RU2334215C1 - Gas medium dust content tester - Google Patents
Gas medium dust content tester Download PDFInfo
- Publication number
- RU2334215C1 RU2334215C1 RU2007103198/28A RU2007103198A RU2334215C1 RU 2334215 C1 RU2334215 C1 RU 2334215C1 RU 2007103198/28 A RU2007103198/28 A RU 2007103198/28A RU 2007103198 A RU2007103198 A RU 2007103198A RU 2334215 C1 RU2334215 C1 RU 2334215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- photodetector
- optically coupled
- dust
- light
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям концентрации и состава взвешенных в газовой среде частиц, и может быть использовано в системах экологического и технологического мониторинга, контроля пылевых выбросов промышленных предприятий и тепловых электростанций.The invention relates to measuring technique, in particular to measuring the concentration and composition of particles suspended in a gaseous medium, and can be used in environmental and technological monitoring systems, dust control of industrial enterprises and thermal power plants.
Загрязняющее воздействие пыли в значительной степени зависит от фракционного состава пыли, а залповые выбросы пыли при отказе очистных фильтров могут привести к аварийным последствиям. Актуальной является задача непрерывного определения фракционного состава и концентрации пыли в широком рабочем диапазоне. При этом дополнительной проблемой, которую необходимо решать, является паразитное оседание пыли на рабочих поверхностях измерителей запыленности, что вносит погрешности в измерения.The polluting effect of dust largely depends on the fractional composition of dust, and volley emissions of dust in the event of a failure of the treatment filters can lead to emergency consequences. The urgent task is to continuously determine the fractional composition and concentration of dust in a wide working range. In this case, an additional problem that needs to be solved is the parasitic settling of dust on the working surfaces of dust meters, which introduces errors in the measurements.
При применении оптических методов для измерения значительных концентраций пыли используются эффекты увеличения ослабления зондирующего оптического излучения, проходящего через пылегазовую смесь, с ростом концентрации пыли. Для измерения малых концентраций обычно используют эффекты рассеяния зондирующего излучения пылегазовым потоком, при этом с ростом концентрации пыли величина измеряемого рассеянного излучения сначала растет, а затем, из-за конкурирующего процесса ослабления, начинает снижаться. Это приводит к неоднозначности измерений с ростом концентрации пыли.When applying optical methods to measure significant dust concentrations, the effects of increasing the attenuation of the probe optical radiation passing through the dust-gas mixture with increasing dust concentration are used. To measure small concentrations, scattering effects of probe radiation by a dust and gas stream are usually used, and with increasing dust concentration, the value of the measured scattered radiation first increases, and then, due to the competing attenuation process, begins to decrease. This leads to ambiguity of measurements with increasing dust concentration.
Индикатрисса рассеянного излучения также зависит от длины волны зондирующего излучения и фракционного состава анализируемого пылегазового потока.The scattered radiation indicatrix also depends on the wavelength of the probe radiation and the fractional composition of the analyzed dust and gas flow.
Решение задачи в заявляемом изобретении достигается при помощи комбинированного одновременного использования оптических эффектов поглощения и рассеяния оптического излучения на частицах пыли, что позволяет устранить неоднозначность результатов измерений рассеянного излучения с ростом концентрации пыли, использовать эти результаты для определения фракционного состава пыли. Используются зависимости изменения величины ослабления и рассеяния излучения с ростом концентрации пыли, а также имеющаяся связь между угловым распределением рассеянного зондирующего излучения, размерами частиц (фракционного состава) и длиной волны излучения. При этом постоянно осуществляется измерение и учет влияния осевшей на световых защитных окнах устройства пыли.The solution of the problem in the claimed invention is achieved by using the combined simultaneous use of optical effects of absorption and scattering of optical radiation on dust particles, which eliminates the ambiguity of the measurement results of scattered radiation with increasing dust concentration, using these results to determine the fractional composition of dust. The dependences of the changes in the attenuation and scattering of radiation with increasing dust concentration are used, as well as the existing relationship between the angular distribution of scattered probe radiation, particle sizes (fractional composition) and radiation wavelength. In this case, the measurement and accounting of the effect of dust settled on the light protective windows of the device are constantly carried out.
