Устройство для измерения концентрации взвешенных частиц в воде

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТЩ В ВОДЕ , содерйсащее источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первый фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и второй фотоприемник, третий источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанньй обтюратор и третий фотоприемник, выход первого фотоприемника через первый усилитель соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с входами первого и второго аналоговых ключей, а управлякмдай вход - с выходом первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемншса через второй :усилитель соедшсен с управляющим входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора, выход третьего фотоприемника через третий усилитель соединен с управляющим второго аналогового ключа, выход которого соединен с входом первого амплитудного детектора, а так (Л же нелинейньй усилитель, выход которого является выход еж устройства, отличающееся тем что, с целыо повьлвения точности измерения , в него введены инвертор, третий амплитудный детектор и сумматор, причем выход первого усилителя соеди01 нен через инвертор и третий амплитуд4 ный детектор с первьи входом суммасл тора,, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора , а выход - с входом нелиней ного усилителя.

СС103 СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1154547 опислниа изоьгкт ния н Авторскому саидетельстау

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. И ОТКРЫТИЙ (21) 3578706/24-25. (22) 11.04.83 (46) 07.05.85. Бюл,. В 17 (72) А.Н. Карнеев, А.Г, Беркович, В.А. Стромскнй и P.И. Нигматуллин (71) Специальное проектно-конструкторское бюро средств автоматизации нефтедобычи и нефтехимии "Нефтехимпромавтоматика" (53) 535.242 (088.8): (56) 1. Рабочий, проект Фа 1.550.{N9

СПКБ "Нефтехимпромавтоматика зань, 1974.

2. Система АКСВ 1. Рабочий проект

Фа 1.550.017, СПКБ "Нефтехимпромавтоматика", Казань, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТЯД В ВОДЕ, содержащее первый источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первый фотопрнемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и вто- . рой фотоприемник, третий источник излучения и расположенные но ходу

его излучения указанный обтюратор и третий фотоприемник, выход перво4(я) G 01 J 1/44, G 01 N 15/06 го фотоприемника через первый усилитель соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с входами первого и второго аналоговых ключей, а управляющий вход — с выходом первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемника через второй

:. усилитель соединен с управляющим входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом вто рого амплитудного детектора, выход третьего фотоприемника через третий усилитель соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с входом пер- ного амплитудного детектора, а также нелинейный усилитель, выход которого является выходом устройства, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены инвертор, третий амплитудный детектор и сумматор, причем выход первого усилителя соединен через инвертор и третий амплитуд- Q3 ный детектор с первык входом сумма- вфла тора, второй вход которого соединен ©g с выходом второго амплитудного де- «ф тектора, а выход — с входом нелинейного усилителя.

) 1

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к области фотометрии.

Известен анализатор содержания нефти в сточных водах, содержащий источник излучения и расположенные по ходу излучения оптическую систему, фотоприемник с регистрирующим прибором (13.

Однако данный анализатор не позволяет контролировать концентрацию механической примеси в сточных водах. Поэтому прн его применении для контроля качества сточных вод, эакачиваемых в нефтяные пласты, погрешность измерения концентрации взвешенных частиц в воде резко увеличивается.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения концентрации взвешенных частиц в воде,содержащее первый источник излучения и расположенные по ходу его излучения..поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первый фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и второй фотоприемник, третий источник излучения и расположенные по ходу его излучения указанный обтюратор и третий фотоприемник, выход первого фотоприемника через первый усилитель соединен с входам усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с. входами первого и второго аналоговьи ключей, а управляющий вход - с. выходом первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемника через второй усилитель соединен с управляющим входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом. второго амплитудного детектора, выход третьего фотоприемника. через третий усилитель соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с входом первого амплитудного детектора, а также нелинейный усилитель, выход которого является выходом устройства 2 3.

Устройство измаряет концентрацию взвешенных частиц g воде путем иза .мерения отношения вЂ, где а и б — оп

154547

15

Зо

$0

55 тические сигналы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации, поступающие на первый фотоприемник.

Однако известное устройство имеет дополнительную погрешность, связанную с природой взвешенных частиц.

Это связано с различием в коэффициентах рассеяния глобул нефти н механической примеси (глины,песка и т.п.), причем у тех веществ, у которых этот коэффициент меньше (т.е. меньше сигналы а и б), меньше а и отношение сигналов — (до 20-ЗОБ) . б

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения концентрации взвешенных частиц в воде, содержащее первый источник излучения и расположенные по ходу его излучения поляризатор, кювету, обтюратор с двумя поляризаторами, первый фотоприемник, второй источник излучения и расположенные по ходу его излучения укаэанный обтюратор и второй фотоприемник,третий источник излучения и расположенные по ходу его.излучения указанньж обтюратор и третий фото риемник, выход первого фотоприемника. через первый усилитель соединен с входом усилителя с переменным коэффициентом усиления, вьиод которого Соединен со входами первого и второго аналого-. вых ключей, а управляющий вход — с выходом .первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемника через второй усилитель соединен с .управляющим входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора, выход третьего фотоприемника через третий усилитель соединен с. управляющим входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с входом первого амплитудного детектора, а также нелинейный усилйтель, выход которого является выхо 1ом устройства, введены иивертор, третий амплитудиьй детектор и сумматор, причем выход первого усилителя,.соединен через иивертор и третий амплитудный детектор с первым входом сумматора, второй вход которого соединей с выходом второго амплитудного з 1154 детектора, а выход — входом нелинейного усилителя.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источники 1-3 излучения кюветы 4, поляризаторы

5-7, обтюратор 8, фотоприемники 9-11, усилители 12-14, усилитель 15 с переменным коэффи иентом усиления, инвеотор 16, аналоговые ключи 17 и .10

18,амплитудные детекторы 19-21, сумматор 22,нелинейный усилитель 23.

