Устройство контроля концентрации взвешенных частиц

 

Изобретение относится к оптическому контролю и предназначено для определения мутности жидких сред. Может быть использовано в машиностроении, в химической и пищевой промышленности. Цель изобретения - повышение точности контроля содержания взвешенных частиц в исследуемой среде - достигается тем, что в устройство введена оптическая маска 2, расположенная на пути светового потока между источником освещения 1 и кюветой 3 с контролируемой средой, причем оптическая маска 2 имеет прозрачные и непрозрачные зоны. Обработка сигнала в регистрирующем устройстве позволяет добиться высокой разрешающей способности при регистрации мутности и соответственно высокой точности контроля. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1500917 А 1 (д1) 4 G 01 N 21/47, 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4282615/31-25 (22) 13.07 ° 87 (46) 15.08.89. Бюп. Р 30 (71) Винницкий политехнический институт (72) Л.Б.Иванова (53) 535.361(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 715980, кл. G 01 N 21/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 947722, кл. G 01 N 21/51, 1982. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к оптическому контролю и предназначено для определения мутности жидких сред.

Может быть использовано в машиностроении, в химической и пищевой промышленности. Цель изобретения — повышение точности контроля содержания взвешенных частиц в исследуемой среде — достигается тем, что в устройство введена оптическая маска 2, расположенная на пути светового потока между источником 1 освещения и кюветой 3 с контролируемой средой, причем оптическая маска 2 имеет прозрачные и непрозрачные зоны. Обработка сигнала в регистрирующем устройстве позволяет добиться высокой разрешающей способности при регистрации мутности и соответственно высокой точности контроля. 3 ил.

3 15009

П. îápeï ние относится к оптическому контролю, предназначено для определения мутности жидких сред и может быть использовано в машиностроении, 5 в химической и пищевой промышленностях.

Цель изобретения — повышение точности контроля содержания взвешенных частиц в исспедуемой среде,,1О

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема регистрирующей системы; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов, действующих в регистрирующей системе.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 освещения, оптическую маску 2, кювету 3, оптическую систему 4, фотоприемную систему 5 с чувствительным 20 элементом и регистрирующую систему 6.

Оптическая маска 2 располагается ла пути светового потока между источником 1 освещения и кюветой 3 (оптическая маска 2 может быть, например, 25 нанесена непосредственно на стенку кюветы 3)..Вход чувствительного элемента Фотоприемной системы 5 через оптическую систему 4, кювету 3 и оптическую маску 2 оптически связан с 30 источником 1 освещения, а выход чувствительного элемента фотоприемной системы 5 связан с входом регистрирующей системы 6, имеющей управляющий и индикаторный выходы. Управляющий выход подключен к источнику 1 освещения, а индикаторный выход служит выходом всего устройства.

Регистрирующая система 6 (фиг.2) содержит усилитель 7 сигнала яркости,40 детектирующий усилитель 8 с фильтром, пороговое устройство 9, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11, первый и второй счетчики 12 и 13, индикаторные устройства 14 и 15. Фотопри-45 емная система 5 имеет три выхода; выход сигнала яркости, подключенный ко входу усилителя 7 сигналов яркости, выход "Строб кадра", подключенный к входу установки триггера 11 и входу "Сброс" счетчика 12; выход "Строб строки", подключенный к входу "Сброс" счетчика 13 и счетному входу счетчика 12. Выход усилителя 7 сигнала яркости подключен к одному из входов детек— тирующего усилителя 8 с фильтром и одному из входов. порогового устройства

9. Выход детектирующего усилителя 8 с фильтром подключен к источнику 1

17 4 освещения и образует канал обратной связи. Выход порогового устройства 9 подключен к входу установки 0" триггера 11. Выход триггера 11 подключен к разрешающим входам счетчиков 12 и

13 и индикаторных устройств 14 и 15.

Счетный вход счетчика 13 подключен к входу генератора 10 тактовых импульсов, а счетный вход счетчика 12 к входу "Строб строки".

В качестве фотоприемной системы 5 может использоваться стандартная телевизионная передающая камера (например, "Электроника Л50"). Усилитель 7 сигнала яркости, пороговое устройство 9, детектирующий усилитель 8 с фильтром, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11, счетчики 12 и

13, а также индикаторные устройства

14 и 15, представляющие собой параллельные регистры с цифровыми индикаторами, выполняются по стандартным схемам.

Оптическая маска 2 может выполняться фотолитографическим способом и содержит прозрачные и непрозрачные зоны, чередующиеся, например, вдоль направления движения луча строчной развертки телекамеры (фотоприемной системы 5), Прозрачные и непрозрачные зоны, расположенные вдоль строки развертки, имеют неодинаковые размеры.

