Устройство для определения концентрации волокна в оборотных и сточных водах Советский патент 1988 года по МПК G01N15/02 

I1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля волокнистых суспензий, и может быть использовано для технолЪгичес- кого контроля целлюлозного волокна В оборотных .и сточных водах при производстве целлюпозно-бумажной и картонной промьшшенности.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения погрешности, обусловленной неидеп- тичностью измepитeJrьньcx каналов.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для определения концент- рац1Ш волокна в оборотных и сточных водах-, на фиг,2 - блок-схема зационного фотоэлектрического преобразователя; нл фиг.З - эпюра интенсивности CBnTuLioi o потока ф на выходе аналпзатс)-.п и эпюры напряжений .

Устройство подержит поляризацион- ньш фотоэлектрический преобразователь 1, первый 2 и второй 3 усилители, первый 4 интегрирования, компаратор 8, триггер 9, блок 10 регистрации и блок 11 управления.

Поляризационный фотоэ1гектрическпй преобразопатель содержит пзлучатель- ный узе.1Т 12, приемный узел 13, осветитель 14, фокусируюищй элемент 15 поляризатор 16, первое 17 и - второе запц1тные окна, светодиод 19, анализатор 20, фотопрпемник 21, первое зубчатое колесо 22 с четырьмя ivnuipc тиями 23 на его ободе, второе зуПчлтое колесо 24, электродвигатель 13 л фотодиод 26.

Устройство работает следующим ои- разом.

На выходе иэлучателыюго узлл I формируется пучок лине пюполяризопан ного света, которьй, пройдя через исследуемую суспензию, попадает на врап(аю1цийся анализатор 20. При вращении анализатора 20 периодически образуется скрещенная или параллельная система поляризатор-анализатор, при этом на выходе анализатора 20 формируется пучок сиета, интенсивность ico торого Ф (фиг.З) изменятеся по синусоидальному закону, Максимал1)1ая и минимальная и}1тенсивности определяются степенью деиоляризацпи jnine iiiio поляризованного света, проходя1:1;его чрез исследуемую суспензию, а степень деполя1)изацип определяется концентра

0

5

0

5

0

5

5

цией целлюлозного волокна. Этот пучок света попадает на фотоприемкик 21, который формирует электрический сигнал и (фиг.З). После его усиления первым усилителем 2 напряжение Uj (фиг.З) поступает на входы первого 4 и второго 5 блоков выборки и хранения. При вращении анализатора 20 на фотодиоде 26 формируются импульсы напряжения из (фиг.З) практически прямоугольной формы различной длительности, при этом Б момент образования скрещешюй системы поляризатор-анализатор появляются импульсы, например, большей длительности, а в моменты образования параллельной системы поляризатор-анализатор - импульсы напряжения меньшей длительности. Импульсы напряжения I j поступают на блок 11 у11равле1П1я, которьш

па первом выходе последовательность импульсов напряжения U (фиг.З), моменты появлеппя которых соответствуют моментам образования параллельной системы поляризатор - анализатор;

па втором выходе последовательность импульсов напряжения U (фиг.З), моменты появления которых соответствуют образования скрещенной систем) поляризатор-анализатор;

на третьем выходе последовательность импульсов напряжения U (фиг.З), сдвинутых относительно импульсов напряже1П1я U и Uj на время , большее времени выборки блоков 4 и 5 выборки и хранения.

Прп поступлап;и1 на второй вход первого блока 4 выборки и хранения импульсов напряжения U он производит В1 1борку и запоминание величины иапряже1П1я U в моменты образования параллельной системы поляризатор-ана- лизач ор, и па его выходе формируется напряжение U (фиг.З).

