Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах

 

Союз Советски к

Соцкалистмческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К 4ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

G О1 N 21/51

9кудорстееиный комитет

СССР

IID делам изобретений и открытий

Опубликовано 15 ° 12. 81. Бюллетень ¹ 46 (53) УДК 535.242 (088. 8) Дата опубликования описания 1 5. 1 2 . 81

Н.М.Данильчук,Ю.А.Дмитриев,В.В,Злотник и В.. Т.Маликов (72) Авторы кэобретення

Винницкий политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ВЗВЕСЕЙ В ОКРАШЕННЫХ СРЕД/ Х

Устройство относится к исследованию химических и физических свойств веществ и может быть использовано при анализе жидких и газообразных веществ с помощью оптических методов, преимущественно в сахарном, масложировом, пивоваренном, соковом и винодельческом производствах при измерении помутнения сред, вызванных взвешенными частицами или другими причинами.

Известны устройства для измерения концентрации взвесей, в которых один фотоприемник располагается на пути распространения прямого света, а другой - под углом к оси распространения прямого света (1).

Известны также устройства, основанные на измерении п рохождения или распространения света в среде (нефелометры, колориметры) Г 21.

Такие устройства просты по конструкции, но непригодны для измерения концентрации взвесей в окрашенных средах.

Устройства, основанные на сравнении (чаще всего делении) сигналов фотоприемников, воспринимающих свет, отраженный под определенными углами и проходящий в прямом направлении, повышают точность измерения концентрации взвесей, но не исключают влияния цветности, диэлектрической про lO ницаемости и окраски среды на ре" зультаты измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения взвесей в окрашенных средах, имеющее измерительную камеру, источник света, фотоприемники, устройство управления интенсивностью светового потока источника света и регистрирующий при" бор, Один фотоприемник воспринимает прошедшие через камеру световые лучи, а а второй, размещенный под углом 90 к

В90170

4 направлению исходного пучка света, рассеянный свет 1.3 j.

Данный прибор позволяет в опреде" ленной степени снизить влияние окраски исследуемой среды на результаты измерения концентрации взвесей.

Однако он не способен с высокой точностью производить измерение взвешенных частиц в средах с большим изменением диэлектрической проница- 10 емости, окраски и цветности.

Ввиду того, что один фотоприемник располагается на пути распространения прямого света и воспринимает прошедшие через камеру световые лучи, а второй, размещенный под углом 90о к направлению исходного пучка света, 1рассеянный свет, то при сравнении электрических сйгналов, пропорциональных интенсивности падающих на, 0 фотоприемники световых потоков, сравниваются несопоставимые соотношения, так как законы распространения проходящего и рассеянного света разные, Проходящий свет подчиняется зако" ну Бугера-Ламберта, т.е. интенсивность прошедшего исследуемую среду света равна п= о 1 (1 ) где о - интенсивность падающего светового потока„ коэффициент экстинкции;

- толщина слоя рассеивающей среды.

Рассеянный же свет, в зависимости от размеров частиц, подчиняется закону Релея или закону Ми, При допущении, что исследуемая среда подчиняется закону Ми, имеет место следующее соотношение:

Д Лу

К I 2. 9 (2) где Др - интенсивность рассеянного света; 45

К " коэффициент рассеяния света;

V - рассеивающий объем;

R, - расстояние от рассеивающего объема до точки наблюдения.

Кроме того, "о 1П ° где oL- угол наблюдения рассеивающего объема.

Из формул (1) и (2) видно, что интенсивность проходящего света име- 55 ет экспоненциальную зависимость, а интенсивность рассеянного света линейную. Следовательно, при подобном расположении фотоприемников приходится сравнивать плохо сопоставимые соотношения. Естественно, при определенном конструктивном решении и соответствующей обработке электронным устройством электрических сигналов, пропорциональных интенсивностям световых потоков, можно получить в узком диапазоне исследуемых сред необходимые результаты. Однако это достигается за счет усложнения и удорожания устройства. Кроме того, приМенение данного устройства ограничено, во-первых, определенным исследуемым веществом; во-вторых, узким диапазоном измерения концентрации взвесей в исследуемой среде.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения концентрации взвесей в окрашенных средах, содержащем измерительную камеру, источник света, фотоприемники, устройство управления интенсивностью светового потока источника света и регистрирующий прибор, фотоприемники расположены по периметру измерительной камеры под разными углами относительно оси распространения прямого света, при этом часть фотоприемников подключена к устройству управления интенсивностью светового потока источника света, а остальные фотоприемники к регистрирующему прибору.

