Нефелометр Советский патент 1988 года по МПК G01N21/47 

3 f

I ,1в

:

00 о

О5 СО

ю

тттт

через РК и ослабленное ослабителем 14, попадает на фотоприемник 12, одновременно излучение, рассеянное в РК, попадает на фотоприемник 13. Сигналы с фотоприемников разделяются схемой разделения сигналов 1б и обрабатываются в вычислительном устройстве 17. 1 ил.

Изобретение относится к области фотометрических измерений и может быть использовано в химической промышленности для контроля мутной среды. Изобретение позволяет увеличить точность нефелометрического контроля дисперсных сред за счет исключения погрешностей, обусловленных нелинейностью фотоприемников при сохранении высокой частоты коммутации каналов. Для этого рабочая камера (РК) 5 установлена до пересечения оптических каналов, формируемых линзами 3 и 4, а в месте пе- ресече.ния оптических каналов установлен оптический ослабитель 14. Источники излучения 1 и 2 попеременно включаются схемой управления 15. В первый полупериод Измерения излучение от источника 1, прошедшее через РК, ослаб- ляется ослабителем 14 и попадает на фотоприемник 13, одновременно излучение, рассеянное в РК, попадает на фотоприемник 12. Во второй полупериод излучение от источника 2, прошедшее СЛ

1

Изобретение относится к технике фотометрических измерений и может быть использовано в химической про- мьшшенности для контроля мутной среды, например для контроля загрязнений горюче-смазочных материалов в условиях повышенной взрывоопасности, а также в химико-фотографической про- мьшшенности для контроля процесса осаждения твердой фазы.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже приведена функциональная схема нефелометра.

Нефелометр содержит.управляемые источники 1 и 2 излучения, в качестве которых могут быть использованы све- тодиоды, расположенные по ходу излучения от источников излучения линзы 3 и 4, формирующие первый и второй оптические каналы, оси которых пересекаются в одной точке, рабочую камеру 5 со светопропусканлцими. окнами 6-9, установленные против выходных окон 8 и 9 линзы 10 и 11 для сбрра рассеянного в камере излучения на фотоприемники 12 и 13 с усилителями, установленные во втором и в первом оптических каналах, оптический ослабитель 14, установленный в месте пересечения первого и второго оптических каналов, систему обработки сигналов с фотоприемников, включающую устройство 15 управления, блок 16 разделения сигналов и вычислительное устройство 17, причем управляемые источники света подключены к первому выходу устройства 15 управления, второй выход которого соединен с блоком 16 . разделения сигналов, сигнальные входы которого подключены к выходам фотоприемников 12 и 13 с усилителями, а выходы блока разделения сигналов подсоединены к входам вычислительного

устройства, выход которого является выходом нефелометра.

. В качестве оптического ослабителя 14 может быть использован оптический 5 клин или диафрагма, или система из двух скрещенных поляриза -оров, или любая другая оптическая система, позволяющая ослаблять лучистый поток.

Нефелометр работает следующим 0 образом.

Источники 1 и 2 излучения попеременно включаются схемой 15 управления. В первьй полупериод измерения лучистый поток от источника 1 излуче-. ния, формируемый линзой 3, проходит через окно 6 рабочей камеры, рабочую камеру 5 с исследуемой средой, окно ,8, оптический ослабитель 14 и попадает на фотоприемник 13. Сигнал, про- 0 порциональный световому потоку, пос- тупает на первый сигнальный вход схемы 16 разделения сигналов.

Одновременно рассеянньй средой световой поток через окно 8 рабочей камеры фокусируется линзой 10 на фо- топриемник 12, сигнал с которого поступает на второй сигнальньй вход схемы 16 разделения сигналов.

Под действием управляющего сигнала 0 со схемы 15 управления на первом и третьем выходах схемы разделения сигналов формируются напряже ния, равные поданным йа вход сигналам. Данные напряжения сохраняются на выходах схе- 5 мы разделения сигналов на второй полупериод измерения.

Во время второго полупериода измерения источник 1 схемой 15 управления выключается, а источник 2 включается. 0 Лучистый поток от источника 2 излу- 1 чения, формируемый линзой 4, проходит через окно 7 рабочей камеры, рабочую камеру 5 с исследуемой средой, окно 9, оптический ослабитель 14 и попадает на фотоприемник 12. Сигнал, пропорциональный световому потоку, посту- R(B) пает на второй вход схемы 16 разделения сигналов.

