![\"\"](\"http:\/\/crowave.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/03\/miran_1a_cvf_02.jpg\")
<\/a><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Tvrtka Foxboro<\/strong><\/p>\n Tvrtka Foxboro (The Foxboro Company) osnovana je 1908. godine pod nazivom Industrial Instrument Company, a 1914. godine je slu\u017ebeno preimenovana u The Foxboro Company prema gradu u kojem je bila smje\u0161tena. Glavni fokus tvrtke je bio razvoj opreme za nadzor i automatizaciju industrijskih procesa. Proizvodni program je uklju\u010divao precizne ure\u0111aje za mjerenje protoka, tlaka, temperature i razine te analizatora plinova (poput na\u0161eg MIRAN modela). Tvrtka je tako\u0111er razvijala kontrolne sustave za upravljanje procesima, uklju\u010duju\u0107i pionirske pneumatske kontrolere iz 1920-ih i prvi distribuirani kontrolni sustav (DCS) pod nazivom SPEC 200 iz 1972. godine. Njihova rje\u0161enja koriste se u naftnoj i plinskoj industriji, petrokemiji, energetici, farmaceutici te proizvodnji hrane i pi\u0107a.<\/p>\n Tijekom godina tvrtka Foxboro je pro\u0161la kroz nekoliko velikih akvizicija. Tako ju je 1990. godine kupila britanska tvrtka Siebe plc. koja je zadr\u017eala pravo na ime Foxboro i njihove velike kontrolne sustave. Prava na MIRAN liniju proizvoda i druge prijenosne analizatore pre\u0161la su u ruke tvrtke Thermo Environmental Instruments (danas dio Thermo Scientific). Spajanjem tvrtki Siebe i BTR 1999. godine nastaje koncern Invensys, unutar kojeg Foxboro postaje jedan od klju\u010dnih brendova. Tijekom 2014. godine cijeli Invensys (uklju\u010duju\u0107i Foxboro) kupuje francuska multinacionalna korporacija Schneider Electric.\u00a0Danas Foxboro vi\u0161e ne postoji kao samostalna tvrtka, ve\u0107 kao strate\u0161ki brend unutar Schneider Electrica. Pod tim imenom i dalje se razvijaju i prodaju vrhunski sustavi za automatizaciju procesa (poput serije EcoStruxure Foxboro DCS) i terenska instrumentacija.<\/p>\n <\/p>\n South Norwalk, CT (Connecticut)<\/strong> – Wilks Scientific, originalni tvorac MIRAN serije, bio je smje\u0161ten u South Norwalku. Nakon \u0161to ih je Foxboro kupio, zadr\u017eali su proizvodnju na toj lokaciji pod nazivom Foxboro Analytical. Ovaj ure\u0111aj je proizveden u originalnoj tvornici gdje je tehnologija i izumljena.<\/p>\n Model No: 063-5688<\/strong> – Ovaj broj se u Foxboro katalogu odnosi na specifi\u010dnu konfiguraciju mjerne \u0107elije. S obzirom na natpis “10 atm” na \u0107eliji ure\u0111aja, ovaj broj modela ozna\u010dava visokotla\u010dnu verziju (High Pressure Cell). Standardni modeli (ambijentalni) imali su druga\u010dije kodove (npr. serije 063-0xxx). Ovaj je model bio namijenjen procesnoj industriji gdje se plinovi analiziraju pod tlakom izravno iz cjevovoda.<\/p>\n Serial No:<\/strong> 1A-3593 – 1A ozna\u010dava seriju (MIRAN 1A), a 3593 je redni broj proizvodnje. Za taj tip specifi\u010dnih industrijskih instrumenata to je relativno visok broj \u0161to ukazuje da je ure\u0111aj proizveden u razdoblju kada je model 1A bio potpuno sazreo i \u0161iroko prihva\u0107en. Iako Foxboro nije izravno upisivao godinu u serijski broj, na temelju lokacije (South Norwalk) i serijskog broja (a kasnije \u0107emo vidjeti i po datumskim oznakama na elektroni\u010dkim komponentama), ovaj ure\u0111aj datira iz 1983. godine.<\/p>\n Origin: 5R<\/strong> – Ovo je interna oznaka Foxboroa za reviziju dizajna ili specifi\u010dni pogon\/liniju unutar tvornice. “R” \u010desto ozna\u010dava Ruggedized (oja\u010danu) verziju.<\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n Namjena IC spektrometra MIRAN 1A-CVF<\/strong><\/p>\n MIRAN 1A-CVF je prijenosni infracrveni (IR) spektrometar i analizator plinova u okolnom zraku koji se koristi za brzu identifikaciju i mjerenje koncentracije razli\u010ditih kemijskih tvari.