углеводням «КОНГ-Прима - 10».
Аналізатор точки роси по волозі і вуглеводням «КОНГ-Прима - 10» є потоковим гігрометром, тобто стаціонарно розташовується в безпосередній близькості від точки відбору проби і здійснює вимірювання в автоматичному безперервному режимі. Аналізатор призначений для використання в якості робочого засобу вимірювання ТТР води і ТТР вуглеводнів в природному газі або інших газах при робочому тиску, а також може застосовуватися в якості еталонного засоби вимірювання при проведенні перевірочних робіт [11].
Загальний вигляд, габаритні і приєднувальні розміри перетворювача точки роси аналогічні ПТР «КОНГ-Прима - 2» (малюнок 4.1)
Працює за принципом «охолоджуваного дзеркала». Особливість способу реєстрації фотосігнала, застосованого в аналізаторі, полягає в використанні явища поляризації світла при його відображенні і ламанні від поверхні діелектрика. Для цього охолоджуване дзеркало аналізатора виконано з діелектричного матеріалу. Світлова хвиля, падаючи на межу розділу «газ - діелектричне дзеркало» частково поляризуємо?? ся (малюнок 4.4).
Малюнок 4.4 - Розсіяння світла при відсутності конденсації парів води на охолоджувану поверхню дзеркала:?- Кут Брюстера; 1 - діелектричне охолоджуване дзеркало; 2 - досліджувана середу (газ); S - лазерний діод; F1, F2 - фотоприймачі системи реєстрації; U 0 - нульовий сигнал фотоприймача
Згідно законам фізичної оптики при деякому куті падіння? , Відбувається повна поляризація відбитої хвилі. Величина кута? визначається законом Брюстера:
, (4.1)
де n1 - показник заломлення газового середовища;
n3 - показник заломлення матеріалу дзеркала;
?- Кут Брюстера.
Таким чином, при висвітленні діелектричного дзеркала поляризованим у площині падіння світлом і виконанні умови Брюстера, відбита хвиля відсутня. При цьому система реєстрації фіксує нульовий рівень фотосігнала з фотоприймачів. При охолодженні дзеркала і появі на поверхні крапель конденсуються пари води відбувається інтенсивне розсіювання світла. Система реєстрації реагує на процес конденсації парів води зростанням рівня фотосігнала, що надходить з фотоприймача F1 (малюнок 4.5). Рівень фотосігнала залежить від кількості води, сконденсировавшейся на поверхні охолоджуваного дзеркала.
При утворенні на дзеркалі тонкої плівки вуглеводнів 2, що має показник заломлення n 2 ??відмінний від n 3, закон Брюстера порушується і з'являється хвиля, відбита від кордону розділу середовищ «газ - плівка». Крім того, зважаючи оптичної прозорості сконденсованої плівки з'являється друга відбита хвиля від кордону розділу «плівка - дзеркало». У результаті фотоприймач F2 фіксує дві відображених променя, які утворюють інтерференційну картину (малюнок 4.6).
Малюнок 4.5 - Розсіяння світла при конденсації парів води на охолоджувану поверхню дзеркала
Малюнок 4.6 - Схема поширення світла при наявності на дзеркалі плівки конденсату 2 з показником заломлення n 2: 1 - діелектричне охолоджуване дзеркало; 2 - плівка сконденсованого вуглеводню; 3 - досліджувана середу (газ)
Наявність в аналізаторі двох інформаційних каналів дає можливість однозначно і з високим ступенем точності ідентифікувати конденсацію на дзеркалі аналізатора вуглеводнів і води.
Конструкція чутливого елемента наведена на малюнку 4.7.
Джерелом випромінювання є лазерний світлодіод 10, поляризоване світло від якого через систему оптичних лінз 4, 11 під певним, спеціально заданим кутом потрапляє на кремнієву пластину 9 (дзеркало або ЧЕ). Дзеркало 9 охолоджується трехкаскадного термоелектронної батареєю 8. Відбитий від дзеркала світло реєструється по трьох каналах: основному 6, яка працює за віддзеркаленню світла і двом додатковим 5 і 7, працюючим з розсіювання світла.
Малюнок 4.7 - Датчик первинної інформації аналізатора точки роси по волозі і вуглеводням «КОНГ-Прима - 10»: 1 - корпус; 2 - термодатчик температури корпусу; 3 - термодатчик; 4 - напрямна призма; 5 - фотодіод; 6 - передній фотодіод; 7 - задній фотодіод; 8 - елемент Пельтьє; 9 - чутливий елемент; 10 - лазер; 11 - оптичний тракт
За різної реакції кожного інформаційного каналу на освіту на дзеркалі при його охолодженні конденсату, відбувається диференціювання компонентного складу конденсату (вода, лід, гідрати, вуглеводні та ін.)
Для фіксації освіти неоднорідностей розподілу водного конденсату або кристалів льоду і гідратів на ЧЕ призначені фотопріемнікі6 і 7. Вони фіксують зміну розсіяного світла і тому розташовані збоку від направляючої призми і від фотоприймача фіксуючого прямий відбитий сигнал. Фотопріемнік6 фіксує з...
