Устройство автоматического измерения флотационной активности реагентов, нанесенных на поверхность пузырька газа Советский патент 1993 года по МПК B03D1/00 

газа и генератор управления 7. Вход и выход фотоэлектронного регистратора 5 соединены соответственно с первым выходом и с первым входом регистратора сигнала 6, второй и третий входы последнего соединены соответственно с первым и с вторым выходами генератора управления 7. Формирователи длительности 8,9 сигнала высоты пузырька, соединенные последовательно, примем вход формирователя сигнала 8 соединен с третьим выходом генераторауправij 4 -..-

ления 7. .Л1В,.. .

Источник опорного напряжения 10, выполненный в виде делителя напряжения, включенный между источником питания и нулевой шиной. Блок сравнения 11, выполненный в виде операционного усилителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом регистратора видеосигнала б и с выходом источника опорного напряжения 10. Логические элементы ИЛИ, И 21,13, соединенные последовательно, причем первый и второй входы логического элемента ИЛИ 12 соединены соответственно с выходом формирователя 9 и с выходом блока сравнения 11, а первый и второй входы логического элемента И 13 соединены соответственно с вторым выходом генератора управления 7 и с выходом логического элемента ИЛИ. Блок определения 14 флотационной активности реагентов, выполненный в виде электронного счетчика импульсов с визуальной индикацией или цифроаналогового преобразователя, соединенный с выходом логического элемента И 13.

Устройство работает следующим образом.

В измерительную камеру 3 заливают воду, содержащую исследуемый реагент. Через вертикальную калиброванную трубку 4 с помощью дозатора газа (на фиг. 1 не показан) выдувается пузырек воздуха. Параллельный световой поток от источника света 1 проходит через измерительную камеру 3 и находящийся в ней пузырек воздуха и далее через объектив 2 поступает на фотоэлектронный регистратор 5 высоты пузырь- ка таза. -; . . .

Изображение пузырька газа, проецируемое на линейки п-фотоприемников регистратора .5,; имеет различную яркость. В центральной области проецируемого пузырька воздуха наблюдается светлое пятно из-за того, что лучи света в центральной части пузырька не отражаются и/почти без потерь попадают на линейку фотоприемников фотоэлектронного регистратора 5. По нижней и верхней границе пузырька газа происходит более сильное отражение лучей

света, поэтому только часть светового потока попадает на фотоприемники регистратора 5, что создает более резкую тень в верхней и нижней части проецируемого пузырька газа.

С первого выхода генератора управления 7 формируются питающие напряжения и импульсы управления для работы регистратора 6 видеосигнала высоты пузырька газа.

С второго выхода генератора управления 7 формируются импульсы с тактовой частотой, например 1 МГц, которые подаются на первый вход 1 логического элемента

И 13 и на третий вход регистратора 6 видеосигнала высоты пузырька газа.

Подача постоянных и импульсных напряжений с первого выхода регистратора 6 видеосигнала на фотоэлектронный регистра то р 5 позволяет осуществить последовательное считывание накопленных зарядов с каждой фоточувствитёльной ячейки (фотоприемника) линейки ПЗС фотоэлектронного регистратора 5. Величина этих зарядов с

выхода регистратора 5 пропорциональна световому потоку, падающему на каждый фотоприемник. Весь цикл считывания информации определяется количеством фотоприемников регистратора 5 и.таковой

частотой генератора управления 7.

Электрические сигналы с выхода фотоэлектронного регистратора 5 поступают на первый вход регистратора б видеосигнала высоты пузырька газа, в котором происходит усиление видеосигнала до требуемого уровня.

Усиленный видеосигнал с второго выхода регистратора 6 поступает на первый вход 7 блока сравнения 11, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода источника опорного напряжения 10.

В результате сравнения амплитуды видеосигнала с амплитудой опорного напряжения на выходе блока сравнения 10

формируются импульсы строго прямоугольной формы (Un фиг. 2).

Интервал времени t2 - tio (Un фиг. 2) соответствует размеру измеряемого пузырька воздуха Н. Интервал времени ts - t

соответствует размеру светового пятна в центральной области пузырька воздуха.

С третьего выхода генератора управления 7 формируется импульс начала измере- ния (импульс начала строки) момента времени ti (фиг. 2). Этот импульс подается на вход формирователя 8. который в интервале времени ti - te (Us фиг. 2) формирует импульс, длительностью меньше длительности видеосигнала ti -14.5 (Un фиг. 2).

Задний фронт импульса формирователя 8 запускает формирователь 9. Длительность импульса формирователя 9 ts - ta (фиг, 2) выбирается больше длительности видеосигнала от светового пятна ts - t (Ui 1 фиг. 1) с таким запасом, чтобы она перекрывала максимально возможные изменения размеров светового пятна пузырька воздуха, обусловленных различной флотационной активностью реагентов.

Таким образом на первый вход логического элемента ИЛИ 12 подается импульс длительностью т.з - ts, а на второй вход подается импульс длительностью t2 - tio, разрезанный в интервале времени ts - t световым пятном от пузырька воздуха. На выходе логического элемента ИЛИ 12 в интервале времени т.2 - tio (Ui2 фиг.. 2) формируется сплошной импульс, длительностью которого пропорциональна высоте пузырька воздуха Н. Этот импульс с выхода логического элемента ИЛИ 12 длительностью (t2 - tio) и пропорциональный размеру пузырька Н подается на второй вход логического элемента И 13, на первый вход кото- рого поступают импульсы с второго выхода генератора управления 7.