\u00a0Dizajniran je za terensku upotrebu u svrhu:<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Infracrveni spektrometar MIRAN 1A-CVF izgleda pomalo neobi\u010dno za nekoga tko se nije susretao s takvim ure\u0111ajima. Na Internetu se mogu na\u0107i kratke upute o funkciji pojedinih kontrola na ovom spektrometru, me\u0111utim nisam na\u0161ao nikakvu tehni\u010dku dokumentaciju, sheme i sli\u010dno \u0161to bi pomoglo u razumijevanju njegove konstrukcije. To je i za o\u010dekivati jer su ti ure\u0111aji u svoje vrijeme bili rijetki i iznimno skupi (ko\u0161tali su kao bolji automobil). Servisirali su ih isklju\u010divo ovla\u0161teni tehni\u010dari uz “papirnate” priru\u010dnike koji su s vremenom izgubljeni.<\/p>\n Nakon dva dana istra\u017eivanja i rastavljanja na\u0161eg spektometra, uspio sam sastaviti osnovnu blok shemu i identificirati sve sklopove ure\u0111aja. Stoga \u0107u za lak\u0161e pra\u0107enje prvo prilo\u017eiti blok shemu spektrometra MIRAN 1A-CVF.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Tuljac s prednje strane koji izgleda kao neka antena ili reflektor zra\u010denja, zapravo je hermeti\u010dki zatvorena zra\u010dna komora u koju se pomo\u0107u pumpe upuhuje zrak (plin) za analizu. Nakon toga se u komoru \u0161alje IC zraka to\u010dno odre\u0111ene valne duljine i odre\u0111enog intenziteta. Zraka se preko zrcala nekoliko puta odbija unutar komore kako bi joj se pove\u0107ao put kroz plin i time dobila osjetljivija detekcija. Reflektirana zraka se vra\u0107a na opto-elektroni\u010dki detektor smje\u0161ten u sredi\u0161njem djelu. U glavnom bloku (sa mjernim instrumentom) nalazi se mre\u017eno napajanje, IC izvor (lampa) sa pripadaju\u0107im opti\u010dkim elementima te mjerna i upravlja\u010dka elektronika.<\/p>\n Princip mjerenja se temelji na \u010dinjenici da ve\u0107ina kemijskih spojeva apsorbira IC zra\u010denje na specifi\u010dnim, karakteristi\u010dnim valnim duljinama, odnosno svaki plin ima jedinstven “otisak prsta” u IC spektru. Tako se kroz plin popu\u0161taju IC zrake to\u010dno odre\u0111enih valnih duljina, a na instrumentu se prati kolika je apsorpcija toga zra\u010denja. Na temelju apsorbirane valne duljine odre\u0111uje se vrsta plina, a na temelju intenziteta apsorpcije njegova koli\u010dina (od nekoliko ppm do nekoliko postotaka).<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n KOMPONENTE URE\u0110AJA<\/strong><\/p>\n Sada \u0107emo prema blok shemi redom pro\u0107i svaku komponentu spektrometara MIRAN 1A-CVF te opisati njenu ulogu i na koju se vanjsku kontrolu ve\u017ee.<\/p>\n <\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n Mre\u017eno napajanje<\/strong><\/p>\n Ure\u0111aj mo\u017ee raditi na mre\u017enim naponima od 115 V ili 230 V. Sklopka za uklju\u010denje mre\u017enog napona je ozna\u010dena sa POWER. Mre\u017eni osigura\u010d je za struje 1 A.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Iz slika se mo\u017ee vidjeti da je mre\u017eno napajanje jednostavne izvedbe i tipi\u010dno uklju\u010duje mre\u017eni transformator, mosni diodni ispravlja\u010d, filtarski kondenzator i tranzistorski regulator napona. Ve\u0107ina (skupljih) ameri\u010dkih ure\u0111aja toga doba sadr\u017eavala je Motoroline elektroni\u010dke komponente.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Scan<\/strong><\/p>\n Sklopka SCAN pokre\u0107e mehanizam motoriziranog skeniranja koji je mehani\u010dki povezan s difrakcijskim re\u0161etkama za filtriranje odre\u0111ene IC valne duljine. Mehanizam polako okre\u0107e re\u0161etke kroz cijeli spektar (2,5 \u2013 14,5 \u00b5m) konstantnom brzinom. Time se na izlazu iz poja\u010dala (0-1 VOLT OUTPUT) dobivaju izmjerene razine signala kroz \u010ditav valni spektar.<\/p>\n U to vrijeme, podaci su se obi\u010dno slali na vanjski X-Y pisa\u010d (rekorder). Brzina skeniranja morala je biti savr\u0161eno uskla\u0111ena s pomakom papira na pisa\u010du kako bi valne duljine na grafu bile to\u010dne.<\/p>\n Ure\u0111aj ne mo\u017ee sam “znati” \u0161to je nula na svakoj valnoj duljini jer energija IR izvora i osjetljivost detektora variraju kroz spektar. Stoga se prvo skenira \u010disti zrak (du\u0161ik ili filtrirani zrak). To generira baznu liniju (blank scan). Nakon toga se skenira uzorak plina (sample scan). Razlika izme\u0111u ta dva spektra (sample – blank) predstavlja stvarni apsorpcijski spektar tra\u017eenog plina. U to doba, to se \u010desto radilo ru\u010dno preklapanjem prozirnih papira s grafovima ili pomo\u0107u analognog komparatora.