Устройство селективного определения концентраций суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде Советский патент 1988 года по МПК G01N21/47 

со

vl

эо |

1 .

Изобретение относится к очистке сточных вод нефтедобывающих и нефте- перерабатываю1цих производств и может быть использовано для оперативного технического контроля и управления при эксплуатации сооружений по очис ке нефтесодержащих сточньгх вод.

Цель изобретения - повьтение точности определения концентраций в диапазоне 30 - 100 мг/л.

На чертеже представлена схема установки „

Устройство.содержит пЬследова тельно установленные на одной оптической оси источник 1 излучения, по- .ляризатор 2, светоделительнуго пластину 3 системы нормировки, модулятор 4, оптическую систему формирования пучка, состоящзш) из линз 5 и диафрагмы 6, фотометрическую кювету 7. С кюветой оптически связаны две фотоприемные системы Первая из них расположена под углом 160 - 170 к оптическо оси и содержит поляризатор 8, ось ко торого ортогональна оси поляризатора 2, и фотоприемник 9, соединенный с регистрирующей системой 10. Вторая фотоприемная система расположена под углом 90 к оптической оси и содержит поляризатор 11, ось которого параллельна оси поляризатора 2, и фотоприемник 12, соединенный с регистрирующей системой 13 о Система нормировки помимо еветоделительной пластины содержит датчик 14 уровня излучения и блок 15 нормировки, соединенный с обеими регистрирующими системами, с которыми соединена вычислительная система 16.

При работе устройства первая фотоприемная система регистрирует деполяризованное излучение, рассеянное под углом 160 - 170 к направлению падаю- 45 щего на исследуемую среду излучения, а вторая - излучение, рассеянное под углом 90 без нарущения поляризации. При этом первая величина характеризует наличие в среде твердых (cycneH- Q дированных) примесей, а вторая - количество эмульгированной жидкой фазы.

Повышение точности селективного определения концентраций суспендироВыбор углов светорассеяния, на к торых измеряется интенсивность депо ризованной Компоненты рассеянного и лучения, обусловлен, тем,, что в диап зоне углов 160 - достигает максимального значения отношение си нал /шум «

В табло 1 показаны значения указа ных отношений для разных концентрац дисперсий при углах светорассеяния, близких к оптимальным

В этих измерениях регистрируемым сигналом является суперпозиция инте сивностей деполяризованных компонен суспендированной и эмульгированной дисперсий, а шумом - интенсивность компоненты только эмульгированной, дисперсии. Из табл«1 видно, что при

ванной и эмульгированной фаз достига-55 углах светорассеяния более 170°, а

ется за счет того, что. измеряемые интенсивности световых потоков линейно пропорциональны концентрационным характеристикам как одной, так и другой

также менее 160 уменьшается отнош ние сигнал/шум за счет различных фо индикатрис деполяризованных компоне интенсивностей светорассеяния суспе

o

5

5

0

0

5

0

5 Q

определяемых дисперсий, что установлено экспериментально

Как известно, фотоприемник типа ФЭУ (который нами практически использовался) должен работать в динамическом диапазоне двух порядков изменения интенсивности измеряемого света о Результаты экспериментов свидетельствуют, что при расположении фотоприемника под углом 165 ФЭУ не оказывается в режиме насьщения световой характеристики при достижении концентрации суспендированной дисперии пог , рядка 100 мг/л„ Кроме того, при наличии в измеряемой среде эмульгированной дисперсии регулируемый сигнал несколько вьше, что еще более увеличит насыщение фотоприемника«Это, в свою очередь, может привести к увеличению погрешности измерения.

Таким образом, когда угол установки фотоприемника находится в пределах 160 - 170 , обеспечивается измерение концентраций суспендированной компоненты более 30 мг/л с меньшей погрешностью, так как при достижении концентрации даже до 100 мг/л и более регистрируемый сигнал оказывается в линейном динамическом диапазоне световой характеристики ФЭУ В то же время измерение малых концентраций (менее 30 мг/л) затруднено маскирующим влиянием темновых шумов аппаратуры.

Выбор углов светорассеяния, на которых измеряется интенсивность деполяризованной Компоненты рассеянного излучения, обусловлен, тем,, что в диапазоне углов 160 - достигает максимального значения отношение сигнал /шум «

В табло 1 показаны значения указанных отношений для разных концентраций дисперсий при углах светорассеяния, близких к оптимальным

В этих измерениях регистрируемым сигналом является суперпозиция интен- сивностей деполяризованных компонент суспендированной и эмульгированной дисперсий, а шумом - интенсивность компоненты только эмульгированной, дисперсии. Из табл«1 видно, что при

углах светорассеяния более 170°, а

также менее 160 уменьшается отношение сигнал/шум за счет различных форм индикатрис деполяризованных компонент интенсивностей светорассеяния суспендированной и эмульгированной дисперсий о

В табл„2 приведены экспериментальные результаты измерения содержания суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде

Приведенные данные иллюстрируют достижение положительного эффекта при использовании изобретения. Простота его реализации обеспечивает перспективу широкого применения устройства для технологического .контроля очистки нефтесодержащих вод. Достижение другого показателя - обеспечение селективности измерений за счет выбора углов регистрации рассеянного излучения - также следует из таблицы 2 (последние два столбца)

Формула изобретения

Устройство селективного определения концентраций суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде, содержащее последовательно установлен-- ные на одной оптической оси источник излучения, первый поляризатор, оптическую систему формирования пучка, фотометрическую кювету с анализируемой средой, а также оптически связанную с кюветой фотоприемную систему, содержащую второй поляризатор с фотоприемником, соединенным с регистрирующей системой, причем ось второго поляризатора ортогональна оси первог поляризатора, отличающеес тем, что, с целью повышения точности определения в диапазоне концентраций 30 - 100 мг/л, оно дополнительно содержит систему нормировки, модулятор вычислительную систему и вторую фото- приемнзгю систему, соединенную с второй регистрирующей системой и расположенную под углом 90 к оптической оси, причем ось поляризатора второй фотоприемной системы параллельна оси первого поляризатора, первая фотоприемная система расположена под углом 160-170 к оптической оси, модулятор установлен между первым поляризатором и оптической системой формирования пучка, система нормировки содержит светоделительн; то пластину, установленную между первым поляризатором и модулятором и оптически связанную с датчиком уровня излучения и блоком нормировки, соединенным с первой и второй регистрирующей системой, а каждая из регистрирующих систем соединена с вычислительной системой

Таблица 2

Изобретение относится к .области контроля процессов очистки нефтесодержащих сточных вод. Цель изобретения - уменьшить трудоемкость и повысить точность определения загрязненности воды взвешенными включениями Анализируемую воду облучают излуче- - нием, которое предварительно линейно поляризуют„ Из рассеянного света выделяют два потока: один - в направлении 90° к оси облучения, а другой - под углом 160 - 170 . Из первого потока селектируют компоненту, поляризованную в той же плоскости, что и падающий световой поток, а из второго - компоненту, поляризованную в перпендикулярной плоскости Расчеты углов оптимизированы для концентраций примесей 30 - 100 мг/л 1 ил,, 2 табл. S (Л

LEJ