Устройство для измерения концентрации взвесей в жидкости

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕСЕЙ В ВДЦКОСТИ содержащее последовательно расположенные источник света, модулятор, пер--: вый световод, измерительную кювету, второй световод и первый фотоприемник , соединенный через первый блок согласования с измерительным прибором j а также третий световод, выходной торец которого оптически свя-. зан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок согласования со стабилизатором светового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, входной торец третьего световода погружен в измерительную кювету и расположен параллельно входному торцу второго световода, причем , I отношение расстояний между выходным торцом первого световода и входным л торцом третьего световода и между ;выходным торцом первого световода и входным торцом второго световода лежит в пределах .

CQO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllVBЛИК (21) 3613077/18- 25 (22) 18.03.83 (46) 30.06.84. Sian. У 24 (72) П.И. Марков, Н.П. Вусев, А.А. Афанасьев.н И.Ф.. Александрович (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 535.24(088.8) . (56) 1. Волоконно-оптические турби" диметры и нх применение для контропя .прозрачности жидких сред. — Экспрессинформация Минск, БелНИИ НТИ, 1982, с. 9-10.

2. Заявка Франции У 2317638, кл. G 01 Ю 1/00, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДДЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕСЕЙ В ЖИДКОСТИ со-. держащее последовательно расположенные источник света, модулятор, перg(g) G 01 N 21/59». С 01 5 1/00 вый световод, измерительную кювету, второй световод и первый фотоприемник, соединенный через первый блок. согласования с измерительным прибором; а также третий световод, выходной торец которого оптически свя-.. зан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок сбгласования со стабилизатором светового потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, входной торец третьего световода погружен в измерительную кювету и расположен параллельно входному торцу второго световода, причем отношение расстояний между выходным g торцом первого световода и входным торцом третьего световода и между выходным торцом первого световода и входным торцом второго световода лежит в пределах 1/2-1/10. . д .

1100543

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения мутности жидкостей в химической, бумажной и пищевой промышпенности для непрерывного измерения в технологических процессах концентрации взвесей в осадительнои ванне при производстве вискозных волокон, целлофановых пленок и трубок.

Известен волоконно-оптический тур- 10 бидиметр, содержащий источник света, модулятор, фотоприемник, гибкие волоконно-оптические световоды, по которым осуществляется оптическая связь между источником света, контро- 15 лируемой средой и фотоприемником, усилитель переменного напряжения, электрический фильтр, демодулятор и измерительный прибор (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения концентрации взвесей в жидкости, содержащее последовательно расположенные источник света, модулятор, пер- 25 вый световод, измерительную кювету, второй световод, и первый фотоприемник, выход которого соединен через первый блок согласования с измерительным прибором, а также третий световод 30 выходной торец которого оптически связан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок согласования со стабилизатором светового потока (2) .

Недостатком известных устройств является низкая точность измерений, обусловленная тем, что в процессе длительных измерений оптические поверхности, контактирующие с контро- 40 лируемой жидкостью, загрязняются вследствие оседания на них, взвешенных в жидкости частиц.

Цель изобретения — повышение точ45 ности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации взвесей в жидкости, содержащем последовательно располо50 женные источник света, модулятор, первый световод, измерительную кювету, второй световод и первый фотоприемник, выход которого соединен чер ез первый блок согласования с изме55 рительным прибором, а также третий световод, выходной торец которого оптически связан с вторым фотоприемником, выход которого соединен через второй блок согласования со стабилизатором светового потока, входной то-. рец третьего световода погружен в измерительную кювету и расположен параллельно входному торцу второго световода, причем отношение расстояний между выходным торцом первого световода и входным торцом дополнительного световода и между выходным торцом первого световода и входным торцом второго световода лежит в пределах 1/2-1/10.

Размещение входного торца третьего световода в зоне светового потока, проходящего через контролируемую жидкость, параллельно входному торцу второго световода так, что оптические пути между выходным торцом первого световода и входными торцами второго и третьего световодов имеют разную длину, позволяет осуществить оптическую отрицательную обратную связь по цепи, состоящей, например, из источников света, первого световода, контролируемой жидкости, третьего световода, второго фотоприемника, второго блока согласования и стабилизатора светового потока, и застабилизировать световой поток, попадающий на второй фотоприемник„ компенсируя влияние загрязнений выходного торца первого световода и входного торца третьего световода, а также изменения йнтенсивности излучения источника света вследствие его деградации.