Известен оптический пылемер для системы управления проветриванием предприятия (патент России №2210070, G01N 21/59, G01N 21/15, опубл. 2003.08.10). Оптический пылемер содержит источник света, последовательно соединенный и оптически связанный с входом устройства разделения светового потока, первый выход которого последовательно соединен и оптически связан с первым защитным окном, с измерительным каналом, вторым защитным окном и первым входом устройства обработки сигнала; второй выход устройства разделения светового потока последовательно соединен и оптически связан с опорным каналом, который заполнен очищенной от пыли газовой смесью, по своем составу аналогичной отходящим газам конкретного промышленного предприятия, вторым входом устройства обработки сигнала, отличающийся тем, что источник света питается от источника импульсного напряжения, а также дополнительно введено устройство контроля запыленности защитного окна, которое оптически связано с защитным окном в измерительном канале, выход которого является входом для устройства управления, выход которого подключен к устройству обдува, которое осуществляет обдув смотровых окон, также введено устройство контроля температуры, выход которого подключен к входу устройства обработки сигналов, кроме того, для снижения запыления защитных окон введено устройство подогрева смотровых окон, которое связано с нагревательными элементами, расположенными в смотровых окнах.Known optical dust meter for the enterprise ventilation control system (Russian patent No. 220070, G01N 21/59, G01N 21/15, publ. 2003.08.10). The optical dust meter contains a light source connected in series and optically connected to the input of the light flux separation device, the first output of which is connected in series and optically connected to the first protective window, with a measuring channel, the second protective window and the first input of the signal processing device; the second output of the luminous flux separation device is connected in series and optically connected to a reference channel, which is filled with a dust-free gas mixture similar in composition to the exhaust gases of a particular industrial enterprise, the second input of the signal processing device, characterized in that the light source is powered by a pulse voltage source as well as an additional device for controlling the dust content of the protective window, which is optically connected to the protective window in the measuring channel, the output of which o is the input for the control device, the output of which is connected to the blower device that blows the viewing windows, a temperature control device is also introduced, the output of which is connected to the input of the signal processing device, in addition, a heating device for viewing windows is introduced to reduce the dusting of the protective windows, which connected with heating elements located in the viewing windows.
Работа устройства основана на сравнении величины ослабления излучения, прошедшего через измерительный газовоздушный канал с пылью, и излучения, прошедшего через опорный канал с очищенной от пыли газовоздушной средой.The operation of the device is based on comparing the attenuation value of the radiation transmitted through the measuring gas-air channel with dust and the radiation transmitted through the reference channel with the gas-air medium cleaned of dust.
Для очистки стекол применяются электромеханические устройства, подогрев защитных окон.Electromechanical devices, heating of protective windows are used to clean glass.
За счет постоянной очистки защитных стекол, применения опорного измерительного канала устройство обладает повышенной по сравнению с обычными пылемерами на основе эффекта ослабления излучения чувствительностью и точностью измерений.Due to the continuous cleaning of protective glasses, the use of a reference measuring channel, the device has an increased sensitivity and accuracy of measurements in comparison with conventional dust meters based on the effect of attenuation of radiation.
К недостаткам устройства можно отнести невозможность определять фракционный состав пыли, сложную систему контроля и очистки рабочих защитных стекол устройства.The disadvantages of the device include the inability to determine the fractional composition of dust, a complex system for monitoring and cleaning working protective glasses of the device.
