Фотометр Советский патент 1979 года по МПК G01J1/04 G01N21/20 

Изобретение относится к технике фотометрического контроля и может быть использовано, например, для контроля зольности отходов при флотации угля либо нижней границы осветленного слоя шламовых вод в радиальных сгустителях. Известен фотометр 1, содержащий источник излучения, оптическую формирующую систему, измерительный и компенсационный фотоприемники и компенсатор. Компенсатор выполнен в виде клина с переменным коэффициентом поглощения, установленного в сравнительном канале. За счет переменного коэффициента поглощения компенсатор выполняет роль корректирующего устройства и позволяет несколько изменять световой поток, прошедший через сравнительную ячейку. Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотометр, содержащий источник излучения, оптическую формирующую систему, делитель светового потока, измерительный и компенсационнный фотоприемники, оптический фильтр, компенсатор, снабженный механизмом перемещения, и систему регистрации 2. Недостатком известных фотометров является малый диапазон измерения контролируемых параметров, в то время как, например, зольность отходов флотации может меняться в диапазоне от 30 до 90. Большие габариты, сложные оптические системы формирования и компенсации не позволяют использовать их также и для измерения нижней границы осветленного слоя шламовых вод непосредственно в радиальных сгустителях. Цель изобретения-расширение диапазона и повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что компенсатор выполнен в виде плоскопараллельной пластинки, на .одной стороне которой нанесен отражающий фильтр, а другая сторона, обращенная к компенсационному фотоприемнику, матирована. Механизм перемещения компенсатора выполнен в виде микрометрического винта, соединенного через регулирующий тросик с плоскопараллельной пластинкой, другой конец которой шарнирно соединен с делителем светового потока. Матирование одной поверхности компенсатора и нанесение на его обратную сторону отражающего фильтра обеспечивают создание индикатрисы рассеяния определенной . формы, например эллиппса, главный вектор которой направлен в сторону светочу ветви-, тельной площадки компенсационного фотоприемника. Изменение угла наклона компенсатора относительно падающего излучения позво ляет в щироком диапазоне регулировать поток излучения, падающий на компенсационный фотоприемник, и тем самым повысить точность и расширить диапазон измерения.На фиг. 1 изображена схема предложенного фотометра; на фиг. 2 - индикатриса рассеяния; на фиг. 3 - зависимость выходного напряжения компенсационного фотоприемника от угла поворота компенсатора.Фотометр (фиг. 1) содержит измерительные фотоприемники 1, расположенные на непрозрачной подложке 2, светочувствительные поверхности которых обращены к защитному стеклу 3 и контролируемой среде 4; делитель 5 потока излучения, формирователь 6 потока излучения, источник излучения 7, источник питания 8; измерительный усили тель 9, к одному из входов которого подключены измерительные фотоприемники 1, а к выходу - регистрирующий прибор 10; компенсацио«ный фотоприемник 11, установленный в центре прозрачной пластинки 12, при этом величина потока, проходящего через пластинку 12 и падающего на матированную поверхность компенсатора 13, подбирается при помощи диафрагмы 14, таким образом, чтобы компенсационный фотоприемник работал в линейном режиме; отражающий фильтр 15, нанесенный на обратную сторону компенсатора 13, спектральная характеристика которого согласована со спектраль ной характеристикой к,омпенсационного фотоприемника 11; микрометрический винт 16, связанный через регулирующий тросик 17 с подвижным концом компенсатора 13, другой конец которого при помощи щарнира I8 соединен с делителем 5 потока излучения, который делит световой поток на две части 19 и 20. Световой поток от источника излучения (лампа накаливания) формируется формирователем 6, например конденсаторной линзой, в параллельный пучок света и делится делителем 5 на два равных световых потока. Световой поток 19, пройдя через защитное стекло 3, падает на среду 4, отражается от нее и принимается измерительными фотоприемниками 1, установленными на непрозрачной подложке 2. Световой поток 20, ограниченный диафрагмой 14, проходит через прозрачную.