专利名称:红外分析仪的校准机构的制作方法
本发明涉及红外分析仪的校准机构。
一般情况下，都要对红外分析仪校零并对标准间距进行校准。迄今，将校零气体的预定的流速送入测量单元，当指示稳定后，调节零点;而后将校间距气体以预定流速送入测量单元，并当指示稳定后，调节间距。这里，使用了气体校准方法。然而，这种气体校准方法存在着一个问题，即每次调节间距都需要非常精确地检验一种昂贵的气体。这样校准费用就会增高。
与此相反，人们尝试了一种机械校准方法，依此法，无需通常所用的气体，只要减少穿过检测器的光通量，便可很容易地进行校准，减少光通量可利用减光器(例如一块金属板，一个减光滤光片或一个液晶元件)实现。然而，根据这种机械校准方法(其中利用一块金属板作为光通量减弱器)，由于金属板插入位置的移动和类似因素，会产生细微的影响，进而会产生误差。此外，在利用减光滤光片和液晶元件作为光通量减弱器时，由于斑点，伤痕和光通量减弱器自身的类似因素，会改变光通量的减弱程度。如上所述，在此机械校准方法中，很难保持高精度。再则，机械校准方法有一个缺点，即由于它包括可移动部件，所以很容易产生故障。
本发明的目的是提供一种能够简便，准确地进行校准，而无需不断使用校间距气体的红外分析仪的校准机构。
根据本发明的红外分析仪，可以分别取出测量信号和参考信号并进行放大，而后将两信号的差作为输出信号送出，其特点是可以通过改变用以放大测量信号的放大电路的增益进行间距校准。
根据本发明，由于间距的调节只是通过改变放大测量信号的放大电路的增益进行的，因此，不需要不断使用昂贵的校间距气体。另外，由于光源的老化而造成的间距偏移，测量元件的斑点及类似的因素便可以检查出来，校准费用可以大幅度降低。此外，由于与机械校准方法不同，本发明的校准机构不包括光通量减弱器等可移动部件，因此，除了大幅度降低标准成本外，几乎不会产生其它故障，进而，可以简便而又精确地进行校准。
图1是根据本发明的一种最佳实施方案的电路图。
图2是解释功能的一个部分方框图。
下面将参考本发明的最佳实施方案。参看图1，这是一台“单光源-单测量单元型”红外分析仪的结构略图，(10)是带有气体样品入口(11)和出口(12)的测量单元，(20)是置于单元(10)的一端用于辐射红外线的光源，(30)是置于单元(10)的另一端的检测部件，(40)是置于单元(10)和光源(20)间的调制斩波器。
检测部分(30)是由一个参考波长检测器(31)和一个测量波长检测器(32)组成，所说测量波长检测器备有一个带通滤波器(32′)。通过此滤波器，波长在特定吸收带范围内的红外线，作为在气体样品通道内将要确定的物体被某种特定成分所吸收，并产生一测量信号V8。参考波长检测器(31)配备有带通滤波器(31′)。通过此带通滤波器，红外线没有供上述特定成分吸收的吸收带或只有供上述特定成分吸收的很少一点可忽略的吸收带通过，并输出一参考信号VR。(50)，(60)是前置放大器。(70)是置于前置放大器(50)输出端的参考信号放大器，它有一个输入电阻(71)和一个反馈电阻(72)，用来以预定增益放大经前置放大器(56)而来的参考波长检测器(31)的参考信号VR，此参考信号放大器的输出耦合到减法器(90)的
输入端。(80)表示置于前置放大器(60)输出端的测量信号放大器，它有一个输入电阻(81)和一个反馈电阻(82)，用于以预定增益放大经前置放大器(60)而来的测量波长检测器(32)的测量信号VS，此测量信号放大器的输出耦合到减法器(90)的
输入端。此外，可变电阻(83)与常断开关(84)串联后与反馈电阻(82)并联。这样就构成一反馈电路FB，从而，测量信号放大器(80)的增益可以自由改变。但是，电阻(83)并非一定是可变电阻，也可以是一固定阻值的电阻。(100)表示置于减法器(90)输出端的放大器，(101)表示间距容量。C表示输出。
在测量样品气体的密度时，在常断开关(84)为断开的条件下，将样品气体导入单元(10)，由电源(20)发出的红外线辐射到气体样品，并通过斩波器(40)进行调制。由测量波长检测器(32)检测到的测量信号VS和由参考波长检测器(31)检测到的参考信号被适当地放大，然后通过测量信号减去参考信号，就得到一度信号C。
下面，也将参考图2对前述方法中的红外分析仪的间距调整进行说明。
参看图1，lo代表由前置放大器(50)到参考信号放大器(70)输出端的参考电系统R的总增益;l1代表由前置放大器(60)到测量信号放大器(80)输出端的测量电系统S的总增益;K1代表同相放大器(100)的增益。此外，参看图2，IOR代表由光源(20)辐射出的具有参考波长的红外线的能量;IOS代表由光源(20)辐射的具有测量波长的红外线的能量;I1R代表经过单元(10)和带通滤波器(31′)后，具有参考波长的红外线的能量，I1S代表经过单元(10)和带通滤波器(32′)后，具有测量波长的红外线的能量。
来自放大器(100)的密度信号C由下面的方程(1)表示