<\/p>\n Da bi skeniranje radilo sinkrono glede valne duljine (valna duljina na spektrometru mora u svakom trenutku skeniranja odgovarati valnoj duljini na papiru XY rekordera. Na samom disku difrakcijskih re\u0161etki nisam na\u0161ao nikakav senzor polo\u017eaja. To zna\u010di da se kod skeniranja ru\u010dno trebalo postaviti spektrometar na valnu duljinu koju pokazuje XY rekorder, a zatim zajedno pokrenuti skeniranje na spektrometru (Scan) i XY rekorder.<\/p>\n Malo mehani\u010dko kva\u010dilo omogu\u0107uje ru\u010dno okretanje mehanizma za izbor valne duljine ili pogon preko elektromotora.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n IC izvor<\/strong><\/p>\n Unutar metalne “kapisle” nalazi se IC izvor. To je vjerojatno grija\u0107i element omotan oko kerami\u010dke jezgre ili slobodno obje\u0161en. Metalno ku\u0107i\u0161te slu\u017ei kao toplinski \u0161tit i usmjeriva\u010d. Kada ure\u0111aj radi, kroz taj element te\u010de struja koja ga zagrijava do usijanja (obi\u010dno izme\u0111u 800\u00b0C i 1200\u00b0C). Na tim temperaturama on emitira \u0161iroki spektar infracrvenog zra\u010denja.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Budu\u0107i da IC izvor zra\u010di pod \u0161irokim kutom, stavljen je u fokus paraboli\u010dnog zrcala koje ima ulogu kolimatora (hvata divergentne zrake i pretvara ih u paralelni snop). Takav paralelni pada na difrakcijske re\u0161etke kako bi se postiglo precizno razdvajanje valnih duljina.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Mehani\u010dki chopper<\/strong><\/p>\n Rotiraju\u0107i disk sa 5 krilaca zove se chopper (prekida\u010d) i on kontinuirano odre\u0111enom brzinom (frekvencijom) sije\u010de IC zraku. Time se dobiva isprekidan (impulsni) izvor IC zra\u010denja, \u0161to zna\u010di da \u0107e i na piroelektri\u010dni pretvornik (detektor) padati impulsno, a ne kontinuirano IC zra\u010denje. Ovo onda zna\u010di da signal iz pretvornika ne\u0107e biti istosmjerni (DC), nego pravokutni signal koji prati frekvenciju prekidanja (choppera), dakle na izlazu dobivamo izmjeni\u010dni signal (AC).<\/p>\n Istosmjerni signal se pretvara u izmjeni\u010dni zato jer je u elektroni\u010dkim poja\u010dalima lak\u0161e procesuirati izmjeni\u010dni nego istosmjerni signal. Za izmjeni\u010dni signal se mogu koristiti kondenzatori za spregu koji odr\u017eavaju DC pomak (drift) na nuli. Tako\u0111er se mogu koristiti frekvencijski filtri koji filtriraju ne\u017eeljene frekvencije (\u0161um i smetnje).<\/p>\n Nadalje, ovim sistemom se eliminira pozadinski toplinski \u0161um. Naime, sve u prostoriji (uklju\u010duju\u0107i ku\u0107i\u0161te ure\u0111aja i elektroniku) zra\u010di infracrveno zra\u010denje (toplinu). To stvara ogroman “\u0161um” koji bi potpuno zagu\u0161io slaba\u0161ni signal uzorka. Zahvaljuju\u0107i chopperu, detektor naizmjeni\u010dno vidi “svjetlo” (IC izvor + IC pozadinsko zra\u010denje) i “mrak” (samo IC pozadinsko zra\u010denje jer krilce blokira zraku). Elektronika oduzima ta dva stanja. Tako se automatski poni\u0161tava utjecaj sobne temperature i topline samog ure\u0111aja, ostavljaju\u0107i samo \u010disti signal koji dolazi iz IC izvora.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Sve ukazuje na klasi\u010dnu “closed-loop” analognu sinkronizaciju, odnosno ovdje se koristi\u00a0 Lock-in poja\u010dalo (fazno osjetljiva detekcija). Referentni signal sa foto-sklopke ide na “Phase Sensitive Detector” (PSD) na elektroni\u010dkoj plo\u010dici. Bez toga, elektronika ne bi znala koji dio signala s detektora je “svjetlo”, a koji “mrak”.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Difrakcijske re\u0161etke<\/strong><\/p>\n Infracrveni spektrometar MIRAN 1A-CVF, kako mu sam naziv sugerira, koristi CVF (Circular Variable Filter) tehnologiju difrakcijskih re\u0161etki.