Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков Советский патент 1978 года по МПК G01W1/14 

минимального количества воды элпктроппми пля контропя уровня воцы в ячейке и двумя патрубками для поступления цожпотюй воды, расположенными под углом к образующей цилиндра в нижней ого части в диаметрально противоположных точках, патрубком для подпитки дистиллиропатпгой водой, расположенным по р«1диусу ячейки и патрубком слива в нижней ее части. При этом для обеспечения стабильной работы измерительной ячейки в зимнее время и при кратковременно выпадающих осадках на патрубке для подпитки дистиллироваиной водой и патрубке слива установлены управляемые электромагнитные клапаны. На фиг. 1 схематически показано пред ложенное устройство. Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков представляет собой цилиндрический корпус, состоящий иэ верхнего 1 и нижнего 2 отсеков, с датчиком 3 измерения температуры воздуха и авторегулировки температуры обогрева и влагочувствительным датчиком 4. В крышке корпуса имеются три отверстия: одно для сбора золовых выпадений, два - для сбора атмосферных осадков, за крывакяцихся парой поворотных крышек 5. Конструкция поворотных крышек выпол нена с учетом наименьшей парусности при сильном ветре, надежности открывания и плотного закрывания воронок и кюветы в условиях зимних снегопадов, гололедов и летних пыльных бурь. Каждая крышка имеет плавающее крепление. Для предотвращения примерзания крышек во время гололедов в местах стыковки и воронок установлены кольцевые нагреватели. Корпус прибора в обеих отсеках имеет автономные системы терморегуляции, позво ляющие в холодное время года поддерживать заданную положительную температуру внутри каждого отсека. В верхнем отсеке расположены электгюпривод 6 поворотных крышек, воронки 7 для сбора атмосферных осадков, подогреватели 8 воронок, регулятор обогрева верхнего отсека 9, электронный блок 1О управления поворотными крышками, изме рительная ячейка 11с электродами, кла панами, блоком управления и системой подпитки ее дисциллированной водой 12, пробоотборное устройство 13, кольцевой обогреватель верхнего отсека 14. в Нижнем отсеке размещены регулятор богрева 15, регистратор 16, измерительые и корректирующие блоки 17,рХ-метр 8, кольцевой обогреватель 19, тренога 0. Измерительная ячейка (фиг. 2) - стеклянная, цилиндрической формы с четырья патрубками. Два патрубка 21 для потупления дождевой воды выполнены под углом к касательной, образующей цилиндр в нижней его части в диаметрально противоположных точках, что обеспечивает потоянное вращение в ячейке рабочего объема воды и эффективное ее перемешивание. Патрубок 22 служит для подпитки дистиллированной водой, а патрубок 23, расположенный в нижней части цилиндра по ее продольной оси, - для вывода ВОДЬ из ячей ки. В ячейке размещают измерительные электроды 24, электрод сравнения 25 и электроды 2 6 для контроля и регулирования уровня воды в ячейке - платиновые, впаянные в стенку ячейки на определенном уровне. В стационарном режиме, т.е. в период между выпадениями осадков, измерительные электроды в ячейке погружены в дисциллированную воду для сохранения постоянной готовности к измерениям. Ячейка через нормально электромагнитный клапан К 27 сообщается с подпитывающим ее дисциллированной водой устройством 28 (фаг. З), которое состоит иэ двух сосудов с патрубками, причем нижний сосуд закрытый. При понижении уровня воды в ячейке (фиг. 2) за счет испарения падает уровень воды в нижнем сосуде подпитывающего устрсйства 28 (4иг. 4), открывается отверстие патрубка верхнего сосуда, откуда поступает вода до восстановления уровня воды в ячейке, достаточного для постоянного вымачивания измерительных электродов. Основная задача блока автоматики измерительной ячейки - это управление клапанами, обеспечивакшими заполнение ячейки дистиллированной водой в период между выпадениями осадков, слив дистиллированной воды из ячейки при начале выпадения осадков, поддержание минимально необходимого уровня дождевой , .воды в ячейке, слив остатков дождевой воды из ячейки при прекращении ее поступления из ворюнок сбора н заполнение ячейки вновь дистиллированнсй водой. Блок осуществляет включение регистратора при достижении в ячейке минимально необходимого уровня дождевой вопы и выключение регистрато(:)а после прекращения поступления новых по|щий воды из воронки сбора. Пробоотборное устройство выполнено в виде поворотного стола со 150 пробирками, установленными по окружности с фотодатчиком контроля их заполнения и блокч:хемой управления поворотного стола. Измерительная часть схемы сборникаанализатора 14иг. 4) состоит из потенциометрических датчиков (Д - Д ) для измерения Р 5 -величин, кондуктометрического датчика (Дд ) для измерения электропроводности, термодатчиков (Д , ) для измерения температуры воды и наружного воздуха, блоков коррекции (Б - Bj ) при измерении рХ- величин блоков преобразователей, измерителей электропроводности IBg ), температуры воды (Б 7 ) и воздуха (Б Q ), контактов реле коммутатора (Pf - 9 нтактов реле опроса jдатчика времени (Р. Р), рХ - метра 18, регистратора .16 и датчика времени 29. р X-метр 18 выполнен