Выход первого фотоприемника 9 через первый усилитель 12 соединен через инвертор 16 и третий амплитудный детектор 19 с первым входом сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора 20, а также соединен с входом усилителя 15 с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен со входами первого 1 7 и второго 18 аналоговых ключей, а управляющий вход соединен с выходом первого амплитудного детектора 21.

Выход второго фотоприемника 10 через второй усилитель 13 соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 17, выход которого соединен с входом второго амплитуд- М ного детектора 20. Выход третьего фотоприемника 11 через третий усилитель 14 соединен с управляющим входом второго аналогового ключа 18, выход которого соединен с Входом я5 первого амплитудного детектора 21.

Выход сумматора 22 соединен с входом нелинейного усилителя 23.

Устройства работает следующим образом. 40

Излучение от источника 1 поляризуется поляризатором 5 и поступает в кювету 4. Ra фотоприемник 9 поступает рассеянное и частично деполяризованное излучение от кюве- 45 ты 4. С помощью обтюратора 8 между кюветой 4 и фотоприемником 9 поочередно вводятся поляризаторы 6 H 7, пропускающие излучение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях 50 (плоскости поляризации параллельны и перпендикулярны йлоскости поляризации поляризатора 5). Фотонриемник 9 преобразует световое излучение в последовательность электри- М ческих импульсов с амплитудой А

} (при введении поляризатора 6) и В (при введении поляризатора 7).Эти

547 4 импульсы усиливаются усилителем 12 с коэффициентом усиления К, и стано. вятся равными А К., и В К„. Затем они усиливаются усилителем 15 с переменным коэффициентом усиления и поступают на входы аналоговых ключей 17 и 18. Излучение от источника 2 через обтюра1 ор 8 поступает на фотоприемник 10, а от источника 3 — на Фотоприемннк 11. Причем отверстия на обтюраторе выполнены таким образом, что на фотоприемник 10 излучение поступает в тот момент времени, когда между кюветой 4 и фотоприемником 9 введен поляризатор 6, а на фотоприемник

11 — когда между кюветой 4 и фотоприемником 9 введен поляризатор 7. В момент времени, когда на фотоприемник 10 (11) поступает излучение, на выходе усилителя 13 (14) Формируется высокий потенциал, который открывает аналоговый ключ

17 (18). При этом на выход аналогового ключа 17 проходят импульсы с амплитудой А К ., К Где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 15, а на выход аналогового ключа 18 — с амплитудой В К„К . Эти импульсы детектируются соответственно амплитудными детекторами 20 и 21.

Цепь-усилитель 15 с переменным коэффициентам усиления аналоговый

J ключ 18 и амплитудный детектор 21 работает по схеме АРУ.

Регулировка усиления происходит по сигнапу ЗК, так как в этот момент времени отпирается анапоговый ключ 18, Нри этом амппитуда сигнала на выходе усилителя 15 становится равной потенциалу ш, определяемому параметрами схемы. Коэффициент усиления усилителя 15 станавится равньы К

2 ВК„

За счет заполнения сигнала на выходе амплитудного детектора 21 названный коэффициент усилений сохраняется до следующего сигнала.

Таким образам, на выходе усилителя t5 формируются сигналы А К Ку

ВК„ щ ы ещ, и В К К т " щ ы m.

ВК, В ° ВК, Соответственно ка выходе амплитудного детектора 20 формируется сигА нал пке ВНИИПИ Заказ 2703/35 Тираж 897 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород уды Проектная

THaR1

3 1

Кроме того, сигналы АК1 н ВК„инвертируются инвертором. 16 и детектируются амплитудным детектором 19.

Так как сигнал 6 всегда больше .сигнала A то на выходе амплитудного детектора 19 формируется сигнал — .

В К„.. На выходе сумматора формируА А ется сигнал (-В К )+- ° ш = — m.— В К

В

А

Величина m — пропорциональна

В концентрации взвешенных частиц в воде. Величина В К пропорциональна амплитуде сигнала В„т,е. зависит от природы взвешенных частиц. Таким образом, происходит компенсация

154547 6

А отношения сигналов — в зависимости в от природы взвешенных частиц.

Величина коэффициента Е„определяется экспериментально из условия получения минимальной дополнитель- ной погрешности измерения от вида взвешенных частиц.

Далее сигнал Э линеаризируется нелинейным усилителем 23.

Изобретение позволяет повысить точность контролирования качества

15 сточных вод концентрацию взвешен.—

Э ных частиц в воде.