Известен оптический пылемер (патент России №2095792, G01N 21/85, опубл. 1997.11.10), содержащий несколько излучателей: первый излучатель, расположенный перед рабочей камерой, формирует измерительный канал и оптически связан с фотоприемником через защитные окна рабочей камеры, второй излучатель расположен за рабочей камерой, формирует контрольный канал и также оптически связан с фотоприемником, третий излучатель расположен внутри устройства за рабочей камерой, формирует дополнительный контрольный канал и оптически связан с фотоприемником через защитное окно, при этом все излучатели выполнены с возможностью поочередного включения.A known optical dust meter (Russian patent No. 2095792, G01N 21/85, publ. 1997.11.10) containing several emitters: the first emitter located in front of the working chamber forms a measuring channel and is optically connected to the photodetector through the protective windows of the working chamber, the second emitter is located behind the working chamber, forms a control channel and is also optically connected to the photodetector, the third emitter is located inside the device behind the working camera, forms an additional control channel and is optically connected to the photodetector through itnoe window, all emitters are configured to alternately turn on.
Снижение погрешности измерений в данном устройстве осуществляется за счет контроля и дальнейшего учета величины паразитного оседания пыли на защитных стеклах электронными методами.Reducing the measurement error in this device is carried out by monitoring and further taking into account the value of parasitic dust deposition on protective glasses by electronic methods.
К недостаткам устройства относится недостаточная чувствительность, невозможность определения фракционного состава пыли. Применение нескольких излучателей вносит погрешность в измерения, так как излучатели имеют разные характеристики дрейфа мощности излучения в зависимости от времени и влияния дестабилизирующих факторов.The disadvantages of the device include insufficient sensitivity, the inability to determine the fractional composition of dust. The use of several emitters introduces an error in the measurements, since emitters have different characteristics of the radiation power drift depending on time and the influence of destabilizing factors.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому измерителю запыленности в газовой среде является устройство для измерения концентрации пыли в газовой среде (патент России №2284502, G01N 15/06, G01N 21/94, опубл. 2006.09.27).The closest in technical essence to the claimed dust meter in a gas environment is a device for measuring the concentration of dust in a gas environment (Russian patent No. 2284502, G01N 15/06, G01N 21/94, publ. 2006.09.27).
Устройство содержит узел осветителя с источником излучения и коллиматором, оптически связанный через защитные световые стекла аспирационного канала, имеющего побудитель расхода, со световой ловушкой, приемный объектив рассеянного излучения анализируемой среды, оптически сопряженный с первым фотоприемником, световод со встроенным регулятором потока излучения, оптически сопряженный с вторым фотоприемником, подключенным встречно-параллельно к первому фотоприемнику, систему обработки сигналов с фотоприемников и устройство отображения информации. Кроме того, световая ловушка снабжена сферическим контрзеркалом, установленным соосно с узлом осветителя и имеющим фокусное расстояние в половину расстояния между ним и выходным зрачком коллиматора. При этом зеркальная отражающая поверхность приемного объектива, установленного соосно с узлом осветителя, выполнена в виде пояса на поверхности круговой бочки, отсеченного двумя плоскостями, перпендикулярными оси бочки и смещенными по отношению к среднему сечению бочки.The device comprises an illuminator assembly with a radiation source and a collimator, optically coupled through protective light glasses of an aspiration channel having a flow inducer, with a light trap, a scattered radiation receiving lens of the analyzed medium, optically coupled to the first photodetector, a fiber with an integrated radiation flux regulator, optically coupled to the second photodetector connected in parallel to the first photodetector, the signal processing system from the photodetectors and the device is displayed I have information. In addition, the light trap is equipped with a spherical counter-mirror mounted coaxially with the illuminator assembly and having a focal length half the distance between it and the exit pupil of the collimator. In this case, the mirror reflecting surface of the receiving lens, mounted coaxially with the illuminator assembly, is made in the form of a belt on the surface of a circular barrel, cut off by two planes perpendicular to the axis of the barrel and offset with respect to the middle section of the barrel.
Введение в устройство приемного объектива, воспринимающего и суммирующего рассеянное частицами пыли зондирующего потока в интервале нескольких углов рассеяния, повысило чувствительность прибора, позволило снизить зависимость отклика прибора от изменений фракционного состава среды. Контроль мощности зондирующего излучения снизил ошибку измерений, возникающую из-за дрейфа характеристик излучателя.The introduction of a receiving lens into the device, which senses and sums the probe stream scattered by dust particles in the interval of several scattering angles, increased the sensitivity of the device and made it possible to reduce the dependence of the response of the device on changes in the fractional composition of the medium. Monitoring the power of the probe radiation has reduced the measurement error arising from the drift of the characteristics of the emitter.
