Устройство для контроля запыленности отходящих газов

 

Изобретение относится к технике оптических измерений концентрации дисперсных сред. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается путем обработки пылегазовой смеси излучением с длиной волны до 1,3 мкм, поляризации падающего светового потока и последующего выделения поляризованного рассеянного света. От излучателя 1 через светопередающую систему излучение передается на пылегазовую смесь в газоходе 20. В процессе прохождения светового потока от светоизлучателя 1 через световод 3, линзу 4, смотровое стекло 5 с покрытием 9, пылезащитную насадку 11 в пылегазовой среде он поляризуется и рассеивается от частиц пыли. Поляризованный рассеянный свет воспринимается системой: пылезащитная насадка 12 - смотровое стекло 6 с покрытием 10 - линза 7 - световод 8 - светоприемник 2. Сигнал от светоприемника 2 поступает в электронный блок, в котором оптический сигнал преобразуется в электрический. Выходной сигнал с синхронного детектора 15 через усилитель. 16 поступает в формирователь 17 токового сигнала, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал, пропорциональный концентрации пыли в газоходе 20, и затем поступает на вход измерительного прибора 21. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 21/47, 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681319/25 (22) 18.04.89 (46) 07.03.92. Бюл. М9 (71) Уральский филиал Всесоюзного научноисследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" и Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского химико-фармацевтического института (72) В.С.Енбаев и Ю.В.Екимов (53) 535.24:535.361 (088,8) (56) Клименко А.П., Королев B.È., Шевцов

В,И. Непрерывный контроль концентрации пыли. — Киев; Техника, 1980, с. 125 — 149.

Анализатор АТО-1, Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1915, 2,840.014 ТО, 1985, с.4 — 11. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к технике оптических измерений концентрации дисперсных сред. Цель изобретения — повышение точности измерений. Цель достигается путем обработки пылегазовой смеси излуче. Ж, » 1718057 А1 нием с длиной волны до 1,3 мкм, поляризации падающего светового потока и последующего выделения поляризованного рассеянного света. От излучателя 1 через светопередающую систему излучение передается на пылегазовую смесь в гаэоходе 20.

В процессе прохождения светового потока от светоизлучателя 1 через световод 3, линзу 4, смотровое стекло 5 с покрытием 9, пылезащитную насадку 11 в пылегазовой среде он поляризуется и рассеивается от частиц пыли. Поляризованный рассеянный свет воспринимается системой: пылезащитная насадка 12 — смотровое стекло 6 с покрытием 10 — линза 7 — световод 8— светоприемник 2. Сигнал от светоприемника 2 поступает в электронный. блок, в котором оптический сигнал преобразуется в электрический. Выходной сигнал с синхронного детектора 15 через усилитель.16 поступает в формирователь 17 токового сигнала, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал, пропорциональный концентрации пыли в газоходе 20, и затем поступает на вход измерительного прибора 21. 1 ил, 1718057

Изобретение относится к технике измерения и контроля запыленности отходящих газов и может быть использовано для контроля работы пылеулавливающих установок в цветной и черной металлургии, химической, химико-фармацевтической и микробиологической отраслях промышленности и и ромы ш лен ности строител ьн ых материалов.

Цель изобретения — повышение точности за счет устранения влияния повышенной запыленности, температуры и вибрации газохода на результаты измерения, На чертеже представлена схема устройства для контроля запыленности отходящих газов.

В устройстве для контроля запыленности отходящих газов светоизлучатель 1 оптически связан через светопередающую и светоприемную системы со светоприемником 2. Светопередающая система содержит установленные последовательно по ходу излучения первый световод 3, первую линзу 4, первое смотровое стекло 5. Светоприемная система содержит также установленные последовательно по ходу излучения второе смотровое стекло 6, вторую линзу 7 и второй световод 8, Смотровые стекла 5 и 6 снабжены покрытиями 9 и 10, обладающими поляризующими и токопро водящими свойствами, и пылезащитными насадками

11 и 12. Светоизлучатель 1 и светоприемник 2 соединены с электронным блоком, в состав которого входят модулятор-генератор 13 импульсов, предварительный усилитель 14 переменного тока, синхронный детектор 15, масштабирующий усилитель 16 постоянного тока, формирователь 17 унифицированного токового сигнала и блок 18 питания.

Светоизлучатель 1 и светоприемник 2 имеют рабочие спектральные диапазоны до I,3 мкм. Покрытия 9 и 10 смотровых стекол 5 и

6 подключены к блоку 19 регулировки их температуры, который соединен с блоком

18 питания. Светопередающая и светоприемная система крепятся к газоходу 20 так, что их оптические оси образуют угол 0, величина которого может принимать значение

0 < 0 < 180 . Светоизлучатель 1 и светоприемник 2 отнесены от газохода 20. Сигнал с формирователя 17 поступает на вход измерительного прибора 21.

В качестве светоизлучателя 1 можно использовать, например, инфракрасный светоизлучающий диод типа АЛ 119 с длиной волны излучения А = 0,95 мкм, а для модуляции светового потока — генератор 13 импульсов, собранный по типовой схеме.

В качестве светоприемника 2 в этом случае может быть применен кремниевый фотодиод ФД-24К, максимальная чувствительность которого расположена в области

0,95 мкм. Предварительный усилитель 14, синхронный детектор 15, масштабирующий усилитель 16, формирователь 17 блок 18 питания, блок 19 регулировки температуры и измерительный прибор 21 могут быть выполнены по известным схемам.