В этом случае сравниваются сопоставимые соотношения, которые будут отличаться, при всех прочих равных условиях, только синусами углов расположения фотоприемников.

На фиг.1 представлены данные изменения интенсивности световых потоков рассеянного света; на фиг,2 функциональная схема предложенного устройства; на фиг.3 - другой вариант предложенного устройства.

Как показывают экспериментальные данные, при измерении диэлектрической проницаемости, цветности и окраски исследуемой среды форма индикатриссы рассеяния остается неизмен" ной (кривые А, Б на фиг ° 1), т,е. интенсивности световых потоков рассеянного света изменяются пропорционально, Следовательно, отношение интенсивностей

31 Л .-,"=-;=COll S t 4 32.

890! 70

Формула изобретения зо

З5

so где д! 3 ид, Л вЂ” интенсивности рассеянного света под углами о(и (3 соответственно.

При изменении же концентрации взвешенных частиц изменяется форма индикатриссы рассеяния (кривая В), т,е. интенсивности световых потоков рассеянного света изменяются непропорционально, что позволяет получить информацию о концентрации взвешенных частиц в исследуемой среде.Следовательно, l1 l g

= Г-БС

1, I

15 где С - концентрация взвесей.

На основании изложенного, можно добавить, что нелинейность характеристик фотоприемников в предлагаемом устройстве не будет иметь принципизо ального значения. Несущественно также влияние характеристик устройства регулирования,. так как это сказывается лишь на изменении точности регулирования, которая может быть полуs чена заведомо выше требуемой °

На фиг.2 представлен частный случай предлагаемого устройства. его функциональная схема содержит источник света 1, измерительную камеру 2, фотоприемники 3 и 4, устройство 5 управления интенсивностью светового потока источника света, усилитель 6 и регистрирующий прибор 7.

Устройство работает следующим образом.

Поток прямого света от источника света 1 проходит измерительную каме" ру 2 с исследуемой жидкостью. Содержащиеся в жидкости взвешенные частицы или другие неоднородности приводят к отражению света, Фотоприемник

3 воспринимает свет отраженный под углом Д, а устройство 5 управления интенсивностью светового потока источника света управляет световым потоком так, что интенсивность рассеянного света, падающего на фотоприемник 3, поддерживается постоянной.

Фотоприемник 4 воспринимает свет, рассеянный под углом Р причем d gP, усиленный усилителем б сигнал подается на регистрирующий прибор, выходная величина которого несет информацию о концентрации взвесей.

Функциональная схема устройства, представленная на фиг.3 аналогична функциональной схеме на фиг.2 и состоит из источника света 1, камеры

2, фотоприемников 3,4,8,9,10,11,12, устройства 5 управления интенсивностью света, усилителя 6 и регистрирующего прибора 7. 8се углы располо" жения фотоприемников разные относи" тельно оси распространения света.

Такое расположение фотоприемников позволяет увеличить точность измерения концентрации взвешенных частиц, так как при этом регистрируется отраженный свет от всех частиц независимо от их размеров и формы.

Предлагаемое устройство исключает влияние окраски среды на результаты измерений, а также уменьшает влияние размеров и форм частиц на результаты измерений.

Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах> состоящее из измерительной камеры, источника света, фотоприемников, устройства управления интенсивностью светового потока источника света и регистрирующего прибора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, фотоприемники расположены по периметру измерительной. камеры под разными углами относительно оси распро" странения света, при этом часть фотоприемников подключена к устройству управления интенсивностью светового потока источника света, а остальные фотоприемники подключены к регистрирующему прибору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 462119, кл. G О1 N 21/26, 1975.

2. Патент США h 3234846, кл. G 01 N 21/22, опублик. 1966.

3. Патент СЫА N 3892485, кл, G 01 и 21/22, опублик.1976 (про" тотип).

Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения и предназначено для измерения распределения по размерам частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или газе, а именно для оперативного технологического контроля размеров различных нанопорошков при их производстве, в частности в химической и пищевой промышленности, в фармакологии, биологии и медицине

Изобретение относится к способу определения серной кислоты в присутствии органических кислот, может быть использовано в сульфатцеллкшозном производстве и позволяет повысить избирательность анализа по отношению к щавелевой кислоте

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройству для измерения концентрации взвесей и предназначено для исследования химических и физических, свойств жидких и газообразных веществ с помощью оптических методов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования оптических неоднородностей жидких и газообразных веществ фотоэлектрическими методами
Наверх