<\/p>\n Podjela na tri difrakcijske re\u0161etke omogu\u0107uje ure\u0111aju da pokrije veliki raspon valnih duljina (2,5 \u2013 14,5 \u00b5m). Svaki segment ima svoju specifi\u010dnu bazu (materijal podloge) i raspon gusto\u0107e ureza optimiziran za taj dio spektra. Kako se okre\u0107e disk sa difrakcijskim re\u0161etkama (gumb za odabir valne duljine), tako se broj linija (ureza) po milimetru na re\u0161etki kontinuirano mijenja. Prema zakonu difrakcije, kut pod kojim se svjetlost lomi ovisi o razmaku izme\u0111u tih linija. Budu\u0107i da je razmak promjenjiv du\u017e opsega kruga, okretanjem re\u0161etke zapravo se bira koja \u0107e to\u010dno valna duljina iza\u0107i iz re\u0161etke.<\/p>\n <\/p>\n U klasi\u010dnim laboratorijskim spektrometrima re\u0161etke su obi\u010dno ogledala koja reflektiraju svjetlost, ali u seriji MIRAN one su transmisijske (propusne). Osim toga pojedina re\u0161etka nije svugdje ista nego ima razli\u010ditu gusto\u0107u ureza.<\/p>\n <\/p>\n Prozirna tijela difrakcijskih re\u0161etki su vjerojatno od germanija ili cink-selenida, jer obi\u010dna plastika ili staklo ne bi propustili zra\u010denje. Linije su nanesene fotolitografijom, procesom sli\u010dnim izradi integriranih krugova. Toliko su fine da ih ljudsko oko vidi samo kao “dugin odsjaj” ili zamu\u0107enje na povr\u0161ini.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Set wavelength<\/strong><\/p>\n Set wavelength je gumb kojim se okre\u0107u difrakcijske re\u0161etke i kojim se na taj na\u010din bira koja \u0107e valna duljina IC zra\u010denja biti propu\u0161tena (2,5 \u2013 14,5 \u00b5m).<\/p>\n Na obodu diska sa re\u0161etkama je skala sa tri razdvojena podopsega: 2,5 \u2013 4,5 \u00b5m \/ 4,4 \u2013 8,0 \u00b5m \/ 7,9 \u2013 14,5 \u00b5m koji prate pozicije tri pripadaju\u0107e difrakcijske re\u0161etke. Razlog podjele je \u0161to je svaka re\u0161etka optimizirana za odre\u0111eni dio spektra kako bi se osigurala maksimalna energetska u\u010dinkovitost i rezolucija.<\/p>\n Prilikom rada, na prijelazima izme\u0111u opsega (oko 4,5 \u00b5m i 8,0 \u00b5m) vjerojatno mo\u017ee do\u0107i do naglog pada energije signala jer se jedna re\u0161etka “povla\u010di”, a druga “ulazi” u opti\u010dki put. U tim prijelazima \u010desto je potrebno ponovno podesiti “nulu” ili poja\u010danje (Gain).<\/p>\n <\/p>\n Slit (mm)<\/strong><\/p>\n Slit (prorez) je mehani\u010dki parametar koji dodatno su\u017eava valni spektar koji propu\u0161ta difrakcijska re\u0161etka. On prakti\u010dno slu\u017ei za balansiranje izme\u0111u osjetljivosti i selektivnosti ure\u0111aja.<\/p>\n Prorez se nalazi na izlazu iz diska sa difrakcijskim re\u0161etkama. Ako je prorez \u0161iri (2 mm) onda propu\u0161ta vi\u0161e infracrvene energije do detektora. Rezultat je sna\u017ean signal s malo \u0161uma, ali snop ima \u0161ire valno podru\u010dje, pa ure\u0111aj slabije razlikuje dva plina \u010diji su apsorpcijski vrhovi blizu jedan drugome. Ako je prorez u\u017ei (0,5 mm) onda propu\u0161ta vrlo uzak raspon valnih duljina. To omogu\u0107uje visoku rezoluciju (precizno ciljanje specifi\u010dne veze u molekuli), ali dramati\u010dno smanjuje koli\u010dinu propu\u0161tene energije. Zato se javlja \u0161um pa elektroni\u010dko poja\u010dalo mora raditi na maksimalnim postavkama da bi detektiralo taj slabi signal.<\/p>\n U uputama se navodi da se Slit uobi\u010dajeno pode\u0161ava na 2 mm, dakle da ima najve\u0107u osjetljivost i najmanju razlu\u010divost. Naime, MIRAN 1A-CVF je primarno terenski analizator, a ne laboratorijski istra\u017eiva\u010dki alat. Ve\u0107ina korisnika treba brzo otkriti curenje i najmanjih koli\u010dina plina u ppm (dijelovi na milijun) vrijednostima,a nije toliko bitno precizno mjerenje IC apsorpcije toga plina. Postavka od 2 mm osigurava najbolji omjer signala i \u0161uma (SNR), \u0161to omogu\u0107uje jasnu detekciju na mjera\u010du \u010dak i u uvjetima vibracija ili promjena temperature.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Mjerna i upravlja\u010dka elektronika<\/strong><\/p>\n Unutar glavnog bloka spektrometra nalazi se jo\u0161 mjerna i upravlja\u010dka elektronika sa mjernim instrumentom. Ova elektronika ima izvedene tri kontrole: Zero Control, Range i Response meter.