В результате совпадения этих импульсов на выходе логического элемента И 13 появляются импульсы в интервале времени t2 - tio (Us фиг. 2), количество которых пропорционально длительности видеоимпульса (t2 - tio) с выхода логического элемента ИЛИ 12, т.е. в конечном итоге пропорционально размеру пузырька воздуха Н.

Эти импульсы поступают в блок 14 определения флотационной активности реагентов, где они могут в зависимости от его использования быть представлены в цифровой или аналоговой форме.

В последующем посредством скачкообразного увеличения объема пузырька газа, обеспечивающего приращение его поверхности относительно первоначальной, например на 35-50%, происходит раздувание пузырька воздуха. При этом высота пузырька Н возрастает, а затем по окончанию раздувания начинает уменьшаться за счет адсорбции на его поверхности реагентов из объема ячейки. Адсорбция реагентов из объема ячейки приведет постепенно к уплощению пузырька, что соответственно приведет к уменьшению его высоты Н.

Изменение размеров пузырька воздуха во времени приведет к уменьшению длительности видеосигнала на втором выходе регистратора 6, что соответственно приведет к изменению длительности сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 12.

Изменение размеров пузырька воздуха, его формы соответственно приведет и к изменению размеров светового пятна (U6-2. - те, фиг. 2), которое изображено штриховой линией. Но так как длительности работы формирователей 8,9 выбраны с запасом, то разрезание видеоимпульса на выходе логического элемента ИЛИ 12 не произойдет как и в случае, описанном нами ранее. Поэтому на выходе логического элемента ИЛИ 12 (фиг. 2) будет формироваться импульс в интервале времени ti. - t(g-io) длительности -пропорциональной .геометрическому размеру пузырька воздуха.

Изменение размеров пузырька воздуха во времени приводит к изменению длительности видеоимпульса на выходе логического элемента ИЛИ 12, а значит и к изменению количества импульсов на выходе логического элемента И 13 (1Нз фиг. 2), как в случае, описанном нами ранее. Эти импульсы поступают в блок 14 определения флотационной активности реагентов

Разность количества импульсов в начале и в конце измерения определяет измене- ние высоты пузырька Н во времени, т.е. позволяет установить величину АН Нд - Нр, соответствующей переходу значения поверхностного натяжения а от динамического Од, отвечающего высоте пузырька Нд в момент окончания скачкообразного увеличения объема пузырька, до равновесного значения ор, отвечающего высоте Нр пузырька воздуха к моменту прекращения уменьшения его высоты,

График этой зависимости приведен на фиг. 3.

Время, в течение которого высота пузырька Н после скачкообразного увеличения его объема перейдет от значения Нд к Нр позволяет установить длительность этого перехода, т.е. время релаксации tp неравновесного состояния на поверхности пузырька, являющегося характеристикой флотационной активности реагента.

Так как фотоэлектронный регистратор 5 состоит из n-фотоприемников, выполненных в виде линейки и конструктивно размещены на одинаковом расстоянии между собой, то это позволяет измерять и первоначальное значение высота пузырька воздуха Нд, которое может изменяться при повторении измерений из-за неточной работы дозатора газа. Эта разница значений Нд при повторении измерений может быть легко учтена в блоке 14 определения флотационной активности реагентов в виде поправки на результат измерения.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет измерить флотационную активность реагента на основе измерения параметра ДН, отвечающего величине Лай интервала времени, в течение которого происходит изменение высоты пузырька, отвечающего времени релаксаций tp.

формулаизобретения- 1. Устройство автоматического измерения флотационной активности реагентов, нанесенных на поверхность пузырька газа, содержащее источник света с конденсором, объектив, камеру, установленную между конденсором и объективом, вертикальную калиброванную трубку, один конец которой установлен в камере, другой конец соединен с дозатором газа, установленный перед объективом фотоэлектронный регистратор высоты пузырька газа, регистратор видер- Сигнала высоты пузырька газа, генератор управления. блЬк сравнения, блок опреде- ления флЬтаЦйоннбй |ктй нЬсти;реагентов, причем выход и вход фотоэлектронного регистратора соёдйнёй соответственно с первым входом и первым выходом регистратора видеосигнала высоты пузырька газа, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора управления, а второй выход соединен с первым входом блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения флотационной активности реагентов путем учета величины неравномерного поглощения света в области оптического центра пузырька газа, оно снабжено двумя последовательно соединенными формиро0 вателями длительности сигнала высоты пузырька, источником опорного напряжения, логическими элементами Ни ИЛИ. при этом третий выход генератора управления соединен с входом первого формирователя, вы5 ход второго формирователя соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход соединен с вторым входом логического элемента И, пер0 вый вход которого соединен с вторым выходом генератора управления, а выход соединен с блоком определения флотационной активностиреагентов, второй вход блокаi Сравнения соединен с источником

5 опорного напряжения.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щё е- с я тем, что фотоэлектронный регистратор высоты пузырька газа выполнен в виде линейки фотоприемников на элементах с заря0 довой связью.

Реогемп

//

з A/f SfJr Л - Фиг. 2

J /« ///