Устройство для измерения концентрации взвешенных частиц в воде Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 G01N15/06 

Изобретение относится к измери тельной технике, а более конкретно к области фотометрии. Известен анализатор содержания нефти в сточных водах, содержащий источник излучения и расположенны по ходу излучения оптическую сист му, фотоприемник с регистрирующим прибором Cl3 Однако данный анализатор не позволяет контролировать концентра цию механической примеси в сточных водах. Поэтому при его применении для контроля качества сточных вод закачиваемых в нефтяные пласты, погрешность измерения концентрации взвешенных частиц в воде резко увеличивается. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения концентра ции взвешенных частиц в воде,содержащее первый источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор е двумя поляризаторами, первый фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и второй фотоприемник, третий источник излучения и р асположенньте по ходу его излучения ука занный обтюратор и третий фотоприемник, выход первого фоТоприемника через первый усилитель соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход кото рого соединен с зходжуш первого и второго аналтоговых ключей, а управ ляющий вход С: вьссодом первого амплитудного детектора, выход второго фот€ Г1риемника через второй усилитель соединен с управлявицим входом первого аналогового ключа, вькед которого еоедннен с входом еторого амплитудного детектора, вы ход третьего фотоприемника чгерез третнй усилитель соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, взьисод которого соединен с входом первого ашшитудного детектора, а также нелинейный усилитель, выход которого является выходом устройства 2 3. ; Устройство измеряет концентраци взвешенных частиц в воде путем из а „ мерения отношения -g-, где а и б - o А72 тические сигналы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации, поступающие на первый фотоприемник . Однако известное устройство имеет дополнительную погрешность, связанную с природой взвешенных частиц. Это связано с различием в коэффициентах рассеяния глобул нефти и механической примеси (глины,песка и т.п.), причем у тех веществ, у которых этот коэффициент меньше (т.е. меньше сигналы а и б), меньше и отношение сигналов - (до 20-30%). ,б Целью изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения концентрации взвешенных частиц в воде, содержащее первый источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первьй фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и второй фотоприемник,третий, источник иэлзгчения и расположенные по ходу его излучения указанньй обтюратор и третий фотоприемник, выход первого; фотоприемника через, первый усилитель соедияен с еходом усилителя с neiJeMeHHbBif коэффициентом усиления выход которого соединен со входами первого и второго аналоговых кдачей, а управляющий вход - с выходом лервого амплитудного детектора, вькод второго фотоприемника через второй усилитель соединен с управляюндам входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора, выход третьего фотоприемнвка через третий усидитепь соедаиен с управляющим входом второго аналогового ЮЕ&ча, выход которого соединен с входом первого амгшитудного детек тора, а также нелинейный усилитель, выход которого является iBbixc oM устройства, введены инвертор, третий амгшатудньй детектор и сумматор, причем выход рервого усилителя соединен через инвертор и третий ампдитуднШ детектор с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного 3 детектора, а выход - входом нелиней ного усилителя. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источники 1излучения кюветы 4, поляризаторы 5-7, обтюратор 8, фотоприемники 9-1 усилители 12-14, усилитель 15 с переменным коэффициентом усиления, инвертор 16, анапоговые ключи 17 и 18,амплитудные детекторы I 9-2 1 , сумматор 22 ,нелинейный усилитель 23. Выход первого фотоприемника 9 через первьй усилитель 12 соединен через инвертор 16 и третий амплитудный детектор 19 с первым входом сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом второго амплитуд ного детектора 20, а также соединен с входом усилителя 15 с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен со входами первого 1 и второго 18 аналоговых ключей, а управляющий вход соединен с выходом первого амплитудного детектора 21. Выход второго фотоприемника 10 через второй усилитель 13 соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 17, выход которого соединен с входом второго амппитудного детектора 20. Выход третьего фотоприемника 11 через третий усили тель 14 соединён с управляющим входом второго аналогового ключа 18, выкод