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Zero Control<\/strong><\/p>\n Potenciometrom i sklopkom ZERO CONTROL (x1\/x10) pode\u0161ava se osjetljivost poja\u010dala u odnosu na intenzitet zra\u010denja ugra\u0111enog IC izvora. Intenzitet IC izvora mijenja se ovisno o pode\u0161enom prorezu (Slit), a tako\u0111er dolazi i promjena uslijed starenja i promjene temperature IC izvora. Zero Control tako pode\u0161ava po\u010detno poja\u010danje poja\u010dala uvijek na istu vrijednost s obzirom na promjenjivi intenzitet IC zra\u010denja.<\/p>\n O\u010ditanje se kalibrira na kraj skale (crvena oznaka 100%T) kada je u ispitnoj komori \u010disti zrak (engl. termin: 100% transmission for zero sample).<\/p>\n <\/p>\n Range<\/strong><\/p>\n Pomo\u0107u preklopnika Range bira se izme\u0111u Transmisijskog (100%T) ili \u010detiri mjerna opsega Absorbancijskog moda rada (0,025A \/ 0,1A \/ 0,25A \/ 1A).<\/p>\n Odnos izme\u0111u transmisije (T) i koncentracije plina nije linearan, ve\u0107 logaritamski. Tako se u transmisijskom modu prikazuje stvarni (logaritamski) izlaz s detektora, dakle promjena ja\u010dine signala sa detektora se linearno prenosi na skalu (0\u2013100%).<\/p>\n U\u00a0 absorbancijskim modovima ure\u0111aj koristi analogni logaritamski pretvara\u010d (vjerojatno sklop s tranzistorima u povratnoj vezi operacijskog poja\u010dala) kako bi logaritamsku krivulju pretvorio u linearnu skalu apsorbancije (A). To omogu\u0107uje da skala izravno pokazuje koncentraciju plina.<\/p>\n <\/p>\n Response meter<\/strong><\/p>\n Ovo je vjerojatno klasi\u010dni RC niskopropusni filtar na izlazu prema instrumentu s kazaljkom. RC konstanta se mo\u017ee podesiti na 1, 4, 10 ili 40 sekundi.<\/p>\n Brzi odzivi (1 sekunda) su\u00a0 pogodniji za tra\u017eenje mjesta curenja plina (kada se ure\u0111aj pomi\u010de u cilju tra\u017eenja). Spori odzivi (40 sekundi) daju tromo kretanje kazaljke (spora reakcija) te se koriste kod mjerenja vrlo niskih koncentracija gdje potrebna visoka osjetljivost i gdje je \u0161um signala velik (obi\u010dno stacionarno mjerenje ili monitoring). Ovako duga konstanta zapravo obavlja analognu integraciju signala, “pegla” \u0161um i omogu\u0107uje precizno o\u010ditanje prosje\u010dne vrijednosti.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Bez elektroni\u010dke sheme, nema puno smisla naga\u0111ati ulogu pojedinih komponenti. UA723 je precizni regulator napona, mogu\u0107e za piroelektri\u010dni detektor ili neki referentni napon. LM301 su operacijska poja\u010dala op\u0107e namjene s vanjskom kompenzacijom, \u0161to ih je \u010dinilo vrlo popularnim u preciznim instrumentima jer se mogao “na\u0161timati” da ne oscilira. Ovdje vjerojatno rade u krugovima pretpoja\u010dala, aktivnih filtara, logaritamskog poja\u010dala i sli\u010dno.<\/p>\n CD4016 (Quad Bilateral Switch) su analogni prekida\u010di. Vjerojatno rade u krugu Phase Sensitive Detectora (PSD) o kojem smo pri\u010dali kod opisivanja rada choppera. MC14007 (Dual Complementary Pair plus Inverter) sadr\u017ei MOSFET tranzistore koji ovdje opet mogu imati razli\u010dite funkcije.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n U sredi\u0161njem bloku spektrometra MIRAN 1A-CVF nalazi se piroelektri\u010dni detektor, ventili za kontrolu ulaza i izlaza zraka (plina) u ispitnu komoru i IC le\u0107e preko kojih se IC zrake proslje\u0111uju sa IC izvora u komoru i sa komore na detektor.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Piroelektri\u010dni detektor<\/strong><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Piroelektri\u010dni detektor koju je Foxboro\/Wilks koristio u to doba. Unutar okruglog mesinganog ku\u0107i\u0161ta vjerojatno se nalazi kristal litij-tantalata (LiTaO3) ili sli\u010dnog materijala. Kristal stvara elektri\u010dni naboj samo kada se njegova temperatura mijenja. Detektor vidi pulsiraju\u0107u IC zraku (chopper) i primljenu IC toplinu sa iste pretvara u izmjeni\u010dni napon.