Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров и числа частиц в отобранной пробе жидкости Советский патент 1993 года по МПК G01N15/02 

Предполагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа дисперсных сред.

Цель изобретения - повышение точности измерения числа частиц в отобранной пробе жидкости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство содержит источник освещения 1, пробозаборный стакан 2 с нанесен ной на его поверхности риской 3, измерительный канал 4, фотоприемник 5, соединенный с усилителем 6, выход которого подключен ко входу компаратора 7 и к первому входу многоканального амплитудного анализатора 8. Выход компаратора 7 подключен к управляющему входу ключа 9, параллельно выходу которого подключена емкость 10, входящая в RC-цепь, выход ключа соединен со входом триггера 11 и через резистор 12, входящий в RC-цепь, с источником питания 13, выход триггера 11 подключен к запрещающему входу многоканального амплитудного анализатора 8. К выходу многоканального амплитудного анализатора 8 подключены входы канальных счетчиков 14.

Пересечение пучка света от источник освещения 1 и измерительного канала 4 образует чувствительный объем 15.

Устройство работает следующим образом.

В пробозаборный стакан 2 наливают анализируемую жидкость до уровня выше риски 3. По мере истечения жидкости через измерительный канал 4 уровень жидкости опускается Оператор следит за уровнем жидкости и при совпадении его с риской 3 включает прибор. При этом пучок света от источника освещения 1 освещает чувствительный объем 15 При прохождении жидкости через чувствительный объем 15 фотоприемник 5 регистрирует находящиеся в жидкости частицы и вырабатывает импульсы, амплитуды которых соответствуют размерам частиц Эти импульсы усиливаются усилителем 6 и поступают на вход многокаfe

00

ю N

СЛ

§

нального амплитудного анализатора 8 для анализа и далее - в канальные счетчики 14 для счета. Триггер 11 срабатывает на задний фронт сигнала (т.е. анализ и счет импульсов осуществляются по заднему фронту сигнала), а компаратор 7 срабатывает на передний фронт сигнала.

Пороговое напряжение компаратора 7, подаваемое на его вход от источника опорного напряжения 16, выбирается таким, чтобы оно было в 1,5-2 раза больше величины сигнала, соответствующего частице размером 200 мкм. Постоянная времени г интегрирующей RC-цепи выбрана из условия:

Г (2-3) tnmax.

где Хитах - максимальная длительность импульсного сигнала от анализируемых частиц, сорйветствующая частицам максимального размера, определяемого диаметром измерительного канала.

Когда через чувствительный объем 15 проходят мелкие частицы, амплитуды соответствующих импульсов не превышают напряжение срабатывания компаратора 7 Uk (фиг. 2, а), на выходе компаратора 7 будет О (фиг. 2.6), ключ 9 открыт, емкость 10 разряжена (фиг. 2, в).

Когда в чувствительный обьем 15 попадает крупная частица, амплитуда соответствующего ей импульса превышает порог срабатывания компаратора 7 Uk (фиг. 2, а). на выходе компаратора 7 появляется отрицательный сигнал (фиг. 2,6). ключ 9 закрывается на время прохождения частицы через чувствительный обьем 15. При этом от источника питания 13 емкость 10 заряжается через резистор 12. Но поскольку время прохождения частицы через чувствительный обьем 15. и следовательно, время, в течение которого ключ 9 закрыт и емкость 10 заряжается, мало, то максимальное напряжение, до которого зарядится емкость 10, тоже мало и не достигает пор.ога срабатывания триггера 11 UT (фиг. 2, в),

Таким образом, при прохождении через чувствительный объем 15 крупной частицы (диаметром более 200 мкм) анализ пробы жидкости не прекращается.

По окончании пробы жидкости через чувствительный объем 15 проходит граница воздух-жидкость (мениск). При этом на выходе фотоприемника 5 появляется сигнал, превышающий порог срабатывания компаратора 7 Uk в течение длительного времени ( фиг. 2, а), в результате чего напряжение на емкости 10 успевает возрасти до значения, превышающего порог срабатывания триггера 11 UT (фиг.2,в). Триггер 11 срабатывает. На запрещающий вход многоканального

амплитудного анализатора 8 поступает запрещающий сигнал. Анализ жидкости прекращается (фиг. 2.г).

Форма сигнала от мениска (фиг. 2,а)объ- ясняется тем, что прозрачность измерительного канала 4 меняется скачком,

Таким образом, устройство автоматически прекращает анализ по окончании пробы жидкости (в момент прохождения мениска

0 через чувствительный объем 15).

Счетчики 14 не сосчитывают сигнал от мениска, поскольку многоканальный амплитудный анализатор 8 выдает сигнал на запуск счетчиков 14 во время заднего фронта

5 импульса, а компаратор 7 срабатывает на передний фронт сигнала.

В ОНИЛ-16 при КуАИ проведены экспериментальные исследования заявляемого устройства в составе анализаторов загряз0 нения жидкости типа АЗЖ.

Самая большая длительность импульсов от частиц составляла 2 мс.

Исследования показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначе5 ния (прототипом) заявляемое устройство обеспечивает большую точность измерения числа частиц (примерно на 20%) благодаря тому, что анализ автоматически прекращается по окончании пробы жидкости, и следо0 вательно, благодаря тому, что отпадает необходимость в запасе жидкости (сверх объема пробы 100 CMJ, обуславливающем погрешность измерения числа частиц. Формула изобретения

5 Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров и числа частиц в отобран- ной пробе жидкости, содержащее пробозаборный стакан, источник освещения, измерительный канал, фотоприемник,

0 соединенный через усилитель с многоканальным амплитудным анализатором, канальные счетчики, подключенные к выходу многоканального амплитудного анализатора, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения точности измерения числа частиц в отобранной пробе жидкости, устройство дополнительно содержит компаратор, срабатывающий на передний фронт сигнала, триггер, срабатывающий на задний

0 фронт сигнала, ключ и интегрирующую RC-цепь, а многоканальный амплитудный анализатор дополнительно снабжен запрещающим входом, причем вход компаратора соединен с выходом усилителя,

5 выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, параллельно выходу которого подключена емкость, входящая в RC-цепь, выход ключа соединен с входом триггера и через резистор, входящий в RC- цепь, с источником питания, выход триггера

подключен к запрещающему входу анализатора, а постоянная времени т интегрирующий RC-цепи определена из условия т (2-3)tnMaicc, где Тнмакс - максимальная длительность импульсного сигнала от ана-

лизируемых частиц, соответствующая частицам максимального размера, определяемого диаметром измерительного канала.

Сущность изобретения: устройство содержит компаратор, триггер, ключ и интегрирующую RC-цепь, формирующие сигнал о прекращении анализа в момент прохождения мениска. 2 ил.

Г

9иг.Л