Оптический пылемер Советский патент 1993 года по МПК G01N21/85 G01N15/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации частиц пыли в потоке газа в газоходах промышленных предприятий,

Целью изобретения является поддержание точности измерений в процессе эксплуатации и увеличение времени непрерывной работы пылемера.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого пылемера; на фиг,2 - первая пластина оптического коммутатора (вид сверху); на фиг.З - первая пластина оптического коммутатора (вид снизу).

Оптический пылемер содержит пылезащитный корпус 1, источник света 2, помещенный в непрозрачный футляр 3,:и оптически связанный с газоходом 4 с анализируемым объемом, фокусирующую линзу 5,

закрепленную на корпусе 1, фотоприемник 6, оптический коммутатор, содержащий привод в виде электродвигателя 7 с редуктором 8, помещенные в корпус 1. и расположенную в газоходе 4, параллельно линзе 5. насаженную на приводной вал 9 пластину 10, снабженную щетками 11 и 12 для чистки оптических деталей, имеющую деа отверстия, с одинаковыми диаметрами, непрозрачную пластину 13, находящуюся в корпусе 1, выполненную в виде закрепленного на валу 9 круга, на котором, на линии, проходящей через ось вала по обе стороны от вала, на одинаковых расстояниях от оси размещения два нейтральных светофильтра 14 и 16 с разной степенью ослабления светового потока и два подвижных элемента позиционного датчика 16 и 17, непрозрачную пластину 18, находящуюся в газоходе 4;

00

о

Оч GJ 01

к

ы

и закрепленную с края на торце вала 9, выполненную в виде полосы и снабженную щеткой 19, световод 20 рабочего канала п- образного вида и световод контрольного канала, выполненный в виде отрезков .волоконно-оптического жгута 21 п-образно- го вида и 22, неподвижный элемент 23 пози- ционного датчика, закрепленный на корпусе 1 и находящийся внутри него, усилитель 24 с управляемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с фотоприемником 6. преобразователь 25, регистратор 26, блок 27 сравнения, блок 28 задания уставки, блок 29 выдержки времени, дешифратор 30, первый блок 31 памяти, второй блок 32 памяти, вычислительное устройство 33, блок 34 коррекции. При этом выход усилителя 24 соединён с входом преобразователя 25 и первым входом блока 27 сравнения, первый выход преобразователя 25 соединен с регистратором 26, второй выход преобразователя 25 соединен с первыми входами первого 31 и второго 32 блоков, памяти, блок 28 задания уставки соединен со вторым входом блока 27 сравнения, вход блока 29 выдержки времени соединен с выходом позиционного датчика 17, выход блока 29 выдержки времени соединен с третьим входом блока 27 сравнения и первым входом дешифратора 30, выход блока 27 сравнения соединен со вторым входом дешифратора 30, первый выход дешифратора 30 соединен со вторым входом первого блока 31 памяти, второй выход дешифратора 30 соединён со вторым входом второго блока 32 памяти, выход первого блока 31 памяти соединен с первым входом вычислительного устройства 33. выход второго блока 32 памяти соединен со вторым входом вычислительного устройства 33, выход вычислительного устройства 33 соединен с входом блока 34 коррекции, а выход блока .34 коррекции соединен с управляющим входом усилителя 24.

Перед началом эксплуатации проводят градуировку пылемера, Для этого на пластине 13 кроме фильтров 14 и 15, соответствующих минимальной и максимальной запыленности, устанавливают поочередно еще 8 фильтров (4 пары), соответствующих различной степени запыленности в диапазоне от минимальной до максимальной. Направляя световой поток через отверстие в пластине 10, отрезок световода 20, соответствующий светофильтр, отрезок световода 22 на фотоприемник 6, получают совокупность сигналов. Соотнося каждый из сигналов с реальной концентрацией пыли, определяемой методом внутренней фильтрации при разных режимах работы какойлибо газоочистной установки, например, электрофильтра, градуируют шкалу пылемера.

Полученный набор точек, представляющий собой градуировочную кривую, записывают на постоянное запоминающее устройство преобразователя 25.

Пылемер работает в двух режимах: измерения и автоматической коррекции.

Вал 9, на котором жестко закреплены пластины 10, 13 и 18, вращается под действием привода 7 с редуктором 8 по часовой стрелке.. .. В режиме измерения световой поток от

5 источника сета 2, помещенного в футляр 3, фокусируется линзой 5, проходит через участок газохода 4 с анализируемым объемом,, попадает на входное окно световода 20 рабочего канала и по световоду 20 на фотопри0 емник 6. Сигнал фотоприёмника усиливается усилителем 24, пересчитывается в преобразователе 25 согласно градуиро- вочной кривой и регистрируется регистратором 26. В это время пластина 18,

5 снабженная щеткой 19 и закрепленная на торце вала 9, расположенная таким образом, что оптический рабочий канал пылемера свободен; пластина 10, находящаяся в газоходе 4, расположена таким образом, что

0 оптический рабочий канал пылемера свободен. Пластина 13, находящаяся в корпусе 1, расположена между первым 21 и вторым 22 отрезками световода оптического контрольного канала и перекрывает указанный ка5 нал. .

