализатор может анализировать смесь газов, состоящую из $O_2$, $NO$, $NO_2$, $CO$ и $SO_2$. В частности, для анализа $CO$ и $SO_2$ в этом газоанализаторе применяется недиспергирующий инфракрасный анализатор (NDIR, Fluid modulation and infrared absorption type analyzer), работа которого в руководстве описана так (согласно рисунку):


Здесь PDF этих страниц:
https://dropmefiles.com/lKWwt
Описание не совсем понятное. Я поискал что-то подобное и нашел вот это (Рис. 5. Схема однолучевого оптико-акустического газоанализатора): https://studfile.net/preview/2610440/page:15/

Единственная разница (как мне кажется) в том, что в моем случае нет обтюратора. Вместо этого в кювету попеременно (меняется с частотой раз в секунду) подается то анализируемый газ, то "эталонный" газ (тот же газ, в котором $CO$ гарантировано доокислен до $CO_2$). Отсюда "Fluid modulation" в названии.

Как думаете, тут речь об одном и том же? Или в этом газоанализаторе (Horiba PG-300) что-то другое?

[sergey zhukov]

Похоже, разобрался. Да, тут речь об одном и том же.

Читая про принцип NDIR, можно заметить, что очень часто используется модулированное ИК-излучение. Либо перед ИК-излучателем вращается прерыватель света ("диск с дыркой"), либо (как в описанном выше варианте) в измерительную кювету с достаточно высокой частотой (порядка 1 Гц) подают попеременно то измеряемую смесь газов, то "нулевой" газ (не содержащий измеряемой компоненты). В чем смысл этой модуляции?

Если используется газовый детектор, то полезным сигналом является изменение температуры и давления этого газа при поглощении им инфракрасного излучения. Т.к. ИК-излучение модулировано, давление в газовом детекторе так же оказывается переменным, и его можно измерять при помощи датчиков переменного сигнала (скажем, датчиками расхода или пьезоэлектрическими датчиками). Может, смысл модуляции именно в том, чтобы использовать датчики переменного сигнала, а не постоянного?

Или же все дело в отстройке от помех и посторонних факторов? В Вики сказано, что ИК сигнал модулируется для того, чтобы фоновые посторонние ИК сигналы можно было игнорировать (нечто вроде калибровки тепловизоров с неохлаждаемым сенсором, когда тепловизор периодически закрывает сенсор заслонкой для получения "фоновой" картины). Кроме того, стационарное давление в газовом детекторе будет зависеть от температуры газа, а она зависит не столько от количества получаемого ИК-излучения, сколько от температуры стенок детектора. Т.е. модуляция ИК излучения и работа с переменным сигналом давления - это способ отстройки от медленного изменения давления в газовом детекторе, происходящего по каким-то совершенно другим причинам?

[amon]

sergey zhukov в сообщении #1592310 писал(а):

Или же все дело в отстройке от помех и посторонних факторов?

Подозреваю, что в этом. Почитайте (если не читали) про синхронные детекторы.

[sergey zhukov]

amon
Да, это может быть. Похоже на работу радиоприемника прямого преобразования. Там, правда, цель скорее сместить радиочастоту в область звуковой частоты.

Смысл синхронного детектора, как я понял, в том, что вместо выделения полезного сигнала известной частоты из смеси методами фильтрации лучше сначала умножить эту смесь на специально сгенерированный сигнал известной частоты (получив огибающую сигнала биений), а потом уже применить фильтрацию.