Оптический измеритель концентрации пыли
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 С 0 21 51
ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЬСЯ (21) 3758333/24-25 (22) 26.06.84 (46) 23.01.86. Бюл. Ф 3 (71) Львовский сельскохозяйственный институт (72) В.10.Воробкевич, Ю.П.Куренев, В.Т.Якимец, M.ß.Äåäèøèí, В.Ф.Петриш и В.Ф.Мищенко (53) 535.361(088.8) (56) Патент США 4237452, кл. 0 06 В 17/10, опублик. 1980.
Клименко А.П. Непрерывный контроль концентрации пыли. - Киев:
Техника, !980, с. 134. (54)(57) ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ, содержащий светоизлучатель, оптически связанный через обтюратор, соединенный с электродвигателем, и рабочую камеру со светоприемником, соединенным через усилитель переменного тока и синхронный детектор с измерительным прибором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно содержит аттенюатор светового потока, управляемый делитель, второй синхронный детектор, работающий на частоте, отличающейся от частоты первого синхронного детектора, первый и второй интеграторы, блок опорного напряжения, дифференциальный усилитель, первый
„,SU 1206654 А и второй формирователи синхроимпульсов, первую и вторую оптронную пару, причем элементы каждой оптронной пары оптически связаны между собой через обтюратор, выходы первой и второй оптронной пары соединены через первый и второй формирователи синхроимпульсов с входами первого и . второго синхронных детекторов соответственно, вход аттенюатора светового потока оптически связан через обтюратор со светоиэлучателем, а выход аттенюатора светового потокаоптически связан со светоприемником, выход усилителя переменного тока через управляемый делитель соединен с входами первого и второго синхронных детекторов, выход первого синхронного детектора соединен с измерительным прибором через первый интегратор, выход второго синхронного де- . тектора через второй интегратор соединен с первым входом дифференциального усилителя Второй вход ко торого соединен с блоком опорного напряжения, а выход - с управляемым делителем, при этом обтюратор выполнен в виде диска с двумя рядами отверстий, расположенных на концентрических окружностях, причем на внешней окружности отверстий в два раза больше, чем на внутренней.
1 1
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться для измерения и регистрации концентраций пыли, аэро" золей и дыма.
Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения влияния фоновых засветок, запыления входных окон светоизлучателя и светоприемника, изменения их характеристик со временем и с температурой..
На фиг.1 представлена блок-схема оптического измерителя концентрации пыли, на фиг. 2 — конструкция обтюратора.
Устройство содержит светоизлучатель 1, оптически соединенный через обтюратор 2, приводимый во вращение электродвигателем 3, рабочую камеру 4 и аттенюатор 5 светового потока со светоприемником 6, выход которого через усилитель 7 переменного тока и управляемый делитель 8 подключен к входам первого 9 и второго t0 синхронных детекторов, выход первого синхронного детектора
9 подключен к первому интегратору
11, выход второго синхронного детектора 10 — к второму интегратору 12.
Первый интегратор 11 соединен с измерительным прибором 13, а второй интегратор 12 подключен к входу дифференциального усилителя .14, второй вход которого подключен к блоку 15 опорного напряжения, а выход .— к управляемому делителю 8. Первая и вторая оптронные пары (т.е-. пары светодиод — фотодиод), образованные соответственно светодиодами 16, 17 и фотодиодами 18, 19, через первый
20 и второй 21 формирователи синхроимпульсов подсоединены к двум другим входам синхронных детекторов 9 и 10.
Обиоратор 2 выполнен в виде диска с двумя рядами отверстий, расположенных на концентрических окружностях, причем на внешней окружности отверстий в два раза больше, чем на внутренней.
Введение новых блоков и особенности конструкции обтюратора позволяют реализовать разделенные по часо тоте измерительный и контрольный каналы, использующие одни и те же элементы схемы, а путем сравнения сигна ла контрольного канала с опорным напряжением скорректировать выход206654 2 .ной сигнал измерительного канала и, тем самым, исключить влияние нестабильностей общих для обоих каналов элементов схемы на результат измерения.
Устройство работает следующим образом.