которого соединен с входом najp-Boro амплитудного детектора 21. Выход сумматора 22 соединен с входом нелинейного усйотйтеля 23. Устройство работает следукЯцим образом Излучение от источника t поляри зуется поляризатором 5 и поступает в кювету 4. На фо оприемнйк 9 поступает рассеянное и частично деполяризованное излучение от кювеi-ы 4. С гюмощью обтюратора 8 между кюветой 4 и фотодриемниксм 9 пооче редно вводятся поляризаторы 6 и 7, пропускающие излучение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (плоскости поляризации параллельны и перпендикулярны Ш10скости поляри зации поляризатора 5). Фотоприемник 9 преобразует световое излучение в последовательность злектричесюак импульсов с амгшитудой А I (при. введении поляризатора 6) и В (при введении поляризатора 7).Эти 474 импульсы усиливаются усилителем 12 с коэффициентом усиления К, и становятся равными А-К и В« К. Затем они усиливаются усилителем 15 с переменнымкоэффициентом усиления и поступают на входы аналоговых клю чей 17 и 18. Излучение от источника 2через oбтюpatop 8 поступает на фотоприемник 10, а отисточника 3 - на фотоприемник 11. Причем отверстия на обтюраторе выполнены так образом, что на фотоприемник 10 излучение поступает в тот момент времени, когда меаду кюветой 4 и фотоприемником 9 введен поляризатор 6, а на фотоприемник 1J - когда между кюветой 4 и , фотоприемником 9 введен поляризатор 7. В момент времени, когда на фотоприемкик 10 (11) поступает излучение, на выходе усилителя 13 (14) формируется высокий потенциал, который открывает аналоговый ключ 17 (18). При этом на выход аналогового ключа 17 проходят импульсы с амплитудой , где Kj - коэффициент усиления усилителя 15, а на выход аналогового ключа 18 - с амплитудой . Эти импульсы детектируются соответственно амплитудными детекторами 20 и 21. Цепь-усилитель 15 с перет енным коэффициентом усиления аналоговый ключ 18 и амппиту цный детектор 21 работает по схеме АРУ. Регулировка усиления происходит по сигналу ВК,, так как в этот момент времени отпира:ется аналоговый ключ 18. При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя 15 становится равной потенциалу т, определяемому параметрами схемы. Коэф фициент усиления уси1ттеля 15 становится равным К, oK.i За счет заполнения сигнала на выходе амплитудного детектора 21 названный козффициент, усиления сохраняется до следзпощего сигнала. Таким образом, на выходе усилителя 15 формируются сигналы AKi А „ „ „ ВК .m, и В. i. m. Соответственно на выходе амплитудного детектора 20 формируется сигАнал . Kpcwe того, сигналы АК и ВК и вертируются инвертором 16 и детектируются амплитудным детектором 19 : Так как сигнал В всегда больше сигнала Л то на выходе амплитудног дё бктора 19 форм1фуется сигнал В К.,. На выходе сумматора формируА А ется сигнал 3(-В-К,) щ - В-К. А Величина m пропорциональна ь концентрации взвешенных частиц в воде. Величина В К пропорциональна амплитуде сигнала 8,т.е. зависит от природы взвешенных частиц. Таким образом, происходит компенсация 6 47 отношения сигналов - в зависимости от природы взвешенных частиц. Величина коэффициента Ь; определяется экспериментально из условия получения минимальной дополнительной погрешности измерения от вида взвешенных частиц. Далее сигнал О линеаризируется нелинейным усилителем 23. Изобретение позволяет повысить точность контролирования качества сточных вод, концентрацию взвешенных частиц в воде.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТЩ В ВОДЕ, содерйсащее источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первый фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и вто- рой фотоприемник, третий источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанньй обтюратор и третий фотоприемник, выход первого фотоприемника через первый усилитель соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с входами первого и второго аналоговых ключей, а управлякмдай вход - с выходом первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемншса через второй :усилитель соедшсен с управляющим входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора, выход третьего фотоприемника через третий усилитель соединен с управляющим второго аналогового ключа, выход которого соединен с входом первого амплитудного детектора, а так(Л же нелинейньй усилитель, выход которого является выход еж устройства, отличающееся тем что, с целыо повьлвения точности измерения, в него введены инвертор, третий амплитудный детектор и сумматор, причем выход первого усилителя соеди01 нен через инвертор и третий амплитуд4 ный детектор с первьи входом суммасл тора,, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, а выход - с входом нелиней ного усилителя.