При прохождении щеткой 19 входного Окна световода 20 пыль счищается с входного окна световода. При прохождении закрепленными на пластине 10 щетками 11 и

0 12 зазора между линзой 5 и входным окном световода 21 пыль очищается с поверхности линзы 5 и входного окна световода 21, а запыленный поток вытесняется из зазора. При вращении вала 9 по часовой стрелке

5 после прохождения щеток 1.1 и 12 отверстие пластины 10 оказывается расположенным между входным окном световода 21 и линзой 5, При прохождении подвижного элемента позиционного датчика (якоря) 16 над

0 неподвижным .элементом позиционного датчика (электромагнитом) 23 формируется сигнал ид. Благодаря тому, что ширина якоря 17 больше диаметра, светофильтра 14, закрепленного на пластине 13 (фиг.4),свето5 фильтр 14, закрепленный на пластине 13. попадает в зазор между отрезками 21 и 22 световода контрольного канала через время Д ti от заднего фронта сигнала LJA. Т.к. проекция линии, проходящей через центры светофильтров на пластину 10, совпадает с

линией, проходящей через центры отверстий, то светофильтр 14 в это время попадает в зону светового потока контрольного канала источника света 2, Данный момент времени соответствует режиму автоматиче- ской коррекции (т.к. ширинг пластины 10 равна диаметру линзы 5, то рабочий канал пылемера в это время перекрыт). Сигнал Ufl поступает на блок 29 выдержки времени. Блок 29 с задержкой Д ti, необходимой для установки фильтра в зону светового потока контрольного канала источника света 2 вырабатывает импульс .длительностью A t2. поступающий на вход дешифратора 30 и блока сравнения 27. Для коррекции исполь- зуется поочередно два нейтральных светофильтра с различной степенью ослабления светового потока (14 и 15), Светофильтр с меньшей степенью ослабления 14 иммити- рует начальную точку шкалы прибора (мини- мальная запыленность). При этом сигнал на выходе усилителя 24 максимален. Светофильтр с большей степенью ослабления (15) соответствует конечной точке шкалы пыле- мера (максимальная запыленность). При этом сигнал на выходе.усилителя 24 минимален. Для определения вид фильтра, перекрывающего световой поток контрольного канала служит блок 27 сравнения, на первый вход которого поступает сигнал с уси- лителя 24У На второй вход блока 27 поступает сигнал уставки Оуст. из блока 28 уставки, равный по величине половине максимального напряжения усилителя 24. До тех пор, пока сигнал на выходе блока 29 выдержки времени равен нулю, выход блока 27 сравнения блокируется, например, за счет закорачивания обратной связи усилителя этого блока. При этом на двух входах и двух выходах дешифратора 30 присутству- ют логические О, а блоки 31 и 32 памяти находятся в режиме хранения, в котором информация на выходе постоянно присутствует и не зависит от входных сигналов. При появлении на выходе блока 29 выдержки времени логической 1 усилитель-компара- тор блока 27 сравнения деблокируется и на входы дешифратора 30 поступают сигналы от блока 29 выдержки времени и блока 27 сравнения. В зависимости от состояния . блока 27 сравнения дешифратор 30 форми- рует импульс на управляющий вход первого 31 либо второго 32 блоков памяти. При этом соответствующий блок памяти переводится в режим записи,информации от преобразо- вателя 25. В первый блок 31 памяти записывается информация при установке между первым и вторым отрезками световода контрольного канала фильтра 14 с меньшей степенью ослабления, а во второй блок 32 памяти - при установке фильтра 15с большей степенью ослабления. После прохождения якорем 16 (17) зоны электромагнита 23 сигнал прекращается, блоки 31 и 32 памяти переходит в режим хранения информации, которая поступает на вход вычислительного устройства 33. В постоянном запоминающем устройстве вычислительного 33 записана информация об уровнях сигналов в случаях прохождения светового потока через светофильтры 14 и 15 с максимальным и минимальным ослаблением при отсутствии запылёния оптических деталей и новых лампе источника света и фотоприемнике. После поступления информации с блоков 31 и 32 памяти о существующих в данный момент уровнях сигналов фотоприемника (при наличии запылёния и при изношенных лампе и фотоприемнике) в вычислительном устройстве 33 определяется сигнал ошибки измерений, который поступает в блок 34 коррекции. В блоке 34 коррекции вырабатывается сигнал коррекции, который поступает на управляющий вход усилителя 24 для коррекции коэффициента усиления усилителя-, . : V .- ::.- г .. . :

/..- Далее пылемер: снова переходит в режим измерения. При этом показания регистратора 26 соответствуют показаниям при незагрязненных линзе 5 и окнах световодов 20 и 21. ..;.: ;...V;/..;V ,/ /: ..;,// v/, :- ;

