Устройство для измерения концентрации вещества,связанного с основным материалом

 

Изобретение относится к области неразрушающего технологического контроля материалов и может быть исполь зовано, например, в целлюлозно-бумажной и химической промьшшенности, в материаловедении и технике физического эксперимента. С целью повышения чув- cтвитeльнoctи и точности измерений в двухплечевую измерительную схему дополнительно введены два усилителя мощности, на которые подается сигнал с фотоприемников, а выходы усилителей подключаются к обмоткам электромагнита . В зазоре электромагнита размещается магнитодиод, с которого и снимается полезный сигнал. Чувствительность и точность измерений повышаются за счет компенсации нестабильности источника и влияния окружающей среды. 1 ил. л to 1C СП о а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„1221506 А (51) 4 G 01 7 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ЗС р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, ., l3

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3711304/24-25 (22) 20. 01. 84 (46) 30.03.86. Вюл. Р 12 (72) Г.А.Сукач (53) 535.24(088.8) (56) Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961, с. 637-640.

Патент США У 3675019, кл. G 01 И 23/00, опублик. 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЩ4И ВЕЩЕСТВА, СВЯЗАННОГО С ОСНОВНЫМ MATEPHAJION (57) Изобретение относится к области неразрушающего технологического контроля материалов и.может быть исполь зовано, например, в целлюлозно-бумажной и химической промышленности, вматериаловедении и технике физического эксперимента. С целью повышения чувствительности и точности измерений в двухплечевую измерительную схему дополнительно введены два усилителя мощности, на которые подается сигнал с фотоприемников, а выходы усилителей подключаются к обмоткам электромагнита. В зазоре электромагнита размещается магнитодиод, с которого и снимается полезный сигнал, Чувствительность и точность измерений повышаются за счет компенсации нестабильности источника и влияния окружающей Р среды. 1 ил.

1 12 ! зобретение относится к области неразрушающего технологического кон-роля материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется измерение концентрация одного вещества, находящегося в другом, в частности в целлю.позно-бумажной и химической промышленности, в материаловедении и технике физического эксперимента.

Пелью изобретения является повышение чувстьительности и точности измерений.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник 1 из лучения,проходящего через измеряемое вещество 2,первый и второй оптические фильтры 3 и 4, два фотоприемника 5 и 6, выход одного из которых (фотоприемника 5) связан через усилитель 7 с обмоткой 8 электромагнита 9, а выход второго фотоприемника 6 связан через усилитель !0 с обмоткой электромагнита 9, в зазор которого помещен магнитодиод 12, последовательно соединенное с которым нагрузочное сопротивление 13 подключено к входу регистратора 14. Последовательно с магнитодиодом 12 подсоединен ис,точник питания (клеммы Е HR чертеже) .

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 излучения, генерирующего две длины волны, одна из которых чувствительна к основному материалу, а другая Яг чувствительна к контролируемому материалу, падает на измеряемое вещество 2, где излучение с длиной волны Я, претерпевает селективное поглощение основным(матричным)материалом,а излучение с длиной волны я г селективно поглощается контролируемым материалом (примесью); прошедшие через вещество 2 излучения длин волн, и, интенсивность которых ослаблена в е раз (где К— коэффициент поглощения, С вЂ” концентра.ция), попадают на вход фотоприемников 5 и 6. Электрические токи, вели.чины которых пропорциональны интенсивностям прошедших через материал излучений с длинами волн, и г служат для питания обмоток 8 и ",1 электромагнита 9. При этом соединение фотоприемников с обмотками электромагнита такое, что в одной из них протекает ток J пропорциональный

21506 2 концентрации основного материала, а в другой протекает ток ),,- -пропор2 циональный концентрации контролируемого вещества. Подключение обмотки 8 (11 к фотоприемнику 5 (6) осуществляется таким образом„ что магнитные потоки, создаваемые ими, направлены навстречу один другому. Встречное включение обмоток приводит к возникновению магнитного поля, магнитная индукция которого В пропорциональна току Т = 1 — I ..,Действие на магй " Я нитодиод 12 магнитной индукции В приводит к отклонению носителей тока протекающего через магнитодиод

12, на одну из боковых граней, перпендикулярных направлениям как В, так и 1 . При этом обе эти грани можно с елать как одинаковыми с точ20 ки зрения генерационно-рекомбинационной способности (одинаковая скорость поверхностной рекомбинации S на обеих гранях), так и разными (раз.ные величины S и Я ). В случае S Зz <

S ток магнитодиода не зависит от направления магнятного поля (вектор

В). При этом к величинам токов )! и !