пластину 12, в центре которой установлен Компенсационный фотопрйемник 11, и падаетна матированную поверхность компенсатора 13, частично рассеивается ею и отражается от фильтра 15. Направленно-отраженный и рассеянный световые потоки воспринимаются компенсационным фотоприемником 11. Сигналы с измерительных фотоприемников 1 и компенсационного фотоприемника 11 поступают в противофазе на измерительный усилитель 9. Усиленный разностный сигнал с выхода имерительного усилителя 9 регистрируется прибором 10. Направленноотраженный и рассеянный матированной поверхностью компенсатора 13 и отражающего фильтра 15 световой поток имеет индикатрису рассеяния в форме эллипса (фиг. 2). При повороте компенсатора 13 совместно с отражающим фильтром 15 вокруг щарнира 18 на угола при помощи тросика 17 и микрометрического винта 16 происходит поворот главного вектора Рриндикатрисы рассеяния на тот же угол а В результате этого изменяется световой поток, падающий на компенсационный фотоприемник 11. Зависимость выходного напряжения компенсационного фотоприемника 11 от угла поворота компенсатора представлена на фиг. 3. Таким образом, при изменении оптических свойств среды достаточно повернуть компенсатор на угол U, чтобы сигналы на выходе измерительного усилителя 9 были равны между собой. Нри изменении, например, зольности отходов флотации начальная установка фотометра заключается в следующем. Отбирается проба, имеющая минимальную зольность, например 50%. Отобранная проба помещается в емкость, где она интенсивно перемещивается для создания равномерного распределения частичек породы и угля по объему. Оптическая система фотометра устанавливается так, чтобы защитное стекло 3 было погружено в контролируемую среду 4. Вращая микрометрический винт 16, устанавливают угол наклона компенсатора 13 такой, чтобы на выходе компенсационного фотоприемника 11 появился сигнал, равный сигналу с измерительных фотоприемников 1. Тогда на выходе измерительного усилителя 9 разностный сигнал будет равен 0. Фиксируют микрометрический винт 16 в этом положении. Устанавливают фотометр в трубопро1вод, где он проводит измерения относительно минимальной зольности. Так же поступают и. при измерении нижней границы осветленного слоя щламовых водв радиальных сгустителях. Применение предложенного фотометра позволяет значительно увеличить диапазон измерения, особенно в средах, в которых невозможно применять известные фотометры. Большой динамический диапазон изменения компенсационного сигнала позволяет использовать фотометр не только в режиме измерения зольности, но и в режиме контроля зольности относительно среднего значения. Так нормальный режим работы флотационного отделения соответствует зольности отходов флотации, равной 74%. При установке фотометра на данную зольности он позволяет измерять отклонение Зольности в ту или иную сторону с погрешностью 0,5% по абсолютной зольности Повышение точности в данном случае достигается за счет компенсатора, который обеспечивает более точную настройку фотометра на определенные оптические показатели среды. Экономический от внедрения составит 16 тыс. рублей на одну флотационную машину. Формула изобретения Фотометр, содержащий источник излучения, оптическую формирующую систему, делитель светового потока, измерительный

661258 и компенсационный фотоприемники, оптический фильтр, компенсатор, снабженный механизмом перемещения, и систему регистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона vt повышения точности измерения, компенсатор выполнен в виде плоскопараллельной пластинки, на одну сторону которой нанесен отражаюший фильтр, а другая сторона, обращенная к компенсационному фотоприемнику, матирована, механизм перемещения выполнен в виде микрометрического винта, соединенного через регулирующий тросик с плоскопараллельной пластинкой, другой конец которой шарнирно соединен с делителем светового потока. Источники информации, принятые во вни. мание при экспертизе 1.Патент № 215134, кл. G 01 J 1/04 1965. 2.Авторское свидетельство № 174808, кл. G 01 п 21/24, 1962.

| /Т W

-А 13 I

«- /2 k 17

Л - А

Фиг.1

20

/S

Риг.2

OJ

0,3

10годаос

Фиг.З