Нефелометр Советский патент 1993 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к технике измерения и контроля концентрации нерастворенных взвешенных частиц в жидкостях, в частности к устройствам для определения количества составных частей нерастворимых двухкомпонентных смесей (например, количественного содержания масел в воде, нефти в воде и т.д.), и может быть использовано в системах анализа химической, металлургической и др. промышленности.

.Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерений,

На чертеже схематически изображен нефелометр.

Нефелометр состоит из электродвигателя 1 с редуктором 2, на оси которого размещены и вращаются вместе с ним кассета 3 в форме диска с эталонными кюветами 4, диски-прерыватели 5 и 6 светового потока со смещенными относительно друг друга отверстиями-прорезями и датчик-преобразователь угол поворота-код 7, между дисками 5 и 6 расположен осветитель 8. Под осветителем 8 и диском 6 расположена кювета 9 с исследуемой жидкостью, на которую от ультразвуковой фокусирующей системы, включающей оптическую - фокусирующую линзу 10с круговой поверхностью, изготовленную издгорали, вибратор 11 и генератор ..поступают ультразвуковые колебания. Одновременно выход генератора 12 включен на вход осветителя 8, Над дисковой кассетой 3 с эталонными кюветами 4 и под кюветой 9 с исследуемой жидкостью размещена оптическая система 13, 14, выходы которой поступают на; вход фоточувствительного элемента 15. Выход элемента 15 подключен к входу усилителя 16, а выход последнего подключен к входу преобразователя аналог- код 17. Выход преобразователя аналог-код 17 через блок управления 18 подключен к входу блока сравнения 19, а от последнего

00

о XI ы

4 NT

- к первому входу блока расчета значения концентрации 20 и от него к устройству 21 отображения информации. К вторым входам блока управления 18 и блока расчета значения концентрации 20 подключен выход преобразователя угол поворота - код 7.

В процессе работы устройства луч света от осветителя 8 поступает поочередно на светооптическиесистемы 13, Независимости от прохождения между осветителем 8 и кюветами 4 и 9 с эталонными и исследуемой жидкостями отверстий дисков 5 или 6. При этом при прохождении между осветителем 8 и диском 3 с кюветами 4 с эталонными жидкостями отверстия диска 5, между осветителем 8 и кюветой 9 проходит перемычка между отверстиями диска 6 и луч света от осветителя 8 поступает на светооптическую систему 13, а при прохождении между осветителем 8 и кюветой 9 с исследуемой жидкостью отверстия диска 6, между осветителем 8 и кассетой 3 с кюветами 4 проходит перемычка между отверстиями диска 5 и луч света от осветителя 8 поступает на светооптическую систему 14.

Таким образом, на фоточувствительный элемент 15 поступают потоки света поочередно, через кюветы 4 с эталонными жидкостями и через кювету 9 с исследуемой жидкостью, Во время работы ультразвуковая фокусирующая система обеспечивает получение однородной исследуемой жидкости (суспензии). Сигналы от фоточувствм- тельного злемента 15 после усиления на усилителе 16 преобразуются в цифровые сигналы преобразователем аналог - код 17 и в такт с работой преобразователя угол поворота - код 7 посредством блока управления 18 поступают на блок сравнения 19. Одновременно со сравниёаемыми величинами от блока сравнения 19 (через блок управления 18) на вход блока расчета Значений концентраций 20 от преобразователя аналог-код 7 поступают значения угла поворота - код одной из эталонных кювет 4 дисковой кассеты 3. После совпадения сигналов от фоточувствительного элемента 15 по сигналу с блока сравнения 19 посредством блока значений концентраций 20 на устройство 21 .отображения информации поступает зафиксированное в памяти устройства 21 отображения информации значение интенсивности, выдачу кода которого обеспечивает преобразователь аналог - код 7. . По сравнению с известным в данном изобретении использование в ультразвуковой фокусирующей системе линзы с круговой поверхностью, имеющей переменное фокусное расстояние, а также использование одного фоточувствительного элемент вместо двух, а прототипа повышает точность и достоверность измерения приблизительно в 5 раз.

Использование в ультразвуковой фокусирующей системе линзы из дюрали с круговой поверхностью, имеющей переменное фокусное расстояние, дает возможность концентрировать энергию ультразвукового

колебания от вибратора на оси кюветы с исследуемой жидкостью и непрерывно смешивать ее, получая, таким образом, однородную суспензию во всем объеме. Последнее повышает достоверность и точ5 ность измерения приблизительно в 5 раз.

Питание осветителя от генератора ультразвуковой фокусирующей системы снижает величину пульсации, обеспечивая стабильность работы осветителя,

0 Применение вращающейся дисковой кассеты дает возможность автоматизировать весь процесс смены эталонных кювет в зависимости от исследуемых растворов, что в свою очередь позволяет исключить по5 грешности, неизбежные при ручном подборе эталонных растворов.

Смещение отверстий на дисках дает о возможность по интенсивности светового потока фиксировать вначале степень про0 зрачности исследуемого раствора, а Затем прозрачность эталонных растворов до получения полного совпадения этих интенсив- ностей и по полученную сигналу совпадения одновременно с информацией, полученной

5 от преобразователя угол поворота - код, определить номер кюветы с эталоном, т.е. строго зафиксировать искомую величину концентрации. Последнее повышает точ- .ность и достоверность определения концен0 трации.

Использование нового фоточувствительного элемента вместо двух в известном устройстве позволяет исключить разброс параметров, присущий полупроводниковым

5 приборам (обусловленный дрейфом выходного сигнала, наклоном характеристик и т.д.), позволяет легко учитывать и компенсировать изменения характеристик прибора. В результате повышаются точность и досто0 верность измерения.

Формула изобретения Нефелометр, содержащий источник излучения и оптически связанные с ним кюветы для эталонных и исследуемой жидкостей,

5 прерыватель потока излучения, оптические системы для формирования потока излучения на фоточувствительном элементе, э лек трически соединенном с усилителем, выход которого соединен с преобразователем ана- лог - код, который через последовательно

соединенные блок управления, блок сравнения, блок расчета значения концентрации подключен к устройству отображения информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, кюветы для эталонных жидкостей установлены в кассете дискообразной формы и расположены по ее краю, нефелометр дополнительно содержит электродвигатель,. датчик-преобразователя угол поворота-код и ультразвуковую фокусирующую систему, включающую фокусирующую линзу, вибратор и генератор, при этом прерыватель потока излучения выполнен в виде двух дисков с отверстиями, сме0

5

щенными относительно друг друга, между дисками расположен источник излучения, оптически соединенный через отверстия с кюветами, установленными по разные стороны от него, датчик-преобразователь угол поворота - код, диски и кассета с кюветами расположены на валу электродвигателя, фокусирующая линза оптически связана с кюветой для исследуемой жидкости, причем выход датчика преобразователя угол поворота-код электрически соединен одновременно с входом блока управления и блока расчета значения концентрации, а выход генератора соединен с вибратором и источником излучения.

Использование: контрольно-измерительная техника, устройства для определения количества нерастворимых двухкомпонентных смесей, например масел в воде, нефти в воде и т.д., и может быть использовано в химической, нефтяной и другой промышленности. Сущность изобретения: устройство снабжено ультразвуковой фокусирующей системой, включающей фокусирующую линзу, вибратор и генератор, преобразователем угол поворота - код, электродвигателем, двумя дисками-прерывателями, кассетой дискообразной формы с кюветами для эталонных жидкостей. 1 ил.