<\/p>\n Za detektor je va\u017eno da bude \u0161to manje osjetljiv na ambijentalno toplinsko zra\u010denje tako da je montiran na mesingano tijelo i spregnut na masivni aluminijski blok.<\/p>\n Pravokutni prozor\u010di\u0107 koji se vidi na senzoru sasvim sigurno nije obi\u010dno staklo. Vjerojatno je to tanki listi\u0107 germanija ili safira koji propu\u0161ta samo IC spektar, a blokira vidljivu svjetlost koja bi mogla smetati mjerenju.<\/p>\n Piroelektri\u010dni kristali imaju iznimno visoku impedanciju, a ulazni krugovi poja\u010dala su vrlo osjetljivi. \u010cak i najmanja koli\u010dina vlage ili otisak prsta na kontaktima uzrokovali bi “curenje” struje i uni\u0161tili signal. Stoga je \u010ditava elektronika zalivena u silikon koji hermeti\u010dki zatvara te ultra-osjetljive spojeve i \u0161titi ih od vlage i korozije.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Zra\u010dni ventili i pumpa<\/strong><\/p>\n \u00a0<\/strong><\/p>\n Sustav za uvo\u0111enje zraka za analizu ima zra\u010dnu pumpu i dva ventila, ulazni i izlazni. Otvaranjem ili zatvaranjem odre\u0111enih ventila omogu\u0107uju se razli\u010dita strujanja zraka. Prije mjerenja, komora se obi\u010dno prvo prazni ili vakuumira (evacuated). Vakuumiranjem se uklanja sav rezidualni zrak (i vlaga) prije uvo\u0111enja \u010distog uzorka.<\/p>\n Nakon toga \u0107elija se puni uzorkom plina (backfilling). Punjenjem \u0107elije do to\u010dno odre\u0111enog tlaka osigurava se da je broj molekula plina u opti\u010dkom putu uvijek isti, \u0161to omogu\u0107uje precizno mjerenje ili kalibraciju.<\/p>\n <\/p>\n Pumpa za zrak je regenerativna puhalica (engl. regenerative blower), poznata i kao bo\u010dni kanalni ventilator (side channel blower). Unutar kru\u017enog ku\u0107i\u0161ta nalazi se impeler (rotor) s puno malih krilaca na rubu. Zrak ulazi u prostor izme\u0111u krilaca, centrifugalna sila ga izbacuje prema van u “bo\u010dni kanal”, ali se on zbog oblika ku\u0107i\u0161ta stalno vra\u0107a natrag prema korijenu sljede\u0107eg krilca. Taj se proces ponavlja mnogo puta u jednom krugu (regeneracija), \u010dime se kineti\u010dka energija zraka zbraja. To omogu\u0107uje stvaranje zna\u010dajnog pritiska (ili vakuuma) za tako malu jedinicu, sli\u010dno kao kod vi\u0161estupanjskih turbina, ali u samo jednom stupnju.<\/p>\n Ovakva Rotron Mini Spiral pumpa je u MIRAN ugra\u0111ena iz nekoliko razloga. Za razliku od membranskih pumpi koje “trzaju”, ova puhalica daje savr\u0161eno linearan protok zraka. To je klju\u010dno za opti\u010dka mjerenja jer pulsiranje zraka mo\u017ee uzrokovati treperenje signala (\u0161um). Jedini dijelovi koji se tro\u0161e su le\u017eajevi motora. Budu\u0107i da impeler ne dodiruje ku\u0107i\u0161te, nema trenja niti potrebe za podmazivanjem, \u0161to zna\u010di da je zrak koji prolazi kroz nju 100% \u010dist (Oil-free). Ulje bi uni\u0161tilo zlatna zrcala u komori. U kona\u010dnici, kao \u0161to ime ka\u017ee, “Mini Spiral” je dizajnirana da dimenzijama stane u prijenosne ure\u0111aje.<\/p>\n Zrak se u komoru naj\u010de\u0161\u0107e upuhivao preko filtra za pra\u0161inu i su\u0161a\u010da. Su\u0161a\u010d sprje\u010dava da se vlaga kondenzira na unutra\u0161njim zrcalima ili le\u0107ama jer ure\u0111aj onda postaje “slijep”. Isto tako, pra\u0161ina na zrcalima uzrokuje raspr\u0161ivanje IC zraka, \u0161to drasti\u010dno pove\u0107ava \u0161um i smanjuje to\u010dnost.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Le\u0107e<\/strong><\/p>\n Infracrvene opti\u010dke le\u0107e nalaze na ulazu i izlazu iz zra\u010dne (ispitne) komore, na izlazu iz IC izvora te na ulazu u opto-elektroni\u010dki detektor.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Infracrvene le\u0107e za valne duljine 2,5 \u2013 14,5 \u00b5m ovakvog \u017eu\u0107kasto-zelenkastog odsjaja obi\u010dno su od Cink-selenida (ZnSe) ili Cink-sulfida (ZnS). ZnSe je prirodno \u017euto-naran\u010dast i proziran, a i ZnS ima sli\u010dnu blijedo\u017eutu boju. Pod odre\u0111enim svjetlom vidi se zelenkast ton koji dolazi od antirefleksnog premaza (magnezij-fluorid ili sli\u010dni spojevi).