К недостаткам устройства относится ограниченный диапазон определяемой запыленности, так как с ростом концентрации пыли растет неконтролируемая паразитная запыленность световых защитных окон и, соответственно, ошибка определения концентрации пыли, появляется неоднозначность измерения рассеянного излучения, отсутствует возможность измерения параметров фракционного состава пыли.The disadvantages of the device include a limited range of defined dust content, since with an increase in dust concentration, uncontrolled parasitic dustiness of light protective windows increases and, accordingly, the error in determining the dust concentration, ambiguity in the measurement of scattered radiation appears, and there is no possibility of measuring the parameters of the fractional composition of dust.
Техническим результатом, получаемым при использовании заявляемого изобретения, является устранение указанных недостатков. За счет одновременного анализа величины рассеянного и ослабленного пылью излучения, контроля запыленности световых окон расширяется диапазон измеряемых концентраций, уменьшаются ошибки измерения, вызванные осаждением пыли на защитных стеклах. При этом реализуется возможность одновременно с концентрацией определять фракционный состав пыли при одновременном сохранении чувствительности устройства.The technical result obtained by using the claimed invention is the elimination of these disadvantages. Due to the simultaneous analysis of the amount of radiation scattered and attenuated by dust, control of the dust content of the light windows, the range of measured concentrations is expanded, and measurement errors caused by dust deposition on protective glasses are reduced. At the same time, it is possible to simultaneously determine the fractional composition of dust with concentration while maintaining the sensitivity of the device.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения запыленности газовой среды, содержащее узел осветителя с источником излучения и коллиматором, оптически связанный через световые стекла аспирационного канала, имеющего побудитель расхода, с приемным объективом рассеянного излучения анализируемой среды, оптически сопряженный с первым фотоприемником, второй фотоприемник, оптически сопряженный с потоком излучения, систему обработки сигналов с фотоприемников, узел отображения информации, отличается тем, что второй фотоприемник расположен за световым стеклом до аспирационного канала и оптически сопряжен через рассеяние на световом стекле узла осветителя с потоком излучения, а за световым стеклом аспирационного канала введены, по крайней мере, два дополнительных фотоприемника, причем один дополнительный фотоприемник с приемным объективом прошедшего через анализируемую среду излучения расположен на одной оптической оси с узлом осветителя, и другой дополнительный фотоприемник с приемным объективом, оптически сопряженный с рассеянным анализируемой средой излучением, расположен таким образом, что рассеянное излучение попадает на него под бóльшим или меньшим углом, чем на первый фотоприемник рассеянного излучения, а в качестве источника излучения используют полупроводниковый точечный излучатель с возможностью импульсного излучения попеременно на, по крайней мере, не менее двух длинах волн оптического диапазона.The essence of the invention lies in the fact that a device for measuring the dustiness of a gaseous medium, comprising an illuminator assembly with a radiation source and a collimator, optically coupled through the light glasses of an aspiration channel having a flow inducer, to a scattered radiation receiving lens of the analyzed medium, optically coupled to the first photodetector, the second a photodetector optically coupled to the radiation stream, a system for processing signals from photodetectors, an information display unit, characterized in that the second the receiver is located behind the light glass to the aspiration channel and is optically coupled through scattering on the light glass of the illuminator assembly with the radiation flux, and at least two additional photodetectors are introduced behind the light glass of the aspiration channel, and one additional photodetector with a receiving lens of radiation transmitted through the analyzed medium located on the same optical axis with the illuminator assembly, and another additional photodetector with a receiving lens, optically coupled to the diffuse analyzed medium radiation, is located in such a way that the scattered radiation falls on it at a greater or lesser angle than the first photodetector of scattered radiation, and a semiconductor point emitter with the possibility of pulsed radiation alternately at least at least two lengths is used as a radiation source optical wavelengths.