Предлагаемый пылемер позволяет проводить измерений концентрации в газоходах промышленных предприятии. . Благодаря очистке поверхностей всех оптическихдеталей наличию светофйл ьтров, со- бтветствующм.х . : Максимальной и ; минимальной заполненности, системы автоматической коррекции показаний предлагаемый пылемер позволит поддерживать высокую точность в процессе эксплуатации и увеличить время непрерывной работы, Пылемер может найти применение при кон-: троле качества работы пылегазоочистных установок и контроле выбросов пыли в атмосферу. : . -: Формула и з о б ре т е н и я

Оптический пылемер, содержащий пылезащитный корпус, источник света, поме- щенный в непрозрачный футляр и оптически связанный с газоходом для размещения анаяизируемого объема, фотоприемник, закрепленную на корпусе фокусирующую линзу, оптический коммутатор, содержащий привод с редуктором, и расположённую в газоходе параллельно линзе насаженную на приводной вал первую пластину, снабженную закрепленными на краю пластины на обеих ее поверхностях двумя щетками, первая из которых обращена к поверхности линзы, световод рабочего канала, оптически связывающий источник света с фотоприемником, световод контрольного канала, уси- литель, вход которого соединен с 5 фотоприемником, регистратор, отличаю щ и и с я тем, что, с целью поддержания точности измерений и увеличения времени непрерывной работы, в пылемер дополнительно введены позиционный датчик с од- 10 ним неподвижным прикрепленным к пыл за етнЬмУ КО рпусу йд вумя п одойжиы:; ми элементами, преобразователь, блок сравнения, блок задания установки, блок выдержки времени, дешифратор, первый и 15 второй блоки памяти, вычислительное устройство, блбк коррекции, при этом привод с редуктором установлен в пылезащитном корпусе, первая пластина оптического коммутатора насажена на вал и выполнена в 20 виде полосы шириной, равной диаметру линзы, с двумя отверстиями, расположенными на линии, проходящей через ось вала по обе стороны от него и на одинакЬвом расстояний от оси вала, и Дополнительно 25 снабжена третьей и четвертой щетками, закрепленными на другом краю пластины с обеих ее сторон, причем третья щетка обращена к поверхности линзы, а вторая и чет вертая щетки обращены к входному окну 30 световода контрольного канала, в оптический коммутатор введены вторая и третья непрозрачные пластины, расположенные по обе стороны от первой и насаженные на вал нормально ему, при этом вторая пласти- 35 на, находящаяся в корпусе, выполнена в виде закрепленного на валу круга, на котором на линии, проходящей через ось вала по обе стороны от вала, на одинаковых рассто...,. :;.: -- , .-.., ...... .. . ;.. ; : ф

яниях от оси размещены два нейтральных светофильтра с разной степенью ослабления светового потока и два подвижных элемента позиционного датчика, третья пластина, находящаяся внутри газохода и закрепленная на торце вала, выполнена в виде полосы и снабжена щеткой, обращенной к входному окну световода рабочего канала, световод контрольного канала выполнен в виде двух отрезков, оптически связывающих источник света через светофильтры второй пластины с фотоприемником, в качестве усилителя использован усилитель с управляемым коэффициентом усиления, причем выход усилителя соединен с входом преобразователя и с первым входом блока сравнения, первый выход преобразователя соединен с регистратором, второй выход преобразователя соединен с первыми входами первого и второго блоков памяти, блок задания уставки Соединен с вторым входом блока сравнения, вход блока выдержки времени соединен с выходом позиционного датчика, выход блока выдержки времени соединен с третьим входом блока сравнения и первым входом дешифратора, выход блока сравнения соединён с вторым входом дешифратора, первый выход дешиф- ратЬра соединен с вторым входом первого блока памяти, второй вход дешифратора соединен с вторым входом второго блока памяти, выход первого блока памяти соединен с первым входом вычислительного устройства, выход второго блока памяти соединен с вторым входом вычислительного устройств ва, выход вычислительного устройства соединен с входом блока коррекции, выход которого соединен с управляющим входом

уСИЛИТеЛЯ. .. : :-.-.

Pt/e.f.

Использование: контрольно- имеритель- i ная техника, в частности измерение концентрации частиц пыли в потоке газа в газоходах промышленных предприятий. Сущность изобретения: пылемер содержит источник света, фотоприемник, световоды рабочего и контрольного каналов, оптический коммутатор, содержащий электродвигатель с редуктором и три пластины, две пластины снабжены щетками для чистки оптических деталей. На третьей пластине размещены два нейтральных светофильтра, имитирующих точки шкалы прибора, соответствующие минимальному и максимальному запыленмю. Предусмотрена система автоматической коррекции показаний пылемера, содержащая электронную аналоге- цифровую систему и позиционный датчик. Датчик служителя переключения прибора из режима измерения в режим автоматической коррекции и обратно. 3 ил. С/У с