Устройство контроля концентрации взвешенных частиц Советский патент 1989 года по МПК G01N21/47 G01N15/02 

СП

о со

Изобретение относится к оптическому контролю и предназначено для определения мутности жидких сред. Может быть использовано в машиностроении, в химической и пищевой промышленности. Цель изобретения - повышение точности контроля содержания взвешенных частиц в исследуемой среде - достигается тем, что в устройство введена оптическая маска 2, расположенная на пути светового потока между источником освещения 1 и кюветой 3 с контролируемой средой, причем оптическая маска 2 имеет прозрачные и непрозрачные зоны. Обработка сигнала в регистрирующем устройстве позволяет добиться высокой разрешающей способности при регистрации мутности и соответственно высокой точности контроля. 3 ил.

cfJuai

Изобретение относится к оптическому контролю, предназначено для определения мутности жидких сред и может быть использовано в мап1иностроении, в х1 №1ческой и пищевой промышленностях.

Цель изобретения - повьппение точности контроля содержания взвешенных частиц в исследуемой среде.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - структурная схема регистрирующей системыj на фиг.З - временные диаграммы сигналов, действующих в регистрирующей.системе.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 освещения, оптическую маску 2, кювету 3, оптическую систему 4, фотоприемную систему 5 с чувствительным элементом и регистрирукяцую систему 6

Оптическая маска 2 располагается на пути светового потока между источником 1 освещения и кюветой 3 (оптическая маска 2 может быть, например, нанесена непосредственно на стенку кюветы 3).-Вход чувствительного элемента фотоприемной системы 5 через оптическую систему 4, кювету 3 и оптическую маску 2 оптически связан с источником 1 освещения, а выход чувствительного элемента фотоприемной системы 5 связан с входом регистрирующей системы 6, имеющей управляющий и индикаторный выходы. Управляющий выход подключен к источнику 1 освещения, а индикаторный выход служит выходом всего устройства.

Регистрирующая система 6 (фиг.2)

содержит усилитель 7 сигнала яркости,40 маски 2 для последующих строк раздетектирующий усилитель 8 с фильтром, пороговое устройство 9, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11, первый и второй счетчики 12 и 13, индикаторные устройства 14 и 15. Фотопри- ности кюветы 3, вызванной наличием

50

емная система 5 имеет три выхода} выход сигнала яркости, подключенный ко входу усилителя 7 сигналов яркости выход Строб .кадра, подключенный к входу установки триггера 11 и входу Сброс счетчика 12; выход Строб строки, подключенный к входу Сброс счетчика 13 и счетному входу счетчика 12. Выход усилителя 7 сигнала яркости подключен к одному из входов детек- ее тирующего усилителя 8 с фильтром и одному из входов порогового устройства 9. Выход детектирующего усилителя 8 с фильтром подключен к источнику 1

взвещенных частиц в контролируемой среде, изображение оптической маски 2, спроектированное на чувствительный элемент (видекон) фотоприемной системы 5, имеет размытые формы, причем, перепады изменения интенсив ности освещения соответствующих уча стков чувствительного элемента фото приемной системы 5 уменьшаются с ро том частоты смены прозрачных и непрозрачных зон. Соответственно изме няется и сигнал яркости на выходе фотоприемной системы 5 (фиг.З, график Б). Данный сигнал усиливается

0

0

освещения и образует канал обратной связи. Выход порогового устройства 9 подключен к входу установки О триггера 11. Выход триггера 11 подключен к разрешающим входам счетчиков 12 и

13и индикаторных устройств 14 и 15. Счетный вход счетчика 13 подключен

к входу генератора 10 тактовых импульсов, а счетньй вход счетчика 12 - к входу Строб строки.

В качестве фотоприемной системы 5 может использоваться стандартная телевизионная передающая камера (например, Электроника Л5,0) . Усилитель 7 сигнала яркости, пороговое устройство 9, детектирующий усилитель 8 с фильтром, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11, счетчики 12 и 13, а также индикаторные устройства

14и 15, представляющие собой параллельные регистры с цифровыми индикаторами, выполняются по стандартным схемам.

Оптическая маска 2 может вьшол- няться фотолитографическим способом и содержит прозрачные и непрозрачные зоны, чередующееся, например, вдоль направления движения луча строчной 0 развертки телекамеры (фотоприемной системы 5). Прозрачные и.непрозрачные зоны, расположенные вдоль строки развертки, имеют неодинаковые размеры. На фиг.З, например, показана временная диаграмма сигналов интенсивности света (график я), прошедшего через оптическую маску 2 при развертке вдоль одной строки. Размеры прозрачных и непрозрачных зон оптической

5

5

вертки соответственно возрастают.

