Дифференциальный мутномер Советский патент 1989 года по МПК G01N21/53 G01N21/85 

Третье

О)

со

со

31516

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования оптических неоднород- ностей жидких и газообразных веществ фотоэлектрическим методом.

Цель изобретения - увеличение точности измерений мутности.

На чертеже представлена схема дифференциального мутномера.

Мутномер содержит распределитель- ньй клапан I, гидродинамически соединенный с первой 2 и второй 3 камерами, источник 4 света, оптические окна 5, вычислительный блок 6, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертьй 10 фотопреобразователи, усилитель и опорного канала, усилитель 12 измерительного канала и индикатор 13. Вход распределительного клапана 1 являют- ся входами устройства, а выходы клапана соединены соответственно с входами камер 2 и 3. Фотопреобразова телн 7-10 соединены по мостовой схеме, К входу питающей диагонали моста подключен источник питания (не

показан). Выход питающей диагонали моста подключен к входу усилителя 11 опорного канала, выход которого соединен с источником 4 света, Измер тельная диагональ моста подключена к первому и второму входам усилителя 12, на выходе которого включен индикатор 13.

Распределительный клапан 1 может ш-1еть несколько положений (например, первое, второе и третье, показанные на чертеже) и выполняется в виде стандартного гидрораспределителя. Фотопреобразователи 7-10 могут выполняться в виде фоторезисторов или фототранзисторов. Усилители 11 и 12 могут быть выполнены на стандартных интегральных усилителях. В качестве индикатора 13 может ис пользоваться любой стандартный аналоговый или цифровой милливольтметр,

Мутномер работает следующим образом.

В исходном положении распредели- тельньй клапан 1 (распределитель потоков) находится в первом состояни и два сравниваемых потока жидкостей (или газов) поступают в камеры 2 и 3 соответственно. Свет от источника 4, пройдя исследуемые потоки жидкости (гата), через оптические окна 5 поступает на фотопреобразователи 7 - 0. Э.чб ктрические сопротивления кото5

0

0

5 0 5

0 5

рых R, Rg, Rg и R,o зависят от степени освещенности фотопреобразователей 7-10 соответственно. Усилитель 11 может быть выполнен, например, в виде усилителя тока с малым входным сопротивлением и источником смещения (не показан). Усилитель 11 функционирует таким образом, что за счет изменения выходного сигнала, питающего источник 4 света, поддерживает постоянным выходной ток в питающей диагонали моста. Этим обеспечивается независимость освещенности фотопреобразователей 7 - 10 от значений оптической плотности исследуемой среды.

Отношение интенсивностей освещен-, ности преобразователей, расположенных соответственно под углами Р и /, к направлению освещения, зависит от концентрации С взвешенных частиц, рассеивающих свет, например, в камере 2. Аналогично зависит отношение интенсивностей ocвeщeннoctи фотопреобразователей от концентрации частиц в камере 3.

Значения проводимостей фотопреобразователей 7 - 10, включенных в плечи моста, зависят от интенсивное тей их освещенности. Напряжение на измерительной диагонали моста, т.е. на входе усилителя 12, пропорционально разности отношений проводимостей соответствующих фотопреобразоватепей 7 - 10 и, следовательно, является мерой разности концентраций.

Принципиальным отличием данной мостовой схемы является включение ее питающей диагонали в цепь обратной связи. Постоянство тока, протекающего через питающую диагональ, поддерживается не за счет регулирования напряжения, а за счет одновременной регулировки сопротивлений во всех плечах моста при постоянстве питающего напряжения. При этом независимо от характеристик исследуемой среды и источника света поддерживается неизменным суммарное сопротивление питающей диагонали моста.

При высокоомном входе усилителя 1 2 напряжение U на выходе измерительной диагонали моста определяется соотношением

тт

(,)(r+ RTo /R,)

где и - напряжение питания.

51516

Напряжение U зависит не от абсолютных значений сопротивлений, а от их отношений, что делает результат измерений независимым от характеристик источника света и оптической плотности среды.

Обратная связь по току, поддерживая неизменной суммарное сопротивлени питающей диагонали моста, обеспечива- ет стабилизацию его чувствительности и уменьшает погрешности, вызванные нелинейностью характеристик фотопреобразователей .

В результате нестабильности чувст- вительностей фотопреобразователей 7 - 10 возможно возникновение погрешностей. Если отношение соответствующих чувстЬительнистей изменилось, то при переключении распределителя 1 из первого во второе положение изменяется не только полярность, но и появляется разница в абсолютных значениях показаний прибора. При этом вычислительный блок 6 осуществляет регулировку и добивается равенства абсолютных значений показаний прибора при смене камер, не прерьшая технологического процесса. Регулировки носят итерационны характер и повторяются при нескольких переключениях распределителя.

Установка нулевых показаний прибора может осуществляться, например, при переключении распределительного клапана 1 в третье положение В этом случае по обеим камерам протекает один и тот же поток жидкости (газа) и с помощью регулирующих элементов усилителя 12 осуществляется балансировка.

45

В процессе работы в результате нестабильности характеристик фотопреобразо вателей 7-10 возможно изменение показаний индикатора 13. Контроль правильности показаний и регулировку устройства можно осуществить, переключая с помощью блока 6 направления потоков установкой распределительного клапана Q 1 во второе положение.

Таким образом, мостовая схема включения фотопреобразователей обеспечива

Q

0 5 Q

5

0

5

Q

ет стабилизацию чувствительности и уменьшает погрешности измерений.

Формула изобретения

Дифференциальный мутномер, содерж-)- 1ЦИЙ источник света, оптически связал- ный через камеру с первым и вторым фотопреобразователями, установленными под различными углами к оптической оси источника света, первый фотопреобразователь соединен с усилителем измерительного канала, соединенным с индикатором, второй фотопреобразователь соединен с усилителем опорного канала, соединенным с источником света, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений мутномер дополнительно содержит распределительный клапан с двумя входами и выходами, третий и четвертый фотопреобразователи, вычислительный блок, источник питания и вторую камеру, при этом источник света оптически связан с третьим и четвертым фотопреобразователями через вторую камеру, третий и - четвертый фотопреобразователи установлены по отношению к оптической оси источника под теми же углами, что первый и второй фс)топреобразователи соответственно, выходы распределительного клапана гидродинамически соединены с входами первой и второй камер, первый, второй, четвертый и третыЧ фотопреобразователи последовательно соединены между собой в замкнутую цепь, общий выход первого и второго фотопреобразователей соединен с первым входом усилителя измерительного канала, общий выход третьего и четвертого фотопреобразователей и соединен с вторым входом усилителя измерительного канала, общий выход второго и четвертого преобразователей соединен с усилителем опорного канала, источник питания соединен с общим выходом первого и третьего фотопр образователей, вычислительньо блок соединен с управ- ляЕощим входом распределительного клапана и с выходом усилителя измерительного канала, а выход вычислительного блока соединен с балансировочным входом усилителя измерительного канала.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования оптических неоднородностей жидких и газообразных веществ фотоэлектрическим методом. Мутномер может применяться на предприятиях машиностроения, нефтехимической промышленности, перерабатывающей промышленности и др. Цель изобретения - увеличение точности измерений. В устройство введены распределительный клапан 1, вторая камера 3, третий 9 и четвертый 10 фотопреобразователи. Входы распределительного клапана 1 являются входами устройства, а выходы клапана 1 соединены соответственно с входами камер 2 и 3. Фотопреобразователи 7-10 соединены по схеме моста, к питающей диагонали которого подключены источник питания и вход первого усилителя 11, а к измерительной диагонали - вход второго усилителя 12. 1 ил.