Световой поток с светоизлучателя
1 модулируется с помощью обтюратора
2, приводимого во вращение электродвигателем 3. С выхода обтюратора 2 импульсный световой поток ср, промодулированный отверстиями, расположенными на внешней окружности обтюратора 2 с частотой К... отражается от пыли в рабочей камере и попадает на светоприемник 6, в качестве которого используется кремниевый фото20 л . Импульсный световой поток Я>
О промодулированный отверстиями, расположенными на внутренней окружности обтюратора 2 с частотой отводитl ся с помощью светодиода на аттенюатор 5. При этом частота модуляции
Х в два раза меньше частоты
Световой поток P ослабляется аттенюатором 5 до величины Рд, соизмеримой с величиной потока Я „, от-, раженного от пыли, и подается на светоприемник 6. На выходе появляется импульсное напряжение 0 рд, пропорциональное сумме входных световык потоков „ и Я д. . Напряжение усиливается усилителем 7 переменного тока с высоким входным сопротивлением и через управляемый делитель 8 . поступает на входы двух синхронных детекторов 9 и 10, на другие входы которых поступают синхронизирующие импульсы от формирователей 20 и 21 синхроимпульсов. На вход формирователя 20 поступают импульсы от on- t тронной пары, состоящей из излучающего светодиода 16 и приемного фотодиода 18, расположенных с двух сторон обтюратора 2 напротив отверстий внешней окружности так, что фазы . промодулированных обтюратором 2 све50
1 товых потоков Я „ и Я> совпадают.
Очевидно, что частота модуляции светового потокаЯ равна f- . Син хроимпульсы с выхода фотодиода 18 через формирователь. 20 импульсов
55 поступают. на другой вход синхронного детектора 9.
Аналогично синхроимпульсы от оптронной окружности обтюратора 2
1206654 4 управляемого делителя 8 определяется этими же нестабильностями. Например, уменьшение чувствительности фотодиода 6 приводит к уменьшению Ug „ . их и, как следствие, к увеличению Uynp и коэффициента передачи К управляемого делителя.
3 через формирователь 21 подаются на другой вход синхронного детектора
10, причем частота этих синхроимпульсов равна 1
Синхронный детектор 10 из выход. ного напряжения и управляемого де3 лителя 8 выделяет импульсное напряжение0 .с частотой fz., пропорциональное величине светового потокаФд . Это напряжение подается на интегратор 12. Выходное напряжение
О ц интегратора 12, представляющее собой выходной сигнал контрольного канала, поступает на первый вход дифференциального усилителя
14, на второй вход которого посту/ пает опорное напряжение Ц близ1
» кое по величине к Уц„,„ . Усиленное напряжениеО р разности u „ и u „„ подается на управляемый делитель 8, выполненный на полевом транзисторе, и изменяет его коэффициент передачи
Для обеспечения глубокой отрицательной обратной связи блоков .8, 10, 12, 14 и 15 коэффициент усиления дифференциального усилителя выбирается как можно большим (10 -10 ).
Поскольку колебания величины напряжения USs s определяются только различными нестабильностями элементов, входящих в контрольный канал (блоки 1-3, 5-7, 8, 10, 12, 14 и 15), то изменение коэффициента передачи
С выхода управляемого делителя
1О напряжение U подается также на первый вход синхронного детектора 9, на другой вход которого поступают ! синхроимпульсы с частотой 1„. . Синхронный детектор 9 из напряжения 0
i S выделяет импульсное напряжение U ä с частотой, пропорциональное величине светового потока ф„ . Это напряжение подается на интегратор 11 к выходу которого подключен иэмери2в тельный прибор. Очевидно, что величина выходного напряжения интегратора 11, которая является мерой определяемой концентрации пыли, корректируется в соответствии с изменения25 ми величины0ц „„. и не зависит от нестабильностей блоков 1» 6 и 7, общих для измерительного и контрольного каналов. Таким образом, на стабильность выходного сигнала не влиЗв яет изменение характеристик светоизлучателя и приемного фотодиода с температурой, со временем и за счет их некоторого запыления.
1206654
Составитель В.Калечиц
Редактор И.Николайчук Техред О.Неце
Корректор Л.Пилипенко
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 8702/44 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