При сохранении стабильности светового. потока, падающего на второй фотоприемник, облученность первого фотоприемника зависит только от коэффициента пропускания контролируемой жидкости, т.е. от концентрации взвешенных в ней частиц.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для измерения концентрации взвесей в жидкости содержит источник 1 света, модулятор 2, первый

3 и второй 4 световоды, оптически связывающие источник 1 света; контролируемую жидкость 5 и первый фотоприемник 6, выход которого связан через первый блок 7 согласования, состоящий из усилителя 8 переменного напряжения, полосового фильтра 9 и демоду-: лятора 10, с измерительным прибором

11 третий световод 12, выходной торец

/

13 которого оптически связан с вторым фотоприемником 14 выход которого

СР ф .п п « С6» о 1 2 е

3 1100 связан через второй блок 15 согласования, состоящий из усилителя 16 переменного напряжения. полосового фильтра 17 и демодулятора 18, со стабилизатором светового потока 19, состоящим из источника 20 опорного напряжения и дифференциального усилителя 21 тока.

Устройство работает следующим образом. 10

Световой поток, создаваемый источником 1 света, модулируется модулятором 2 и направляется по первому световоду 3 к контролируемой жидкости 5.

Пройдя в .ней различные по длине оптические пути, свет попадает на входной торец 22 третьего световода 12 и входной торец 23 второго световода 4 и передается к фотоприемникам 14 и 6 соответственно. 20

Световой поток, падающий на второй фотоприемник 14, 25 где Ф вЂ” световой поток на входном торце 24 первого световода", и — коэффициент пропускания выходного торца 25 первого световода 3; ь2- коэффициент пропускания входного торца 22 третьего световода 121 — молярный коэффициент ослабления, учитывающий как поглощение, так и рассеяние света 35 взвесями в контролируемой жидкости 5, С вЂ” концентрация взвесей в контролируемой жидкости

0, — оптический путь между выход- 40 ным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 22 третьего световода 12.

При оседании взвесей .на торцы 22 и 25 происходит уменьшение коэффици- 45 ентов пропускания и с и,. следоват. тельно, уменьшение светового потока т „, что приводит к уменьшению электрического сигнала на выходе фотоприемника 14. Это уменьшение, передаваясь 50 по цепи отрицательной обратной связи через второй блок согласования 15 к стабилизатору светового потока 19,. приводит к увеличенйю светового по- . тока Ф„ до первоначальной величины, 55 задаваемой источником опорного напряжения 20. Таким же образом осуществляется стабилизация светового

543 4 потока Pqи при изменении концентрации взвесей С в контролируемой жидкости 5, т.е. величина светового попотока Ф1 поддерживается постоянной.

Для того, чтобы влияние концентрации взвесей С на величину светового потока Ф1 было незначительным, оптический путь 1 между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом 22 третьего световода 12 должен быть незначительным и существенно меньше оПтического пути 2 между выходным .торцом 25 первого световода

3 и входным торцом 23 второго световода 4. Экспериментальные устройства показали, что отношение 4, 8 следует выбирать от 2: 1 до 10:1 для сохранения стабильности его метрологических характеристик.

Световой поток, падающий на первый фотоприемник 6, :;,р,,р „„- СЕ,»

О 1 " .()7 Л Л " 1 - C(Eg 0 1 „.5Е Е где 3 — коэффициент пропускания входного торца 23 второго световода 4;

I 2 — оптический путь между выходным торцом 25 первого световода 3 и входным торцом

23 второго световода 4.

Электрический сигнал на выходе первого фотоприемника 6, пропорцио- . нальный величине светового потока ч 2 !

J. передается через первый блок 7 согласования к измерительному прибору 11.

При равномерном распределении взвесей в объеме контролируемой жидкости 5 и расположении входного торца 22 дополнительного световода

12 параллельно входному торцу 23 второго световода 4 оседание взвесей на торцах 22 и 23 также будет равномерным. Тогда коэффициенты проn n пускания ь2 и З будут равны между собой (= 7 ) и выражение для све2 тового потока Ф2, имеет вид: л „-kent„peggy-6Д

2 О "1 2

-кс8, Так как величина Р„ь„° ". Е

= Р1 поддерживается постоянной, то показания измерительного прибора 11 зависят только от величины 9 т.е. от концентрации взвесей C в контролируемой жидкости 5.

Составитель С. Голубев

Редактор Л. Пчелинская ТехредА.Бабинец Корректор О. Билак

Заказ 4573/34 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.. Ужгород,-" ул. Проектная, 4

3 . 1

Технико-зкономическая эффектив. Ность изобретения заключается в повышении точности измерений и улучше-. нии эксплуатационных характеристик, так как значительно увеличивается время непрерывной работы устройства, 100543 6 сокращается число его отключений от технологического процесса из-за необходимости очистки оптических поверхностей, контактирую5 щих. с контролируемой жидкостью