При поступлении на второй вход второго блока 5 выборки и хранения

0

5

и,

и

импульсов

дит выборку

папрялсения

скрещенной

лизатор-, и

напряже1Л1е

и н и и

матора 6,

(фпг.З) с вьг)ода которого поступает

па вход блока 7 интегрирования, на

н 1-орой я ход которого поступает позапоминание величины и5 я моменты образования спс-.темы поляризатор - ана- на его выходе формируется П

у (фиг.З). (апряжения поступают на входы сум- напряже1П1е U D U u+ Uv

следовательность импульсов напряжения Uj с третьего выхода блока 11 управления, управляющая блоком 7 иу- тегрирования. В момент времени t на интегрирующее устройство 7 поступает с третьего выхода блока 11 управления импульс напряжения U, одновременно триггер 9 передним фронтом этого импульса переводится в COC тояние 1 и напряжение U (фиг.З) н выходе блока 7 интегрирования начинает изменяться по экспоненциальному закону, описываемому выражением

-ИКС-t/ftc

Uc Ujd-e ) (и„+и)(1-е ),

где RC - постоянная времени блока 7 интегрирования.

Это напряжение поступает на первый вход компаратора 7, на второй вход которого подается напряжение 21, снимаемое с выхода второго усилителя 3. В момент равенства напряжений ис и 2Uv, поступающих на входы компаратора, на его выходе появляется перепад напряжения, возвращающий триггер 9 в состояние О (и на фиг.З),

Таким образом, отрезок времени , в течение которого триггер 9 находится в состоянии 1, связан с напряжениями, поступающими на входы компаратора 8, зависимостью

(и„+ UyXl-e

Ц-t,

RC

) 2 и.

RC In

и„ + Uv

где ut - интервал времени.

При RC , где D - коэф2D1

фициент деполяризации среды, 1 - толщина слоя суспензии, время ut прямо пропорционально величине определяемой концентрации целлюлозного волокна.

Формула изобретения

1. Устройство для определения концентрации волокна в оборотных и сточ

, содержащее поляризационный фотоэлектрический преобразователь, первый выход которого соединен с входом первого усилителя, сумматор, первый вход которого соединен с входом второго усилителя, а выход - с первым входом блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого с оединен с выходом второго усилителя, а выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй вход - с вторьм входом блока интегрирования и первым выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения погрешности, обусловленной неидентичностью измери- тельньк каналов, в него введены первый и второй блоки выборки и хранения, при этом второй выход поляризационного фотоэлектрического преобразователя соединен с входом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом первого блока выборки и хранения, выход которого соединен с входом второго усилителя, а второй вход - с выходом первого усилителя и первым входом второго блока выборки и хранения, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход - с вторым входом сумматора.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что поляризационный фотоэлектрический преобразователь содержит осветитель, фокуси- РУЮЩ1Ш элемент, поляризатор, первое и второе засщтные окна, анализат ор, фотоприемник, светодиод, фотодиод, первое зубчатое колесо с четьфьмя отверстиями на его ободе, второе зубчатое колесо и электродвигатель, при этом на оптической оси осветителя размещены фокусирующий элемент, поляризатор и первое и втор ое защитные окна, анализатор и фотоприемник, анализатор установлен в первом зубчатом колесе, установленным на оси электродвигателя, фотодиод установлен вблизи обода первого зубчатого колеса на оптической оси светодиода, размещенного по другую сторону обода первого зубчатого колеса, причем осветитель, фокусирующий элемент, поляризатор и первое защитное окно объединены в единый излучательны11

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля волокнистых суспензий, и может быть использовано для технологического контроля целлюлозного волокна в оборотных и сточных водах при производстве целлюлозно-бумажной и картонной продукции. Целью изобретения является повышение точности измерений. Исследуемую суспензию просвечивают пучком поляризованного света, определяют деполяризацию прошедшего пучка и находят затем концентрацию волокна, которая влияет на степень деполяризации света. За счет использования только одного канала измерения с вращающимся поляризатором и устранения тем самым погрешности, связанной с неидентичностью двух оптических кана-, лов, достигается повышение точности измерений. 1 з.п. -лы, 1 ил. с (Л

/

25

Фиг.2

П

i/.J