На фиг.3 например, показана временная диаграмма сигналов интенсивности света (график р), прошедшего через оптическую маску 2 при развертке вдоль одной строки. Размеры прозрачных и непрозрачных зон оптической маски 2 для последующих строк развертки соответственно возрастают.

Устройство работает следующим образом.

В результате уменьшения прозрач.ности кюветы 3, вызванной наличием взвешенных частиц в контролируемой среде, изображение оптической маски

2, спроектированное на чувствительный элемент (видекон) фотоприемной системы 5, имеет "размытые формы", причем, перепады изменения интенсивности освещения соответствующих участков чувствительного элемента фотоприемной системы 5 уменьшаются с ростом частоты смены прозрачных и непрозрачных зон. Соответственно изменяется и сигнал яркости на выходе фотоприемной системы 5 (фиг.3, rpa фик Б). Данный сигнал усиливается

5 15009 усилителем 7 сигнала яркости и пос- тупает на вход порогового устройства

9, Уровень срабатывания порогового устройства 9 определяется значением сигнала на выходе детектирующего уси5 литсля 8 r. фильтром, который выделяет среднее значение сигнала яркости и по каналу обратной связи воздействует на источник 1 освещения, поддерживая указанное среднее значение постоянным, независимо от оптической плотности и мутности контролируемой среды. При достижении амплитуды сигнала на выходе усилителя 7 сигнала яркости некоторого порогового значения пороговое устройство 9 вырабатывает импульс (фиг.3, график e) осуществляющий сброс триггера 11, установленного ранее сигналом "Строб кад- 20 ра" в состояние логической единицы.

Триггер 11 управляет работой счетчиков 12 и 13 таким образом, что счет разрешается лишь при сигнале логической единицы на выходе триггера 11.

Перезапись содержимого счетчиков в регистры устройств 14 и 15 индикации происходит при наличии нулевого логического сигнала на выходе триггера

11,, т.е. при остановленных счетчиках

12 и 13. Счетчик 13 осуществляет счет числа импульсов от генератора tO тактовых импульсов, прошедших с момента начала каждой строки развертки до момента останова по сигналу с выхода порогового устройства 9 (фиг.3, график z). Если на данной строке раз- ... вертки останов не произошел, то при переходе к следующей строке импульс

"Строб строки" осуществляет сброс со- 4 держимого счетчика 13 в нулевое состояние.

Счетчик 12 производит счет числа строк, прошедших с момента начала кадра. (" Строб кадра") до момента останова по сигналу порогового устрой45 ства 9. Следовательно, счетчик 12; указывает номер строки, .на которой произошел останов, а счетчик 13— время, прошедшее с момента начала развертки этой строки до момента останова. Содержимое счетчиков 12 и 13, переписанное в индикаторные устройства 14 и 15, служит мерой мутности контролируемой среды.

Предлагаемое устройство имеет высокую разрешающую способность, например при числе строк развертки, равном десяти, и погрешности определения момента срабатывания порогового устройства fOX полная погрешность измерения мутности или содержания взвешенных частиц в исследуемой среде не превы— шает iX. Формируя законы изменения размеров зон по строкам, можно добиться линейной зависимости показания счетчиков от степени содержания взвешенных частиц в контролируемой среде.

Ф о р мул а и s о б р е т е н и я

Устройство контроля концентрации взвешенных частиц, содержащее источник освещения, оптически связанный через кювету и оптическую систему с чувствительным элементом фотоприемной системы„ выход которой соединен с регистрирующей системой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля концентрации взвешенных частиц в исследуемой среде, оно дополнительно содержит оптическую маску, установленную по ходу излучения между источником освещения и кюветой с контролируемой средой, причем оптическая маска имеет прозрачные и непрозрачные эоны, а регистрирующая система содержит усилитель сигнала яркости, детектирующий усилитель с фильтром, пороговое устройство, генератор тактовых импульсов, триггер, первый и второй счетчики и индикаторные устройства, при этом фотоприемная система содержит развертывающее устройство и имеет три выхода, первый из которых соединен с установочным входом триггера и входом сброса первого счетчика, второй выход фотоприемной системы соединен со счетным входом первого счетчика и входом сброса второго счетчика, со счетным входом которого соединен генератор тактовых импульсов, третий выход фотоприемной системы соединен с входом усилителя сигнала яркости, выход которого соединен с первым входом поро гового устройства и входом детектирующего усилителя с фильтром, вйход последнего соединен с источником све" та и вторым входом порогового устройства, выход порогового устройства соединен с входом сброса триггера, выход триггера соединен с управляющими входами обоих счетчиков и индикаторными устройствами, информационные входы которых соединены с выходами счетчиков.

1500917

Составитель В.Калечиц

Техред Л.Олийнык Корректор H.Муска

Редактор Т.Парфенова

Заказ 4858/38 Тираж 789 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101