В качестве материала для покрытий 9 и

10 смотровых стекол 5 и 6 применяется периодат натрийбисульфата хинина, полученного из герапатита (периодата бисульфата хинина) путем химического внедрения ионов натрия в его структуру, благодаря чему соединение приобретает токопроводящую способность, не утрачивая поляризующих свойств, Устройство работает следующим образом.

Для измерения интенсивности рассеянного света от частиц пыли в отходящих газах применена одноканальная оптическая схема. От излучателя 1 по световоду 3 излучение передается на пылегазовую смесь в газоходе 20. Поскольку 85 (по массе) пыли, выбрасываемой заводами, состоит из частиц размером 2 — 10 мкм, длина волны излучателя определяется из условия г, (с 6,28 а, где а - средний размер частиц, Исходя из приведенного условия, А выбирается в диапазоне до 1,3 мкм. В конкретном случае использован излучатель

ck= 0,95 мкм, Световод 8 воспринимает рассеянное излучение от пылегазовой смеси и передает его на светоприемник 2. Светоизлучатель 1 излучает пучок амплитудно-модулированного светового потока с помощью модуляторагенератора 13 импульсов, Поток света фокусируется линзой 4 в параллельный пучок и проходит через прозрачное токопроводящее поляризующее покрытие 9, смотровое стекло 5 и пылезащитную насадку 11 внутрь газохода 20, Часть поляризованного светового потока, рассеянного частицами пыли, пройдя через пылезащитную насадку 12, смотровое стекло 6 и покрытие 10, собираются линзой 7, затем через световод 8 попадает на светоприемник 2.

При прохождении потока света через покрытия 9 и 10 из периодата натрийбисульфата хинина, представляющего собой прозрачное кристаллическое вещество с xuMè÷åcêè внедренными ионами натрия, происходит его поляризация (в покрытии 9 светопередающей системы) и последующее выделение (в покрытии 10 светоприемной

1718057 мы устройства просты при изготовлении и s эксплуатации, не чувствительны к вибрациям газохода. Простота оптической схемы делает устройство дешевым, что дает возможность осуществлять многоточечный контроль.

Составитель В,Калечиц

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 874 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П роизводствен но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 системы) только поляризованного рассеянного света, При этом направления векторов поляризации покрытий 9 и 10 со в п ада ют.

Покрытия 9 и 10 на смотровых стеклах 5 и 6 выполняют двоякую роль. На смотровом стекле 5 светопередающей системы это покрытие 9 выполняет роль нагревателя и поляризатора. На смотровом стекле 6 светоприемной системы это покрытие 10 10 выполняет роль нагревателя и анализатора.

С помощью покрытия-поляризатора 9 падающий поток поляризуется, а с помощью покрытия-анализатора 10 выделяется только поляризованный рассеянный свет, 15

Блок 19 регулировки температуры покрытий 9 и 10 поддерживает температуру между поверхностью смотрового стекла и измеряемой пылегазовой средой, в зависимости от уставки, что обеспечивает защиту 20 смотровых стекол 5 и 6 от осаждения пыли.

Поскольку светоизлучатель 1, предварительный усилитель 14 и светоприемник 2 удалены от газохода 20 благодаря световодам, можно контролировать запылен- 25 ность отходящих газов при температурах до + 350 С вЂ” максимально допустимой температуры работы световодов 3, 8, Сигнал от светоприемника 2 поступает на предварительный усилитель 14, сигнал с 30 которого вместе с сигналом от модулятора

13 поступает на синхронный детектор 15, выходной сигнал которого усиливается усилителем 16, после чего поступает в формирователь 17 токового сигнала, где 35 преобразуется в унифицированный токовый сигнал, пропорциональный концентрации пыли в газоходе 20, и затем поступает на вход измерительного прибора 21.

Описанное устройство для контроля за- 40 пыленности отходящих газов обеспечивает высокую точность измерения запыленности в диапазоне 0 — 1000 мг/м при температуз рах до 350 С и позволяет осуществлять контроль в автоматическом режиме. 45

Светопередающая и светоприемная систеФормула изобретения

1. Устройство для контроля запыленности отходящих газов, включающее светоизлучатель, оптически связанный через светопередающую систему и светоприемную систему, оси которых расположены под углом друг к другу, со светоприемником, при этом светопередающая система содержит линзу и первое смотровое стекло, установленные последовательно по ходу излучения, светоприемная система содержит второе смотровое стекло и вторую линзу, установленные последовательно по ходу излучения, светоизлучатель и светоприемник соединены с электронным блоком, а также с блоком питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство дополнительно содержит первый и второй световоды, нанесенные на первое и второе смотровые стекла, покрытия из прозрачного кристаллического вещества, обладающего поляризационными и токопроводящими свойствами и блок регулировки температуры покрытий, причем первый световод установлен между светоизлучателем и первой линзой, второй световод установлен между второй линзой и светоприемником, угол между осями светопередающей и светоприемной системы составляет величину 0 180, блок регулировки температуры покрытий электрически соединен с блоком питания и покрытиями смотровых стекол, а светоизлучатель и светоприемник имеют рабочие спектральные диапазоны до 1,3 мкм.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что покрытия смотровых стекол выполнены из периодата натрийбисульфата хинина.