Концентратомер активного ила в сточных водах Советский патент 1990 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к технике очистки сточных вод, в частности к устройствам для- измерения концентрации активного ила в сточных водах.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, светодиод 2, инвертор 3, первый 4 и второй 5 фотодиоды, первый световод 6, линзу 7, защитные стекла 8 и 9, фотометрический шар 10, фокусирующую систему 11, второй световод 12, первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16 ключи, интегратор 17, триггер 18, первый 19 и второй 20 элементы 2И, регистратор 21. .

Выход генератора 1 импульсов соединен со светодиодом 2, входом инвертора 3, управляющим входом третьего

ключа 15, тактовым входом триггера 18 и вторым входом первого элемента 2И 19, а выход инвертора 3 подключен к управляющему входу четвертого ключа 16 и второму входу второго элемента 2И 20. Выходы первого 19 и второго 20 элементов 2И соединены с управляющими входами второго 14 и первого 13 ключей соответственно, а выход второго элемента 2И 20, кроме того, соединен с входом регистратора 21. Пер- вый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16 ключи включены между первым 4 и вторым 5 фотодиодами и интегратором 17, выход которого соединен с информационным входом триггера 18, а выход триггера 18 подключен к первым входам первого 19 и второго 20 элементов 2И. Светодиод 2 оптически связан с первым фотодиодом 4 непосредственно, а с вторым фотодиодом 5 сд

со

со

Ю

через измерительный канал, состоящий из первого световода 6, линзы 7, защитных стекол 8 и 9, фотометрическог шара 10, фокусирующей системы 11 и второго световода 12.

Устройство работает следующим обрзом. .

Генератор 1 импульсов генерирует импульсы скважностью 2 (меандр), ко- торые периодически зажигают светоди- од 2. В момент зажигания светодиода 2 открывается третий ключ 15 и фото- ток отрицательной полярности от второго фотодиода 5 поступает на инте- гратор 17. Величина фототока равна

1ФЗ (ч3 К г L + Фпост 1 ) j,

где Ф - световой поток светодиода 2; К2 - коэффициент передачи измери-

тельного канала:

i - коэффициент пропускания среды, содержащей активный ил; ,1- посторонняя засветка, попадающая на фотодиод 5; К,- коэффициент преобразования

Ф32

фотодиода 5.

Кфо, - коэффициент преобразования фотодиода 4.

Когда светодиод 2 гаснет, то открывается первый ключ 13 и на интегратор поступает фототок I $л -(посг, л ), а накопленный на интеграторе 17 заряд Q , обусловленный фототоком первого фтотодиода 4, будет равен

Q (1ф4+1, ) ,-К,

Т 2

Коэффициенты К1 и К2 устанавливают такими, чтобы фототок первого фотодиода 4 был больше фототока второго фотодиода 5, поэтому напряжение на выходе интегратора 17 будет уменьшаться.

При циклической работе устройства заряды, обусловленные фототоком первого 4 и второго 5 фотодиодов, уравновешиваются, т.е. на каждые п им„ пульсов фототока с второго фотодиода 5 поступает m уравновешивающих импульсов фототока с первого фотодиода 4.

nQ + nQ 0;

Изобретение относится к технике очистки сточных вод, в частности к устройствам для измерения концентрации активного ила в сточных водах. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит источник излучения, два приемника излучения, один из которых включен в измерительный канал, а другой в опорный, интегратор, регистратор, схему управления. Посторонняя засветка фотоприемников периодически компенсируется в интеграторе во время темновых интервалов времени, которые равны по длительности интервалам времени, в течение которых существует излучение источника. 1 ил.

Когда светодиод гаснет, то включается четвертый ключ 16, и фототок, поступающий на интегратор, составляет величину 1ф4, равную

Q (1ф Фцост 2, Кфд j)«

За все это время на конденсаторе интегратора накопится заряд Q , равный

д ОЦэ+1ф+). Т/2 ,

где Т - период колебаний генератора

1 импульсов,

который не зависит от посторонней за светки, а напряжение на выходе интегратора будет нарастать, Если это напряжение достигнет уровня срабатывания триггера 18, то по фронту следующего импульса от генератора 1 он срабатывает и на первые входы первого 19 и второго 20 элементов 2И подается логическая единица. Во время зажигания светодиода 2 открывается второй к.поч 14 и на интегратор 17 начинает поступать фототок положительной полярности от первого фотодиода 4 величиной , равной

1Ф1 (Ф-К.,+ фпосТ,) - К,9, , где К1 - коэффициент оптической связи между светодиодом 2 и фо тодиодом 4;

Фпост1 посторонняя засветка фотодиода 4;

где К - коэффициент пропорциональности.

К

К К , К f i

Отношение представляет собой

частоту f следования импульсов на выходах первого 19 и второго 20 элементов 2И, которая поступает на регистратор 21; f К-Ј.

Во время калибровки € 1 и .

Когда анализируют сточные воды, содержащие активный ил, то частота f следования импульсов на входе регистратора будет связана некоторой функциональной зависимостью от концентрации активного ила С и частоты во время калибровки:

f U(C,fk).

Из этого соотношения регистратор определяет концентрацию активного ила в сточных водах.

Изобретение позволяет снизить погрешность, обусловленную посторонней засветкой, и расширить диапазон измерения в сторону больших концентраций активного ила.

Формула изобретения

Концентратомер активного ила в сточных водах, содержащий соединенный с генератором импульсов светоднод, оптически связанный с первым фотодиодом непосредственно и с вторым фотодиодом через измерительный канал, содержащий расположенные по ходу излучения первый световод, линзу, два за- щитных стекла, фотометрический шар, фокусирующую систему и второй световод, а также регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него допол- нительно введены интегратор, триггер, инвертор, два элемента 2И и четыре ключа, при этом к входу интегратора подключены через первый и второй клю126

чи выходы первого фотодиода, а через третий и четвертый ключи - выходы второго фотодиода соответственно, выход интегратора соединен с информационным входом триггера, выход которого подключен к первым входам элементов 2И, выход первого элемента 2И соединен с управляющим входом второго ключа, а выход второго элемента 2И - с входом регистратора и управляющим входом первого ключа, выход генератора импульсов подключен к входу инвертора, управляющему входу третьего ключа, тактовому входу триггера и второму входу первого элемента 2И, а выход инвертора соединен с управляющим входом четвертого ключа и вторым входом второго элемента 2И.