на базе серийного рН-метра рН- 261. Регистратор 16 - 12-ти точечный автоматический самопишущий потенциометр КСП-2-0,25, Датчик времени 29 представляет из себя кольцевой реохорд, вращаемый синхронным двигателем через редуктор, и делаюишй один оборот в сутки. Измерительные датчики преобразуют соответствующие фиаско-химические пока затели в определенный потенциал или напряжение , которое затем корректируется, преобразуется в блоках преобразования и рХ-метра, усиливается и поддается на регистратор. Измерительньге блоки коррекции согласуют потенциал соответствующего изме рительного электрода с величиной и полярностью напряжения, необходимыми для подачи на вход рХ-метра. Работа сборника-анализатора заключается в следующем. С началом выпадения осадков поворотные крышки 5 автоматически закрывают кювету для сбора пыли и открывают воронки 7 для сбора осадков. Сбор выпадаю ших осадков производится в две раздельные воронки. Из одной воронки дождевая вода или талый снег стекает непосредственно в пробирки порционного пробоотбор КОГО устройства 13. Уровень заполнения пробирок контролируется фотоцатчпком. Из второй воронки вода по двум каналам поступает в измерительную ячейку 11. В момент открытия крышек воронок сбора закрывается клапан Kj и открывается нормально закрытый клапан К на время, достаточное для слива дистиллированной воды из ячейки. После слива дистиллированной воды клапан К закрывается, и ячей1са принимает воду из воронок сбора. По достижении минимально необходимого уровня воды в ячейке замыкаются платиновые контакты реле уровня, н включается анализатор осадков. Излишний уровень воды в ячейке сливается при помощи клапана К„ до минимально необходимого уровня. С MOMefrra прекрашения поступления воды в ячейку, прекращается работа анализатора, клапаном К 2 сливается вода из ячейки и через клапан К. ячейка промывается и заполняется дистиллированной водой при помощи подпитывающего устрсйства. Принцип работы измерительной части прибора - последовательный опрос электродов, находящихся в измерительной ячейке, с последующим преобразованием развиваемой на них ЭДС и регистрацией результатов измерения на самописце. Измв-. рения всех р X - величин и величины f fi производится по отношению к хлорсеребряному электроду сравнения. Датчики поочередно опращиваются через контакты коммутатора (Р - F ) (фиг. 4). Последовательно с электрсдом сравнения при измерении рЛ- величин при помоши контактов ко)мутатора Pg /1; Р /1; Р /1; Р5 /1; PS /1. вводятся блоки коррекции (Б -5), обеспечивающие согласование величин ЭДС, развиваемых электродами, с входными характеристиками рХ-метра. Измерение электропроводности ведется на частоте 72 Га, что предотвращает поляризацию электродов и наводки на частоте электросети. Контакты коммутатора Р., , Р, 7 -1Н РО . Р„,Г , Р„ . и Р„ обеспечива8 вИ 9Л ют поочередный опрос датчиков электропроводности, температуры воды и воздуха, а также их коммутацию на вход рХ-метра. Преобразованный в блоке р Х-метра сигнал поступает на вход самопишушего потенциометра через контакты Цд Периодически один раз за цикл работы печатакхией каретки регистратора через те же реле опрашивается йатчик времени, обеспечиваюищй отметки начала, продолжительности и окончания работы анализатор. Разработанный прибор позволяет определять и изучать некоторые сравнительно быстро изменяющиеся параметры очень важных с точки зрения изучения процессов формирования атмосферных осадков по мере их выпадения, таких как, температура, рН, pNa, рК , f 4i. электропроводность, концентрация некоторых газов, растворенных в воде и ряда других определений. Параллельно измерению указанных параметров ведется порционный сбор осадков для ряда других определений, проводимых в лабораторных условийх, например, содержание. тяжелых металлов и др. Формула изобретения 1. Автоматический сборник-анализато атмосферных осадков, содержащий цилинд рическнй корпус, воронки сбора осадков с пов отными крышками, влагочувствительиый датчик с электрическим подогре вом, электропривод поворотных крышек, регистратор, измерительную ячейку с измерительными электродами, блоки автоматики и пробоотборное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в нем измерительная ячейка выполнена цилинцрической формы с установленными в стенках ячейки на уровне минимального количества воды электродами для контроля уровня воды, в ячейке и двумя патрубками для поступления дождевой воды, расположенными под углом к образующей цилиндра в нижней его части в диаметрально противоположных точках, патрубком для подпитки дистиллированной водой, расположенным по радиусу ячейки и патрубком слива в нижней ее части. 2. Сборник-анализатор ио п. 1, о тличаю. шийся тем, что, с целью обеспечения стабильной работы измерительной ячейки в зимнее время и при крат ковременно выпадающих осадках, на патрубке для подпитки .дистиллированной водой и патрубке слива установлены управляемьге электромагнитные клапаны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент ФРГ № 1208494, кл. 42 1 20/О4, 1964. 2.Буслер И. В. и др. Автом атический сборник атмосферных осадков , Лидрохимические материалы. Том 57, 1973.

IliilinUffi

«1

2t