<\/p>\n Cink-selenid je toksi\u010dan ako se le\u0107a slomi ili ako je poku\u0161ate brusiti. Pra\u0161ina selenida je opasna za udisanje. Dok god su le\u0107e \u010ditave, potpuno su sigurne za rukovanje. Nikada se ne \u010diste obi\u010dnim krpama ili agresivnim otapalima. Koristi se isklju\u010divo \u010disti izopropilni alkohol i opti\u010dki papir, jer se antirefleksni premaz lako izgrebe.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Whiteova \u0107elija<\/strong><\/p>\n <\/p>\n Tijelo u obliku tuljca je Whiteova \u0107elija, nazvane po Johnu Whiteu koji ju je izumio 1942. godine. To je opti\u010dko rje\u0161enje koje omogu\u0107uje da zraka svjetlosti pre\u0111e put ve\u0107i od 20 metara unutar cijevi duga\u010dke svega 40 centimetara.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Na\u0161a \u0107elija je oblo\u017eena grija\u010dem i izolatorom. Prema natpisima na prednjoj plo\u010di, komora mo\u017ee biti zagrijana na 110\u00b0C i pod tlakom do 10 atmosfera. Ovo zna\u010dajno pro\u0161iruje mogu\u0107nosti upotrebe ovog spektrometra.<\/p>\n Grija\u010d i izolacija sprje\u010davaju kondenzaciju uzorka. Mnogi plinovi i pare koje MIRAN analizira (npr. otapala, ugljikovodici ili vlaga iz zraka) mogu se pri sobnoj temperaturi kondenzirati na hladnim stjenkama komore. Kapljice na pozla\u0107enim zrcalima bi potpuno raspr\u0161ile IC zraku i onemogu\u0107ile mjerenje. Grija\u010d odr\u017eava komoru na stalnih 110\u00b0C \u0161to osigurava da sve tvari ostanu u plinovitom stanju.<\/p>\n Apsorpcija IC zra\u010denja ovisi o broju molekula u putu zrake. Budu\u0107i da se plin \u0161iri na toplini (volumen raste, gusto\u0107a pada), svaka promjena temperature bi uzrokovala “plesanje” kazaljke na instrumentu. Fiksna temperatura \u0107elije osigurava da kalibracija ostaje to\u010dna bez obzira pod kojim vanjskim uvjetima temperature se vr\u0161i mjerenje.<\/p>\n Izolacijski materijal tako\u0111er sprje\u010dava stvaranje “hladnih to\u010daka” na spojevima. Da nema izolacije, rubovi zrcala bi bili hladniji, tamo bi se skupljala vlaga koja bi s vremenom nagrizla tanki sloj zlata ili zamutila IC prozore.<\/p>\n <\/p>\n Pozla\u0107ena zrcala<\/strong><\/p>\n Whiteova \u0107elija je dizajnirana sa tri zrcala:<\/p>\n Zrcala nisu pozla\u0107ena zbog luksuza, ve\u0107 zbog fizike: Obi\u010dna srebrna zrcala odli\u010dno odbijaju vidljivu svjetlost, ali lo\u0161e Infracrvenu (IC). Zlato s druge strane odbija preko 98-99% IC zra\u010denja.<\/p>\n U na\u0161em slu\u010daju \u0107elija je izvana duga\u010dka oko 40 cm, a udaljenost izme\u0111u zrcala u \u0107eliji je 37,5 cm. To zna\u010di da se za najve\u0107u duljinu od 21,75 m IC zraka mora odbiti 57 puta izme\u0111u zrcala prije nego iza\u0111e na detektor. Ovaj veliki broj odbijanja obja\u0161njava za\u0161to su zrcala pozla\u0107ena. \u010cak i uz vrhunsku refleksivnost zlata, nakon 57 odbijanja intenzitet zrake zna\u010dajno opadne, \u0161to je razlog za\u0161to ure\u0111aj pri maksimalnoj duljini puta zahtijeva visoku osjetljivost (poja\u010danje) i precizno pode\u0161enu nulu.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n<\/a>MIRAN 1A-CVF zajedno sa metalnim kov\u010degom te\u017ei oko 24 kg.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a>Dva funkcijska bloka ure\u0111aja. U manjem bloku su ventili za zrak (punjenje i pra\u017enjenje ispitne komore), piroelektri\u010dni detektor te ulazne i izlazne IC le\u0107e. U ve\u0107em bloku je IC izvor sa pripadaju\u0107om optikom za filtriranje odre\u0111ene valne duljine i intenziteta IC zra\u010denja. Tu je tako\u0111er smje\u0161teno i mre\u017eno napajanje kao i sva mjerna i upravlja\u010dka elektronika ure\u0111aja.\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a>Glavni blok sa mre\u017enim napajanjem, mjernom i upravlja\u010dkom elektronikom, IC izvorom i pripadaju\u0107om optikom za filtriranje valne duljine i intenziteta zra\u010denja.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Kontrole za mre\u017eno napajanje i funkciju skeniranja (crtanja spektra) za vanjski X-Y pisa\u010d (rekorder).