Устройство работает следующим образом.

В результате уменьшения прозрач-

е

взвещенных частиц в контролируемой среде, изображение оптической маски 2, спроектированное на чувствительный элемент (видекон) фотоприемной системы 5, имеет размытые формы, причем, перепады изменения интенсивности освещения соответствующих участков чувствительного элемента фотоприемной системы 5 уменьшаются с ростом частоты смены прозрачных и непрозрачных зон. Соответственно изменяется и сигнал яркости на выходе фотоприемной системы 5 (фиг.З, график Б). Данный сигнал усиливается

усилителем 7 сигнала яркости и поступает на вход порогового устройства 9, Уровень срабатывания порогового устройства 9 определяется значением сигнала на выходе детектирующего усилителя 8 с фильтром, которьш выделяет среднее значение сигнала яркости и по каналу обратной связи воздействует на источник 1 освещения, поддерживая указанное среднее значение постоянным, независимо от оптической плотности и мутности контролируемой среды. При достижении амплитуды сигнала на выходе усилителя 7 сигнала яркости некоторого порогового значения пороговое устройство 9 вырабатывает импульс (фиг.З, график в), осуществляющий сброс триггера 11, установленного ранее сигналом Строб кадра в состояние логической единицы.

Триггер 11 управляет работой счетчиков 12 и 13 таким образом, что счет разрешается лищь при сигнале логической единицы на выходе триггера 11. Перезапись содержимого счетчиков в регистры устройств 14 и 15 индикации происходит при наличии нулевого логического сигнала на выходе триггера 11,. т.е. при остановленных счетчиках 12 и 13. Счетчик 13 осуществляет счет числа импульсов от генератора 10 тактовых импульсов, прошедших с момента начала каждой строки развертки до момента останова по сигналу с выхода порогового устройства 9 (фиг.З, график i), Если на данной строке раз- .. вертки останов не произошел, то при переходе к следующей строке импульс Строб строки осуществляет сброс содержимого счетчика 13 в нулевое состояние.

Счетчик 12 производит счет числа строк, прошедших с момента начала кадра (Строб кадра) до момента останова по сигналу порогового устройства 9. Следовательно, счетчик 12 ; указывает номер строки, на которой произошел останов, а счетчик 13 - время, прошедшее с момента начала развертки этой строки до момента останова. Содержимое счетчиков 12 и 13, переписанное в индикаторные устройства 14 и 15, служит мерой мутности контролируемой среды.

Предлагаемое устройство имеет высокую разрешающую способность, например при числе строк развертки, равном десяти, и погрешности определения мо0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мента срабатывания порогового устройства 10% полная погрешность измерения мутности или содержания взвешенных частиц в исследуемой среде не превышает 1%. Формируя законы изменения размеров зон по строкам, можно добиться линейной зависимости показания счетчиков от степени содержания взвешенных частиц в контролируемой среде.

Формула изобретения

Устройство контроля концентрации взвешенных частиц, содержащее источник освещения, оптически связанный через кювету и оптическую систему с чувствительным элементом фотоприемной системы, выход которой соединен с ре- гистрирукмцей системой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля концентрации взвешенных частиц в исследуемой среде, оно дополнительно содержит оптическую маску, установленную по ходу излучения между источником освещения и кюветой с контролируемой средой, причем оптическая маска имеет прозрачные и непрозрачные зоны, а реги- стрирукщая система содержит-усилитель сигнала яркости, детектирующий усилитель с фильтром, пороговое- устройст-, во, генератор тактовых импульсов, триггер первый и второй счетчики и индикаторные устройства, при этом фо- топриемная система содержит развертывающее устройство и имеет три выхода, первый из которых соединен с установочным входом триггера и входом сброса первого счетчика, второй выход фотоприемной системы соединен со счетным входом первого счетчика и входом сброса второго счетчика, со счетным входом которого соединен генератор тактовых импульсов, третий выход фотоприемной системы соединен с входом усилителя сигнала яркости, выход которого соединен с первым входом поро- гового устройства и входом детекти- рукхцего усилителя с фильтром, вЫход последнего соединен с источником света и вторым входом порогового устройства, выход порогового устройства соединен с входом сброса триггера, вькод триггера соединен с управляющими входами обоих счетчиков и индикаторными устройствами, информационные входы которых соединены с выходами счетчиков.

/У (J€ fnff HeJf/y