2 не предъявляется никаких ограничивающих условий: их разность 3< может быть как больше, так и Ъ () меньше нуля. В этом случае расширяется диапазон измерений в 2 раза.

В случае же разных (но известных) величин 5, и 5 необходимо, чтобы выполнялось одно из условий: или

1, — 3< v 00, или 3, — 3 ., г 0.Однако в этом случае при изменении направ-: ления ТОка l3 =- 2 г на проТивО положное можно проверять линейность измеригельной схемы (при изменении

4О направления общего тока 1 отношение выходных сигналов должно измениться

С - f в -- — раз)

С pE- 3 7льтате ТОГО что cKoi: Îñ i ü ..-оверхн остной рекомбинации на боковой граня велика (ее можно изменять разJ!s:чными обработками поверхности этой граня)., уменьшается модуляция проводимости образца магнитодиода 2 и его: опэотивление в магнитн=м поле

iH с повышением В) но":-úà:.zòã; т, этом ток J текущий чер= :а J:= :Tc диод 12„ уменьшается, его уменьшени:= зависит от величины магнитной индукции В, причем эта зависимость для

-z маломощных диодов имеет вид 9

Для мощных же диодов и магнитодиодов

Составитель В,Калечиц

Редактор M.Êåëåìåø Техред С.Гортвай КорректорА. Ференц

Заказ 1603/47 . Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откр-- тий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с большой площадью р-и-перехода с ростом В ток 3 возрастает прямо пропорционально величине (1/В . Использование магнитодиодов, в которых

-1

3 о, наиболее перспективно в устройствах, где токи и магнитные потоки меняются в широких пределах.

В предлагаемом техническом решении использовались магнитодиоды, в которых 3 В .

Поскольку питание цепи, состоящей из последовательно соединенных магнитодиода и нагрузочного сопротивления, осуществляется от стабилизированного источника напряжения Е, то выходной сигнал, снимаемый с сопротивления 13 и подаваемый на вход регистратора 14, зависит только от величины В, а значит и от токов фотоприемников 5 и 6, несущих в себе информацию не только о количестве основного материала, но и о количестве вещества, связанного с основ— ным (примесь).

Кроме того, за счет встречного включения обмоток, по одной из которых протекает ток, процорциональный количеству основного материала, а по другой — ток, пропорциональный количеству контролируемого вещества, повышается точность измерений, поскольку составляющая погрешности, связанная с нестабильностью источника излучения, устраняется полностью,,а составляющая погрешности, связанная с влиянием изменений параметров окружающей среды (температура,влаж!

221506 4 ность, загрязненность и др.),устране на частично.

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации вещества, связанного с основным материалом, содержащее источник излучения, генерирующий излучение

10 на опорной длине волны, поглощаемой основным материалом, и на измерительной длине волны, поглощаемой измеряемым веществом, оптически связанные с источником излучения первый и второй фотоприемники, электронную измерительную схему и регистратор, а также первый и второй оптические фильтры, пропускающие излучение с опорной и измерительной длинами волн соответственно и установленные по ходу излучения перед первым и вторым фо. топриемниками соответственно, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, оно дополнительно содержит первый и второй усилители мощности и электромагнит с двумя обмотками, входы усилителей мощности соединены с выходами первого и второ>О.го фотоприемников соответственно, выход каждого усилителя мощности соединен с одной из обмоток электромагнита, а электронная измерительная схема выполнена в виде последовательно соединенных источника постоянного

35 напряжения, магнитодиода, расположенного в зазоре электромагнита, и нагрузочного сопротивления, подключенного к входу регистратора.