C＝K1(l0VR-l1VS)……(1)假定，与参考波长检测器(31)的检测灵敏度成比例的常数是a1，与测量波长检测器(32)的测量灵敏度成比例的常数是a2，参考信号VR和测量信号VS表示如下VR＝a1I1RVS＝a2I1S在校零气体流过元件(10)的条件下，调节参考电系统R的总增益l0和测量电系统S的总增益l1，则下式是适用的K1(l0VRE-l1VSE)＝0，式中，VRE和VSE分别代表在校零气体流过元件(10)的条件下，参考波长检测器(31)和检测波长检测器(32)的输出信号。
因此，I1S和I1R的比率的变化以零点漂移的形式表示。另一方面，只有当I1S和I1R以同样的比率变化时，或当元件长度和测量波长偏离最佳值时，才会产生间距漂移。虽然由于间距气体不流动而造成检查间距漂移的校正很困难，但是，检查零点漂移的校正可以通过使零气体流动来进行。
当间距气体流动时，C由下列方程(2)表示C＝K1(l0VRS-l1VSS)……(2)式中，VRS和VSS分别是参考波长检测器(31)和测量波长检测器(32)的输出信号。
但是，由于VRS几乎与VRE相等，所以，方程(2)可由下面的方程(3)表示C＝K1(I0VRE-I1VSS)……(3)在间距调节过程中，通过闭合开关(84)，来减小总的反馈电阻值，使测量信号放大器(86)的反馈电路FB的增益m的值小于1。如果进行调节，则关系式VSS＝m·VSE就适用，上述方程(3)可由下面的方程(4)表示
C＝K1(l0VRE-ml1VSE)……(4)因此，在间距调节过程中，如果把增益m＝VSS/VSE赋与VSE，则在校零气体流动的条件下，可以获得与在校间距气体流动的条件下获得的信号相同的信号。
假定I1R和I1S以同样的比率a变化，则密度信号C可由下面的方程(5)表示C＝K1(l0aVRS-l1aVSS)＝aK1(l0VRS-l1VSS)……(5)另一方面，由于间距的正确值应是K1(l0VRS-l1VRS)，将上述方程(5)的右边与间距的正确值比较可以看出，前者是后者的a倍，也就是说产生了间距漂移。
下面将说明，此间距漂移可根据本发明进行调节。假设，在I1R和I1S以同样的比率a变化的条件下，检查I1R和I1S，则下列方程(6)是适用的C′＝K1(l0a1VRE-ml1aVSE)＝aK1(l0VRE-ml1VSE)＝aK1(l0VRS-l1VSS)……(6)方程(6)是与上述方程(5)一致的。这就是说，可以通过只改变测量信号放大器(80)的增益而无需使校间距气体流动，就可重新获得与校间距气体流动情况下获得的状态相同的状态。如果在此条件下借助于间距容量(101)对由于电源(20)的老化而造成的光通量的减少进行补偿(这样就可使a＝1)，则可获得间距的正确值。
下面将说明实际调节的一个例子。
首先，在使校零气体流动的同时，调节容量控制(105)，(106)进行校零，这样参考电系统R的信号量可以与测量电系统S的信号量相等，而且检测器(90)的输出变成零。而后，在使已知密度的校间距气体流动的同时，调节间距容量(101)以使测量仪的输出将显示那一密度。在此条件下，即在校零和校间距已全部完成的条件下，立即使校零气流动，待指示稳定后，闭合常断开关(84)。这时，指示值被记下。由于电阻(83)是可变电阻，这样，改变电阻(83)便可使指示值成为一适当值。
在连续的定期检查过程中，使校零气体流动就可校零，而后，随着校零气体的不断流动闭合常开开关(84)来调节间距容量(101)，这样指示值就可变成上述记忆值。
虽然“单光源-单测量单元”型红外分析仪已在上述最佳实施方案中说明，但本发明并不局限于此。例如，本发明也可应用于“双测量单元”型红外分析仪，其中，与采样单元并列，安置着一个参考单元。此外，本发明也可用于“多元分析仪”。总之，本发明可用于任何这一类型的分析仪。即在仪器中参考信号和测量信号是分别取出的，并且它们的差被作为密度信号输出。
权利要求
1.一种红外分析仪的校准机构，其中测量信号和参考信号被分别取出，并且把它们的差取出作为输出信号，其特征在于，通过改变放大测量信号的放大电路的增益，可以进行间距校准。
2.如权项1所述的红外分析仪的校准机构，其特征在于，所说放大电路由前置放大器和测量信号放大器组成，可变电阻与常开开关串联，然后同测量信号放大器的反馈电阻并联。
专利摘要
用于放大波长检测器输出的放大电路，由一个前 置放大器和一个置于所说前置放大器输出端的测量 信号放大器组成。该测量信号放大器具有一个输入 电阻，一个反馈电阻，一个可变电阻和与之串联的常 断开关。可变电阻与常断开关的串联支路与反馈电 阻并联，这样测量信号放大器的增益就可以变化。
文档编号G01N21/17GK85105064SQ85105064
公开日1987年3月4日 申请日期1985年7月3日
发明者米田有利 申请人:株式会社堀场制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan