Оптический пылемер

 

Использование: контрольноимеритель- i ная техника, в частности измерение концентрации частиц пыли в потоке газа в газоходах промышленных предприятий. Сущность изобретения: пылемер содержит источник света, фотоприемник, световоды рабочего и контрольного каналов, оптический коммутатор, содержащий электродвигатель с редуктором и три пластины, две пластины снабжены щетками для чистки оптических деталей. На третьей пластине размещены два нейтральных светофильтра, имитирующих точки шкалы прибора, соответствующие минимальному и максимальному запыленмю. Предусмотрена система автоматической коррекции показаний пылемера , содержащая электронную аналогецифровую систему и позиционный датчик. Датчик служителя переключения прибора из режима измерения в режим автоматической коррекции и обратно. 3 ил. С/У с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 21/85, 15/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ. СССР) I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ Н.ТУ

{2 1) 4940877/25 (22) 03.06.91 (46) 30.03.93. Бюл. N. 12 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72} И,З.Глейзер и B.À.Êóçíåöoâ (73) И.З.Глейзер и В,А.Кузнецов (56) Авторское свидетельство СССР № 1531640, кл; G 01 и 15/02, 1987.

: Авторское свидетельство ¹ 1583797, кл. G 01 И 15/08, 1988, (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПЫЛЕМЕР (57) Использование; контрольно- имеритель- i ная техника, в частности измерение концентрации частиц пыли в потоке газа в гаэоходах промышленных предприятий.

Изобретение относится к контрольно. измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации частиц пыли в потоке газа в газоходах промышленных предприятий..

Целью изобретения является поддержание точности измерений в процессе эксплуатации и увеличвние времени непрерывной работы пылемера.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого пылемера; на фиг,2— первая пластина оптического коммутатора (вид сверху); на фиг.3 — первая пластина оптического коммутатора (вид снизу).

Оптический пылемер содержит пылезащитный корпус 1, источник света 2, помещенный в непрозрачный футляр З,.и оптически связанный с газоходом 4 с анализируемым объемом, фокусирующую линзу 5,, Ы2„, 1806352 АЗ

Сущность изобретения; пылемер содержит источник света, фотоприемник, световоды рабочего и контрольного каналов, оптический коммутатор, содержащий электродвигатель с редуктором и три пластины, две пластины снабжены щетками для чистки оптических деталей, На третьей пластине раЭмещены два нейтральных светофильтра, имитирующих точки шкалы прибора, сооТветствующие минимальному и максимальному запылению. Предусмотрена система автоматической коррекции показаний пылемера, содержащая электронную аналогоцифровую систему и позиционный датчик., Датчик служит для переключения прибора из режима измерения в режим автоматиче- (у ской коррекции и обратно. 3 ил.

° ВВОД

GO закрепленную на корпусе 1, фотоприемник

6, оптический коммутатор, содержащий привод в виде электродвигателя 7. с редуктором 8, помещенные в корпус 1, и расположенную в газоходе 4, параллельно линзе 5. О насаженную на приводной вал 9 пластину 1Я

10, снабженную щетками l1 и 12 для чистки оптических деталей, имеющую два отверстия. с одинаковыми диаметрами, непрозрачную пластину 13, находящуюся в корпусе 1, выполненную в виде закрепленного на валу 9 круга, на котором, на линии,. проходящей через ось вала по обе стороны от вала, на одинаковых расстояниях от оси размещения два нейтральных светофильтра

14 и 16 с разной степенью ослабления светового потока и два подвижных элемента позиционного датчика 16 и 17, непрозрачную пластину 18, находящуюся в гаэоходе 4;

1806352 и закрепленную с края на торце вала 9; выполненную в виде полосы и снабженную щеткой 19, световод 20 рабочего канала побраэного вида и световод контрольного канала, выполненный в виде отрезков .волоконно-оптического жгута 21 и-образного вида и 22, неподвижный элемент 23 позиционного датчика, закрепленный на корпусе 1 и находящийся внутри него, усилитель 24 с управляемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с фотоприемником 6. преобразователь 25, регистратор 26, блок 27 сравнения, блок 28 задания уставки, блок 29 выдержки времени, дешифратор 30, первый блок 31 памяти, 15 второй блок 32 памяти, вычислительное устройство 33, блок 34 коррекции. При этом выход усилителя 24 соединен с входом преобразователя 25 и первым входом блока 27 сравнения, первый выход преобразователя

25 соединен с регистратором 26, второй выход преобразователя 25 соединен с первыми входами первого 31 и второго 32 блоков памяти, блок 28 задания уставки соединен со вторым входом блока 27 сравнения, вход 25 блока 29 выдержки времени соединен с выходом позиционного датчика 17, выход блока 29 выдержки времени соединен с третьим входом блока 27 сравнения и первым входом дешифратора 30, выход блока 30

27 сравнения соединен со вторым входом дешифратора 30, первый выход дешифратора 30 соединен со вторым входом первого блока 31 памяти, второй выход дешифратора 30 соединен со вторым входом второго 35 блока 32 памяти, выход первого блока 31 памяти соединен с первым входом вычислительного устройства 33, выход второго блока 32 памяти соединен со вторым входом вычислительного устройства 33, выход вы- 40 числительного устройства 33 соединен с входом блока 34 коррекции, а выход блока .34 коррекции соединен с управляющим входом усилителя 24.

Перед началом эксплуатации проводят 45 градуировку пылемера, Для этого ча пласти. не 13 кроме фильтров 14 и 15, соответствующих минимальной и максимальной запыленности, устанавливают поочередно еще 8 фильтров (4 пары), соответствующих 50 различной степени запыленности в диапазоне от минимальной до максимальной. Направляя световой поток через отверстие в пластине 10,.отрезок световода 20, соответствующий светофильтр, отрезок световода 55

22 на фотоприемник 6, получают совокупность сигналов, Соотнося каждый из сигналов с реальной концентрацией пыли, определяемой методом внутренней фильтрации при разных режимах работы какойлибо газоочистной установки, например, электрофильтра, градуируют шкалу пылемера, Полученный набор точек, представляющий собой градуировочную кривую, записывают на постоянное запоминающее устройство преобразователя 25.

Пылемер работает в двух режимах: измерения и автоматической коррекции.

Вал 9, на котором жестко закреплены пластины 10, 13 и 18, вращается под действием привода 7 с редуктором 8 по часовой стрелке.

В режиме измерения световой поток от источника сета 2, помещенного в футляр 3, фокусируется линзой 5, проходит через участок газохода 4 с анализируемым объемом, попадает на.входное окно световода 20 рабочего канала и по световоду 20 на фотоприемник 6. Сигнал фотоприемника усиливается усилителем 24, пересчитывается в преобразователе 25 согласйо градуиро- . вочной кривой и регистрируется регистратором 26. В это время. пластина 18, снабженная щеткой 19 и закрепленная на торце вала 9, расположенная таким образом, что оптический рабочий канал пылемера свободен; пластина 10, находящаяся в газоходе 4, расположена таким образом, что оптический рабочий канал пылемера свободен. Пластина 13, находящаяся в корпусе 1, расположена между первым 21 и вторым 22 отрезками световода оптического контрольного канала и перекрывает укаэанный канал.

При прохождении щеткой 19 входного: окна световода 20 пыль счищается с входного окна световода. При прохождении закрепленными на пластине 10 щетками 11 и

12 зазора между линзой 5 и входным окном свето вода 21 пыль очищается с поверхности линзы 5 и входного окна световода 21, а запыленный поток вытесняется из зазора.

При вращении вала 9 по часовой стрелке .после прохождения щеток 11 и 12 отверстие пластины 10 оказывается расположенным между входным окном световода 21 и линзой 5, При прохождении подвижного элемента позиционного датчика (якоря) 16 над неподвижным элементом позиционного датчика (электромагнитом) 23 формируется сигнал Од. Благодаря тому, что ширина якоря 17 больше диаметра. светофильтра 14, закрепленного на пластине 13 (фиг,4), светофильтр 14, закрепленный на пластине 13, попадает в зазор между отрезками 21 и 22 световода контрольного канала через время

Ь ti от заднего фронта сигнала Од. Т.к. проекция линии, проходящей через центры светофильтров на пластину 10. совпадает с

1806352 линией, проходящей через центры отвер- пенью ослабления, а во второй блок 32 пастий, то светофильтр 14 в это время попада- мяти — при установке фильтра 15 с большей ет в зону светового потока контрольного степенью ослабления, После прохождения канала источника света 2, Данный момент якорем 16 (17) зоны электромагнита 23 сиг-: времени соответствует режиму автоматиче- 5 нал прекращается, блоки 31 и 32 памяти ской коррекции (т;к. ширин" пластины 10 переходит в режим хранения информации, равна диаметру линзы 5, то рабочий канал которая поступает на вход вычислительного пылемера в это время перекрыт). Сигнал Од устройства 33. В постоянном запоминаюпоступает на блок 29 выдержки времени. щем устройстве вычислительного 33 записаБлок29сзадержкой Ь t<, необходимойдля 10 на информация об уровнях сигналоа в установки фильтра в зону светового потока случаях прохождения светового потока че контрольного канала иСточника света 2 вы- рез светофильтры 14 и 15 с максимальным vl рабатывает импульс, длительностью Л t2, минимальным ослаблением при отсутствии поступающий на вход дешифратора 30 и запыленияоптическихдеталейиновыхлам-. блока сравнения 27. Для коррекции исполь- 15 rie источника света и фотоприемнике. После зуется поочередно два нейтральных свето- поступления информации с блоков 31 и 32 фильтра с различной степенью ослабления памяти о существующих в данный момент светового потока (14 и 15). Светофильтр с:уровнях сигналов фотоприемника (при наменьшей степенью ослабления 14 иммити- -: личиизапыленйяи при "изношенных"лампе руетначальнуюточкушкалы прибора(мини- 20 и фотоприемнике) s вычислительном уст- мальная запыленность). При этом сигнал на ройстве 33 определяется сигнал ошибки из- выходе усилителя 24 максимален. Свето- мерений, который поступает в блок 34 фильтр с большей степенью ослабления (15) коррекции, В блоке 34 коррекции вырабатысоответствует конечной точке шкалы пыле-: вается сигнал"коррекции, который поступамера (максимальная запыленность), При 25 ет на управляющий вход усилителя 24 для

:. этом сигнал на выходе усилителя 24 мини- коррекции коэффициентаусиления усилитемален, Для определения вид фильтра, пере- ля; крывающего световой поток контрольного - Далее пылемер снова переходит в ре-" канала служит блок 27 сравнения, на пер-- жим измерения. При этом показания регивый вход которого поступает сигнал с уси- 30 стрэтора 26 соответствуют показаниям при лителя 24. На второй вход блока 27 незагрязненныхлинзе5иокнахсветоводов поступает сигнал уставки Йу т. из блока 28 20 и 21. уставки, равный flo величине половине MBK- Предлагаемый пылемер позволяет просимального напряжения усилителя 24. До водить измерения концентрации в газохотех пор, пока сигнал на выходе блока 29 35 дах промышленных предприятий. выдержки времени равен нулю, выход блока . Благодаря очистке поверхностей всех опти27 сравнения блокируется; например, за:. ческйх деталей, наличию светофильтров, c0- счет закорачивания обратной связи усили- ответствующих максимальной и теля этого блока. При этом на двух входах и минимальной заполненности, системы авдвух выходах дешифратора 30 присутству.- 40 томатической коррекции показаний предлают логические "0", а блоки 31 и 32 памяти . гаемый пылемер позволит поддерживать находятся в режиме хранения, в котором: высокую точность в процессе эксплуатации информациянавыходепостоянноприсутст- и увеличить время непрерывной работы. вует и не зависит от входных сигналов. При Пылемер может найти применейие при конпоявлении на выходе блока 29 выдержки 45 троле качества работы пылегазоочистных времени логической "1" усилитель-компара- установок и контроле выбросов пыли в аттор блока 27 сравнения деблокируется и на масферу. входы дешифратора 30 поступают сигналы . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я от блока 29 выдержки времени и блока 27 . Оптический пылемер, содержащий пысравнения. В зависимости от состояния 50 лезащитный корпус, источник света, поме. блока 27 сравнения дешифратор 30 форми- ., щенный в непрозрачный футляр и оптически руетимпульснауправляющийвход первого . связанный с газоходом для размещения

31 либо второго 32 блоков памяти. При этом анализируемого обьема. фотоприемник, за. соответствующий блок памяти переводится крепленную на корпусе фокусирующую лине режим записи информации от преобразо- 55 зу, оптический коммутатор, содержащий вателя25. Впервыйблок31памятизаписы- привод с редуктором, и pàcïîëoæåííóþ в вается информация при установке между газоходе параллельно линзе насаженную на первым и вторым отрезками световода кон- приводной вал первую пластину, снабжентрольного канала фильтра 14 с меньшей сте- ную закрепленными на краю пластины на обеих ее поверхностях двумя щетками, пер1806352. вая йз которых обращена к поверхности яниях от оси размещены два нейтральных линзы,световодрабочегоканала,оптически светофильтра с разной степенью ослаблесвязывающий источник света с фотоприем-- ния светового потока и два подвижных элеником, световод контрольного канала, уси- мента позиционного датчика, третья. литель, вход которого соединен с 5 пластина, находящаяся внутри газохода и

° фотоприемником, регистратор, о т л и ч а ю- закрепленная на торце вала, выполнен в щ vi и с я тем, что, с целью поддержания виде полосы и снабжена щеткой, обращен° точности измерений и увеличения времени ной к входному окну световода рабочего канепрерывной работй, в пылемер дополни- нала, световод контрольного канала тельно введены позиционный датчик с од- 10 выполнен в виде двух отрезков, оптически .ним неподвижным прикрепленным к связывающих источник света через светопылезащитному корпусу и двумя подвйжны; фильтры второй пластины с фотоприемними элементами, преобразователь, блок . ком, в качестве усилителя использован . сравнения, блок задания установки, блок усилитель с управляемым коэффициентом выдержки времени, дешифратор, первый и 15 усиления, причем. выход усилителя соедивторой блоки памяти, вычислительное уст- . нен с входом преобразователя и с первым . ройство, блок коррекции, при этом привод с sxopoM блока сравнения, первый выход пре- редуктором установлен в пылезащитном образователя соединен с регистратором, корпусе, первая пластина оптического ком- второй вйход преобразователя соединен с мутатора насажена на.вал и выполнена в 20 первыми входами первого.и второго блоков . виде полосы шириной, равной диаметру памяти, блок задания уставки Соединен с лйнзы, с двумя отверстиями, расположен- вторым входом блока сравнения, вход блока ными на линии, проходящей через ось вала выдержки времени соединен с выходом попо обе стороны от него и на одинаковом — зиционногодатчика, выходблока выдержки расстоянии от оси вала, и дополнительно 25 времени соединен с третьим входом блока снабжена третьей и четвертой щетками, за- сравнения и первым входом дешифратора, крепленньми на. другом краю пластины с . выход блока сравнения соединен с вторым обеих ее сторон, причем третья щетка обра- входом дешифратора, первый выходдешиф щена к поверхности линзы, а вторая и чет- ратора соединен с вторым входом первОго вертая щетки обращены к входному окну 30 блока памяти, второй входдешифратора со световода контрольного канала. в оптиче- единен с вторым. входом второго блока паский коммутатор введены вторая и третья мяти,.выход первого блока памяти соедийен непрозрачные пластины, расположенные с первым входом вычислительногоустройстпо обе стороны от первой и насаженные на ва; выход второго блока памяти соединен с вал нормально ему, при этом вторая пласти- 35 вторым входом вычислительного устройстна, находящаяся в корпусе, выполнена в ва, выход вычислительногоустройства соевиде закрепленного на валу круга, на кото- динен с входом блока коррекции, выход ромна линии, проходящей через ось вала по которого соединен с управляющим входом обе стороны от вала, на одинаковых рассто- усилителя.

4Р

1506352 авиа г.

Составитель И.Глейзер

Техред M.Mîðãeíòâë .; Корректор М.Самбооская

Редактор

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

Заказ 973 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5