Способ измерения дымности газовых выбросов Советский патент 1992 года по МПК G01N21/53 

Изобретение относится к оптическому электронному аналитическому приборостроению и может быть использовано для оп- ределения оптической плотности, концентрации дымности, а также в различных отраслях промышленности и народного хозяйства, где необходимо определять плотность рассеивающих сложных газовых сред, влагосодержащих, агрессивных, запыленных и им подобных, кроме того, изобретение может быть использовано для экспресс-контроля дымности двигателей внутреннего сгорания с целью повышения их топливной и экологической эффективности.

Наиболее точным из известных способов определения дымности выбросов - способ по измерению п-роходящего через выброс излучения. Однако точность измерения этим способом зависит от точности калибровки (градуировки), т.е. определения аппаратурных констант приемных и излучающих блоков и их стабильности. Более того,

нестабильность аппаратурных констант приемно-излучающих устройств из-за изменения условий проведения измерений (т.е. температуры, величин помех, радиационной обстановки и т.д., изменяющих параметры электронных элементов излучающих, приемных и регистрирующих устройств) приводит к необходимости корректировки (подстройки) нулевого значения, выставляемого путем калибровочных (градуировоч- ных) измерений, что при быстрых изменениях условий, например температуры, практически невозможно. Другими словами, эти методы неустойчивы к изменениям условий проведения измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в пропускании оптического излучения через выброс, регистрации прошедшего через выброс излучения и измерения компенсационного потока, претерпевающего ослабление (рассеяния

ч|

ю

Ј XI

00

на рассеивателе). И этот способ обладает всеми недостатками, отмеченными выше. Дополнительное измерение компенсационного потока снимает влияние только нестабильности энергии источника излучения во времени. Погрешность же измерений, обусловленная нестабильностью условий проведения измерений, остается.

Цель изобретения - снижение погрешностей измерений, обусловленных нестабильностью условий их проведения.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит размещенные с противоположных сторон дымовой трубы 1 источники 2 и 3 излучения (например, импульсные лампы), оптически связанные с ними приемники 4 и 5 излучения (например, ФЭУ), диффузор 6 с отверстиями в самой узкой части, заключенный в дымовую трубу 1 с отверстиями против отверстий в диффузоре 6. Между источниками и приемниками излучения расположены ослабители 7 и 8. Источник 3, приемник 5 излучения, а также ослабитель 7 заключены в защитный корпус 9, а источник 2, приемник 4 излучения и ослабитель 8 - в защитный корпус 10. Защитные корпуса 9 и 10 выполнены с отверстиями против соответствующих отверстий дымовой трубы 1 и диффузора 6. Дымовая труба 1 совместно с диффузором 6 образуют воздушные камеры 11.

Способ реализуется следующим образом.

В потоке дымовых газов, проходящем через диффузор 6, создается разрежение, благодаря которому через отверстия в диффузоре начинается отсос воздуха из воздушных камер 11. Под действием создающегося разрежения атмосферный воздух через отверстия в дымовой трубе 1 и защитных корпусах 9 и 10 поступает в эти камеры, а затем в дымовую трубу 1. Созданный поток воздуха предотвращает попадание отработавших газов из дымовой трубы 1 в воздушные камеры 11.

При одновременной посылке зондирующего излучения через выброс и компенсационного в обратном направлении от источника 3, находящегося в точке для величин потока излучения PI и Рг, т.е. компенсационного и прошедшего зондирующего, зарегистрированного соответственно приемниками 5 и 4, можно записать У

Pi AT Poi exp

{-МУК I У,

У Ai Poi e

(D

(

Р2 А7 POI ехр{- /Ј (у) d r}

A2Poie-(T2+T3) .

0

0

где AT - аппаратурная константа фотоприемного тракта между источником 3 и приемником 5;

POI - величина потока излучения источ- 0 никаЗ;

У2 и уч - точка нахождения приемников 4 и 5 соответственно;

оптическая плотность участка

(Х1, У ):

е (у) коэффициент ослабления; у- точка нахождения источника 3;

у + Ду - точка нахождения источника 2;

аппаратурная константа фотоприемного тракта между источником 3 и прием- ником 4;

У + ДуУ2

e(y)dy; r3 f Ј(y)dy

уу + Ду.

При излучении света в противополож- 5 ных направлениях источником 2, расположенным в точке у + Ду (коллинеарно направлению распространения света источника 3), величины потоков излучения Рз и Р4, зарегистрированных соответственно фото- 0 приемными устройствами 5 и 4, т.е. прошедшего зондирующего и компенсационного, равны

,

Рз Аз Ро2 ехр{ -/ Б (у) d yf 5У1

АзРо2е-(Т1+Г2),(3)

где Ро2 - величина потока излучения источника 2;

0 АЗ - аппаратурные константы фотоприемного тракта между источником 2 и приемником 5.

РА А4 Рог ехр/-/ Ј (у) d y J

А4Ро2е Гз(4)

где Аз - аппаратурная константа фотоприемного тракта между источником 2 и приемником 4. Решение системы уравнений (1)-(4)

относительно т имеет вид

г - 1 In

Т2- 2|ПР7-Р1

(5)

От (5) можно перейти к величине дымности N, которая однозначно определяется через величину оптической плотности:

N (1 -еТ2) 100% 1-exp(-l|n- | -100%

Таким образом, по измеренным сигналам из обеих точек излучения судят о величине дымности.

Как видно, выражение для дымности не содержит ни аппаратурных констант (которые меняются при изменении внешних условий), ни энергии импульсов излучения. Это означает устойчивость предлагаемого способа к изменениям условий проведения измерений, а следовательно, и снижение погрешностей измерений.

Формула изобретения Способ измерения дымности газовых выбросов путем одновременной посылки

0

зондирующего и компенсационного излучений, измерения прошедшего зондирующего и компенсационного излучений, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешностей измерений, обусловленных нестабильностью условий их проведения, дополнительно посылают параллельно зондирующему противоположно направленные зондирующее излучение и компенсационное и измеряют прошедшее зондирующее и компенсационное излучения, а о дымности N газовых выбросов судят из выражения

Р2 Рз)

5

N- 1-ехРН ЈЈ)

100 %,

где Р2, Рз прошедшие зондирующие излучения;

Pi, PA - компенсационные излучения.

Изобретение относится к определению оптической плотности, дымности, а также определению плотности рассевающих газовых сред. Для снижения погрешности изме- рения по предлагаемому способу осуществляют посылку излучения, одновременно зондирующего и компенсационного, из двух противоположно расположенных за границей выброса точек. Измеряют прошедшее зондирующее излучение и компенсационное, по которым судят о величине оптической плотности. 1 ил.

j/1

IFfr

ъ/

8 +. L п Г2

|

W

66

Г

8 +. L п Г2

fl

Ю

.