Одновременно рассеянный средой све-с товой поток через окно 9 рабочей камеры фокусируется линзой на фотоприемник 13, сигнал с которого поступает на первьй сигнальный вход схемы 16 разделения сигналов. . ю

Под действием управляемого сигнала Т(В) со схемы 15 управления на втором и четвертом выходах схемы разделения сигналов формируются напряжения, равные поданным на сигнальные входы бло- 15 ка разделения сигналам. Данные напряжения на втором и четвертом выходах сохраняются на время следующего цикла измерения.Т,jT,, Т,

Таким образом, на выходе блока раз-го Т„ деления сигналов присутствуют следующие сигналы: U и - сигналы с фотоприемников 12 и 13 при включенном источнике 1 излучения и ufj и Грассеяние среды в пер вом канале в направле нии на фотоприемник 12, в силу симметричности схемы измерения равное рассеянию среды во втором канале в нап равлении на фотоприемник 13;

пропускание среды в первом канале, в силу симметричности схемы измерения равное пропусканию среды во втором канале; измеряемый параметр (мутность среды);

осл

пропускания окон 6, 7, 8 и 9;

пропускание.ослабителя 14.

Используя выражения (2)-(5).для сигналы с фотоприемников 12 и 13 при 25 сигнала U, согласно схеме обработки включенном источнике 2 излучения. Эти сигналов (1), получают выражение сигналы подаются на вход вычислительного устройства 17, осуществляющего следующий алгоритм обработки сигна30

не зависит от интенсивностей источников излучения и от загрязнения окон рабочей камеры. В силу нелинейности фотоприемников результат зависит от 35 чувствительности фотоприемников. Однако подобрав пропускание ослабителя

и s«(2iis,5 1 RL(2)

(6)

лов:

и

у«112 ,

г

4

и,, иГз

s,i(,p- ,;) тч/1)

Таким образом, результат измерения

(1)

где и - результат измерения.

Используя законы ослабления света

средой, для сигналов U,

и

жения:

ufi, и;э

5 МОЖНО записать следующие выра- 1ия:

Ф з,(ср;) Т, Та-К(;1)з

(Ф

и

«Р S,,

(2

)-т.

т,- тф)

(2) J(3)

14 таким, чтобы интенсивности прямо прошедшего на фотоприем и рассеянного излучений были равны Ф, «i 40 Рчг , i fs сравнивают чувствительности фотоприемников )

.и,, Ф 8,(Ф„).Т,. Тд. т(/5) T.MJC) 9 s,,K)-T,-T,.R(p) (5)

де 5,г(Р) ,5,(Ф) - чувствительности фотоприемникрв 12 и 13 для потока излучений ,

потоки излучения от источников 1 и 2, попавшие на фотоприемник 12; 13 потоки излучения от

источников 1 и 2, попавшие на фотоприемник 13;.I

I 2.

, Р - потоки излучений от источников 1 и 2 излучения :

1

рассеяние среды в первом канале в направлении на фотоприемник 12, в силу симметричности схемы измерения равное рассеянию среды во втором канале в направлении на фотоприемник 13;

пропускание среды в первом канале, в силу симметричности схемы измерения равное пропусканию среды во втором канале; измеряемый параметр (мутность среды);

осл

Используя выражения (2)-(5).для сигнала U, согласно схеме обработки сигналов (1), получают выражение

и s«(2iis,5 1 RL(2)

(6)

s,i(,p- ,;) тч/1)

Таким образом, результат измерения

14 таким, чтобы интенсивности прямо прошедшего на фотоприем и рассеянного излучений были равны Ф, «i 40 Рчг , i fs сравнивают чувствительности фотоприемников )

,), s,,(p,;) s,,(cp.t). /

Как следует из выражения (6), результат измерения при этом не зависит 45 от чувствительностей фотоприемников:

1

и - К

Т (|3)

(7)

К -;- - постоянная прибора.

50

ОСА

Изобретение позволяет исключить погрешность, обусловленную нелинейностью фотоприемников , и повысить точность измерений.

55 Форму л а изобретения

Нефелометр, содержащий первый и второй источники излучения, соединённые со схемой юс управления, располо5 13669226

женные по ходу излучения оптическиетемами формирования первого и второго

системы формирования первого и второ-оптических каналов и точкой пересего оптических каналов, оси которыхчения осей этих каналов, при этом в

пересекаются в одной точке, рабочуюточке пересечения осей каналов устакамеру для исследуемой среды, первыйновлен оптический ослабитель, а между

и второй фотоприемники, расположенныерабочей камерой и фотоприемниками

в первом и втором оптических каналах,введены оптическая система сбора на

соединенные с системой обработки сиг-второй фотоприемник излучения, рас- налов, соединенной со схемой управле-iо сеянного исследуемой средой в первом

ния, отличающийся тем,канале, и оптическая система сбора

что, с целью повышения точности изме-на первый фотоприемник излучения,

рений, рабочая камера установлена врассеянного исследуемой средой во

обоих каналах между оптическими сие-втором канале.