<\/em><\/span><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n<\/a>Kad se skine poklopac opti\u010dkog bloka mogu se primijetiti dva asinkrona elektromotora, jedan za Scan funkciju i drugi za mehani\u010dki chopper.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Opti\u010dki blok je montiran na dva masivna aluminijska nosa\u010da. Na jednom nosa\u010du je IC izvor, paraboli\u010dno zrcalo i chopper, a na drugom nosa\u010du su difrakcijske mre\u017eice i izlazni prorez (Slit).<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Aluminijski blok sa IC izvorom, paraboli\u010dnim zrcalom i mehani\u010dkim chopperom.\u00a0<\/em><\/span><\/p>\n<\/a>Dva monta\u017ena elementa opti\u010dkog bloka. Lijevo je IC izvor, paraboli\u010dno zrcalo i mehani\u010dki chopper, a desno su difrakcijske re\u0161etke i podesivi izlazni prorez (Slit).\u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Dva sinkrona AC elektromotora. Motor choppera radi konstantnom brzinom. Njegov jedini posao je odr\u017eavati stabilnu nose\u0107u frekvenciju za AC poja\u010dalo. Motor za okretanje difrakcijskih re\u0161etki sporo i jednoliko (bez trzaja) okre\u0107e re\u0161etke preko zup\u010dastog reduktora. On se aktivira samo kad se pritisnete Scan funkcija.<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n
\n<\/a>Disk choppera pokre\u0107e posebni sinkroni elektromotor, a rubni dio krilaca prolazi kroz mali opti\u010dki par (foto-sklopka). Foto-sklopka time generira pravokutni signal to\u010dno iste frekvencije i faze kojom krilca sijeku IC zraku.<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/strong>Kontrole za okretanje difrakcijskih re\u0161etki i namje\u0161tanje \u0161irine izlaznog proreza (Slit). Gumb Set wavelength je spregnut sa diskom koji nosi difrakcijske re\u0161etke i mjernu skalu.\u00a0<\/em><\/span><\/p>\n<\/a>Na mehanizmu kontrole Slit jasno se uo\u010davaju tri razli\u010dite \u0161irine proreza kroz koje se propu\u0161ta IC zra\u010denje (Slit): 0,5 mm, 1 mm i 2 mm<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a>\u00a0<\/strong><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a>Elektroni\u010dka plo\u010dica sadr\u017ei integrirani krug UA723, zatim 9 komada\u00a0 LM301, dva logi\u010dka kruga CD4016 i jedan MC14007. Tu je jo\u0161 desetak tranzistora.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Zanimljiva temperaturna sprega dvostrukog FET tranzistora (pretpostavljam) i otpornika. Svih devet operacijskih poja\u010dala na plo\u010dici su LM301 tipa.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Precizni integrirani regulator napona UA723, analogne CMOS sklopke CD4016 i MC14007 sa tri para MOSFET-a za razli\u010dite primjene.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Na mjernom instrumentu uo\u010davamo crvenu kalibracijsku oznaku (100%T) \u0161to je ujedno i transmisijska skala u postocima, te absorbancijske mjerne skale prilago\u0111ene gumbu za odabir mjernih opsega Range (0,025A \/ 0,1A \/ 0,25A \/ 1A).<\/em><\/span><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n
\n<\/a>Temperaturni senzor na tijelu Whiteove \u0107elije.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Grija\u010da \u017eica je zalivena u neku vrstu smole i oblo\u017eena izolacijskim materijalom.\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n\n
<\/a>Zrcala se izvla\u010de kroz prednji otvor \u0107elije koji ujedno slu\u017ei kao podesivi nosa\u010d za pomi\u010dna zrcala. Nepomi\u010dno zrcalo s druge strane izvla\u010di se kroz taj isti (jedni) otvor. Ovo zrcalo nisam vadio jer bi moglo biti petljavo vaditi ga i vra\u0107ati na mjesto bez o\u0161te\u0107enja.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Slika pokazuje zate\u010deno stanje sa ogrebotinom na jednom zrcalu i tragovima IC zra\u010denja na drugom. Ovo nisam ja uzrokovao (bio sam jako pa\u017eljiv kod rastavljanja). Svakako se ne\u0107u upu\u0161tati u \u010di\u0161\u0107enje ili bilo kakvo dodirivanje povr\u0161ine zrcala jer mogu napraviti samo jo\u0161 ve\u0107u \u0161tetu.<\/span><\/em><\/p>\n