Устройство для измерения концентрации взвесей в жидкости Советский патент 1984 года по МПК G01N21/59 G01J1/00 

О1

4:а

Од Изобретение относится к измерите ной технике и может быть применено для измерения мутности жидкостей в химической, бумажной и пищевой промышленности для непрерывного измерения В технологических процессах концентрации взвесей в осадительной ванне при производстве вискозных во кон, целлофановых пленок и трубок. Известен волоконно-оптический ту бидиметр, содержащий источник света модулятор, фотоприемник, гибкие волоконно-оптические световоды, по которым осуществляется оптическая . связь между источником света, контр лируемой средой и фотоприемником, усилитель переменного напряжения, электрический фильтр, демодулятор и измерительньй прибор l . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемом результату является устройство для из рения концентрации взвесей в жидкост содержащее последовательно располож ные источник света, модулятор, первый световод, измерительную кювету, второй световод, и первый фотоприемник выход которого соединен через первый блок согласования с измерител ным, прибором, а также третий светово выходной торец которого оптически связан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок согласования со стабилизатором светового потока 2. Недостатком известных устройств является низкая точность измерений, обусловленная тем, что в процессе длительных измерений оптические поверхности, контактирующие с контролируемой жидкостью, загрязняются всл ствие оседания на них,взвешенных в жидкости частиц. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации взвесей в жидкости, содержащем последовательно расположенные источник света, модулятор, первьш световод, измерительную кювету, второй световод и первый фотоприемник, выход которого соединен че рез первый блок согласования с измерительным прибором, а также третий световод, выходной торец которого оптически связан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через 432 второй блок согласования со стабилизатором светового потока, входной тог рец третьего световода погружен в измерительную кювету и расположен параллельно входному торцу второго световода, причем отношение расстояний между выходным торцом первого световода и входным торцом дополнительного световода и между вькодным торцом первого световода и входным торцом второго световода лежит в пределах 1/2-1 /.10. Размещение входного торца третьего световода в зоне светового потока, проходящего через контролируемую жидкость, параллельно входному торцу второго световода так, что оптические пути между выходным торцом первого световода и входными торцами второго и третьего световодов имеют разную длину, позволяет осуществить оптическую отрицательную обратную связь по цепи, состоящей, например, из источников света, первого световода, контролируемой жидкости, третьего световода, второго фотоприемника, второго блока согласования и стабилизатора светового потока, и застабилизировать световой поток, попадающий на второй фотоприемник, компенсируя влияние загрязнений выходного торца первого световода и входного торца третьего световода, а также изменения интенсивности излучения источника света вследствие его деградации. При сохранении стабильности световогопотока, падающего на второй фото.приемник, облученность первого фотоприемника зависит только от коэффициента пропускания контролируемой жидкости, т.е. от концентрации взвешенных в ней частиц. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство для измерения концентрации взвесей в жидкости содержит источник 1 света, модулятор 2, первый 3 и второй 4 световоды, оптически связывающие источник 1 света-, контролируемую жидкость 5 и первый фотоприемник 6, выход которого связан через первый блок 7 согласования, состояий из усилителя 8 переменного напряения, полосового фильтра 9 и демоду-: я.тора 10, с измерительным прибором i 11, третий световод 12, выходной торец 13 которого оптически связан с вторым отрприемником 14, выход которого 31100 связан через второй блок 15 согласования, состоящий из усилителя 16 переменного напряжения, полосового фильтра 17 и демодулятора 18, со стабилизатором светового потока 19, состоя- е щим из источника 20 опорного напряжения и дифференциального усилителя 21 тока. Устройство работает следующим образом.10 Световой поток, создаваемый источником 1 света, модулируется модулятором 2 и направляется по первому световоду 3 к контролируемой жидкости 5. Пройдя в .ней различные по длине on- s тические пути,, свет попадает на входной торец 22 третьего световода 12 и входной торец 23 второго световода 4 и передается к фотоприемникам 14 и 6 соответственно. Световор1 поток, падающий на вторрй фотоприемник 14, . Т . 1 О i с где Фр - световой поток на входном торце 24 первого световода, 1 - коэффициент пропускания выходного торца 25 первого световода 3, коэффициент пропускания входного торца 22 третьего световода 12| . k - молярный коэффициент ослабления, учитывающий кик поглощение, так и рассеяние света взвесями в контролируемой жидкости 5; С - концентрация взвесей в контро лируемой жидкостиi е,- оптический путь между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 22 третьего световода 12. При оседании взвесей.на торцы 22 и 2Гпройсходи т ён шёниё коэффи ентов пропускания С, и с и, cлeдoвa тельно, уменьшение светового потока 9 , что приводит к уменьшению электрического сигнала на выходе фотоприе ника 14. Это уменьшение, передаваясь по цепи отрицательной обратной связи через второй блок согласования 15 к стабилизатору светового потока 19, приводит к увеличению светового потока -Р. до первоначальной величины, задаваемой источником опорного напряжения 20. Таким же образом осуществляется стабилизация светового 434 потока Ф и при изменении концентрации взвесей С в контролируемой жидкости 5, т.е. величина светового попотока Ф{ поддерживается постоянной. Для того, чтобы влияние концентрации взвесей С на величину светового потока Ф быпо незначительным, оптический путь 6 между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 22 третьего световода 12 должен быть незначительным и существенно меньше оптического пути Р между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 23 второго световода 4. Экспериментальные устройства показали, что отношение 8 ; 6 следует выбирать от 2:1 до 10:1 для сохране.низ стабильности его метрологических характеристик. Световой поток, падающий на первый фотоприемник 6, o, .. где i - коэффициент пропускания входного торца 23 второго световода 4, 2 - оптический путь между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 23 второго световода 4. Электрический сигнал на выходе первого фотоприемника 6, пропорцио- нальный величине светового потока т 7 передается через первый блок согласования к измерительному прибоРУ 11. При равномерном распределении взвесей в объеме контролируемой жид«« и 5 и расположении входного торца /2 дополнительного световода 12 параллельно входному торцу 23 второго световода 4 оседание взвесей на торцах 22 и 23 также будет Равномерным. Тогда коэффициенты t будут равны между jil.;.: «д фажение для светового потока имеет вид: (Р ф.с -г . с е Ф..С.. Так как величина Ф поддерживается постоянной, то показания измерительного прибора 11 зависят только от вeличиныe , т.е. от концентрации взвесей с в контролируемой жидкости 5.

Технико-экономическая эффективйость изобретения заключается в повьшенш точности измерений и улучшег НИИ эксплуатационных характеристик, так как значительно увеличивается время непрерывной работы устройства,

сокращается число его отключений от технологического процесса из-за необходимости очистки оптических поверхностей, контактирующих. с контролируемой жидкостью.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕСЕЙ В ВДЦКОСТИ содержащее последовательно расположенные источник света, модулятор, пер--: вый световод, измерительную кювету, второй световод и первый фотоприемник, соединенный через первый блок согласования с измерительным прибором j а также третий световод, выходной торец которого оптически свя-. зан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок согласования со стабилизатором светового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, входной торец третьего световода погружен в измерительную кювету и расположен параллельно входному торцу второго световода, причем , I отношение расстояний между выходным торцом первого световода и входным л торцом третьего световода и между ;выходным торцом первого световода и входным торцом второго световода лежит в пределах .

/J

Хи

:

20

21