Устройство для измерения концентрации вещества,связанного с основным материалом Советский патент 1986 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к области неразрушающего технолог ического контроля материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется измерение концентрации одного вещества, находящегося в другом, в частности в целлюлозно-бумажной и химической промышленности, в материаловедении и технике физического эксперимента.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник 1 из лучения,проходящего через измеряемое вещество 25первый и второй оптические фильтры 3 и 4, два фотоприемника 5 и 6, выход одного из которых (фотоприемника 5) связан через усилитель 7 с обмоткой 8 электромагнита 95 а выход второго фотоприемника 6 связан через усилитель 10 с обмоткой t1 электромагнита 9, в зазор которого помещен магнитодиод 12, последовательно соединенное с которым нагрузочное сопротивление 13 подключено к входу регистратора 14, Последовательно с магнитодиодом 12 подсоединен ис ,точник питания (клеммы Е- на чертеже) .

З стройство работает сяер.утощим образом.

Свет от источника 1 излучения, генерирующего две длины волны, одна из которых /i, чувствительна к основному материалу, а другая чувствительна к контролируемому материалу, падает на измеряемое вещество 2, где излучение с длиной волны -(, претерпевает селективное поглощение основ- нымб4атричным)материалом,а излучение с длиной вопны Д селективно поглощается контролируемым материалом (примесью), прошедшие через вещество 2 излучения Д.ПИН волн А, и Pi, интенсивность которых ослаблена в е раз (где К - коэффициент поглощения, С - концентра- .ция), попадают на вход фотоприемников 5 и 6, Электрические токи, вели- -чины которых пропорциональны интен- сивностям прошедших через материал излучений с длинами волн Л, H-- служат для питания обмоток 8 и 11 электромагнита 9. При этом соединени фотоприемников с обмотками электромагнита такое, что в одной из них протекает ток tJ, , пропорциональный

концентрации основного материала, а в другой протекает ток 0 ,, пропорциональный концентрации контролируемого вещества. Подключение обмотки 8

. (11) к фотоприемнику 5 (6) осуществляется таким образом, что магнитные потоки, создаваемые ими, направлены навстречу один другому. Встречное включение обмоток приводит к возникновению магнитного поля, магггитная

индукция которого В пропорциональна току 1 - 1. Действие на маг- нитодиод I2 магнитной индукции В приводит к отклонению носителей тока

, протекающего через магнитодиод 12, на одну из боковьпс гранен, перпендикулярных направлениям как В, так и За . При этом обе эти грани можно сделать как одинаковыми с точки зрения генерационно-рекомбинаци- онной способности (одинаковая скорость поверхностной рекомбинации S на обеих гранях), так и разными (раз- ,ные величины S

0

5

0

5

0

и Sg). В

случае S

Sg ток магнитодиода не зависит от направления магнитного поля (вектор В). При этом к величинам токов J, и ЗУ не предъявляется никаких ограничивающих условий: их разность Л, - - 3g может быть как больше, так и меньше нуля. В этом случае расширяется диапазон измерений в 2 раза.

В случае же разных (но известных) величин 5, и 5g необходимо чтобы выполнялось одно из условий 1-ши

J, 2, - 1 О.Одкако в этом случае при изменении направ- ления тока .ц 3, - D,, на противоположное можно проверять, линейность измерительной схемы (при измененш-i направления общего тока JM отношение выходных сигналов должно измениться

- ч S -- раз) .

и результате того, что скорость гюверхнострюй рекомбинации на боковой грани велика (ее можно изменять различными обработками поверхности этой г ранк.) э уменьшается модуляция проводимости образца магнитодиода 2 и его сопротивление в магнитном поле (и с позышенмем В) возвастяг т HviH зтом ток Jq 5 текущий чер -;.-з --.ar f.- --vTo диод 12,, уменьшается,, его уменьшение зависит от величины магнитной индукции БЭ причем эта зависиг- ость для маломощных диодов имеет вид Jg В , Для мощных же диодов и магнитодиодов

с большой гоющадью р-п-перехода с ростом В ток За возрастает прямо пропорционально величине (1/В). Использование магнитодиодов, в которых За , наиболее перспективно в устройствах где токи и магнитные потоки меняются в широких пределах, В предлагаемом техническом решении использовались магнитодиоды, в которых п В ,

О

Поскольку питание цепи, состоящей из последовательно соединенных маг- нитодиода и нагрузочного сопротивления, осуществляется от стабилизированного источника напряжения Е, то выходной сигнал, снимаемый с сопротивления 13 и подаваемый на вход регистратора 14, зависит только от величины В, а значит и от токов фотоприемников 5 и 6, несущих в себе информацию не только о количестве основного материала, но и о количестве вещества, связанного с основным (примесь).

Кроме того, за счет встречного включения обмоток, по одной из которых протекает ток, пропорциональный количеству основного материала, а по другой - ток, пропорциональный количеству контролируемого вещества повьшается точность измерений, поскольку составляющая погрешности, связанная с нестабильностью источника излучения, устраняется полностью, ,а составляющая погрешности, связанная с влиянием изменений параметров окружающей среды (температура,влаж21506

ность, загрязненность и др.),устране на частично.

Формула изобретения

5

Устройство для измерения концентрации вещества, связанного с основным материалом, содержащее источник излучения, генерирующий излучение

10 на опорной длине волны, поглощаемой основным материалом, и на измерительной длине волны, поглощаемой измеряемым веществом, оптически связанные с источником излучения первый и вто15 рой фотоприемники, электронную из- м.ерительную схему и регистратор, а также первый и второй оптические фильтры, пропускающие излучение с опорной и измерительной длинами волн

20 соответственно и установленные по ходу

излучения перед первым и вторым фо- . топриемниками соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и

25 точности измерений, оно дополнительно содержит первый и второй усилители мощности и электромагнит ,с двумя обмотками, входы усилителей мощности соединены с выходами первого и второ2Q .го фотоприемников соответственно, выход каждого усилителя мощности соединен с одной из обмоток электромагнита, а электронная измерительная схема выполнена в виде последовательно соединенных источника постоянного напряжения, магнитодиода, расположенного в зазоре электромагнита, и нагрузочного сопротивления, подключенного к входу регистратора.

35

Изобретение относится к области неразрушающего технологического контроля материалов и может быть исполь зовано, например, в целлюлозно-бумажной и химической промьшшенности, в материаловедении и технике физического эксперимента. С целью повышения чув- cтвитeльнoctи и точности измерений в двухплечевую измерительную схему дополнительно введены два усилителя мощности, на которые подается сигнал с фотоприемников, а выходы усилителей подключаются к обмоткам электромагнита. В зазоре электромагнита размещается магнитодиод, с которого и снимается полезный сигнал. Чувствительность и точность измерений повышаются за счет компенсации нестабильности источника и влияния окружающей среды. 1 ил. л to 1C СП о а