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что одновременно анализируется величина рассеянного пылью под разными углами зондирующего излучения разных длин волн и величина ослабления излучения. Так как зондирующее излучение в разные интервалы времени имеет разную длину волны, одновременное измерение сигналов с фотоприемников, соответствующих рассеянию под разными углами и для разных длин волн, позволяет определить фракционный состав и концентрацию пыли. Введение фотоприемника, позволяющего измерять величину поглощения прошедшего излучения, позволяет, с одной стороны, расширить диапазон измерений в сторону больших концентраций, а с другой стороны, устранить неоднозначность определения величины рассеянного излучения в зависимости от концентрации. Второй фотоприемник, оптически сопряженный с излучателем вне аспирационного канала позволяет измерить потери на защитных стеклах, внести соответствующую коррекцию в вычисления и снизить ошибку измерения концентрации пыли.The achievement of the technical result is ensured by simultaneously analyzing the amount of dust scattered by the dust at different angles of the probe radiation of different wavelengths and the amount of attenuation of radiation. Since the probe radiation at different time intervals has a different wavelength, the simultaneous measurement of signals from photodetectors corresponding to scattering at different angles and for different wavelengths makes it possible to determine the fractional composition and concentration of dust. The introduction of a photodetector, which makes it possible to measure the absorption value of transmitted radiation, allows, on the one hand, to expand the measurement range towards higher concentrations, and, on the other hand, to eliminate the ambiguity in determining the amount of scattered radiation depending on the concentration. The second photodetector, which is optically coupled to the emitter outside the suction channel, allows you to measure losses on protective glasses, make appropriate corrections in the calculations and reduce the error in measuring dust concentration.
Автору не известно из источников информации техническое решение, имеющее совокупность признаков, подобную всей совокупности признаков в заявляемой формуле изобретения, и дающее при использовании указанный выше результат.The author does not know from sources of information a technical solution having a combination of features similar to the entire set of features in the claimed claims, and giving the above result when using.
От прототипа предлагаемое устройство отличается наличием новых элементов и связей. Новыми элементами являются дополнительные фотоприемники рассеянного и поглощенного излучения, оптически связанные с зондирующим излучением, фотоприемник рассеянного на защитном стекле излучения, оптически связанный с зондирующим излучением через свободное пространство.The proposed device differs from the prototype in the presence of new elements and connections. New elements are additional photodetectors of scattered and absorbed radiation, optically coupled to probe radiation, a photodetector of radiation scattered on a protective glass, optically coupled to probe radiation through free space.
Кроме того, в предлагаемом устройстве по-новому выполнен источник излучения, работающий в импульсном режиме на нескольких длинах волн оптического диапазона.In addition, in the proposed device, the radiation source operating in a pulsed mode at several wavelengths of the optical range is newly made.
Все это, за счет получения комплексной информации о рассеянном под разными углами и ослабленном прошедшим излучением на нескольких длинах волн уровне запыленности защитных световых окон, приводит к расширению диапазона измерения запыленности, снижению погрешности измерений, дает возможность определять фракционный состав пыли, то есть при использовании изобретения будет достигнут новый результат, обеспечивающий критерий существенности отличий.All this, by obtaining complex information about the dust content of protective light windows scattered at different angles and attenuated by transmitted radiation at several wavelengths, leads to an expansion of the dust measurement range, reduction of measurement error, and makes it possible to determine the fractional composition of dust, that is, when using the invention a new result will be achieved, providing a criterion for the significance of differences.
Увеличение информативности измерений за счет получения данных о фракционном составе пыли, расширение диапазона измерения концентрации пыли, снижение погрешности измерений, наряду с применением малогабаритного полупроводникового источника (светодиода) излучения и фотоприемников (фотодиодов), микропроцессорного блока обработки сигналов позволяет создать малогабаритное устройство, пригодное для работы в промышленных условиях.Increasing the information content of measurements by obtaining data on the fractional composition of dust, expanding the range of measuring dust concentration, reducing the measurement error, along with the use of a small-sized semiconductor source (LED) of radiation and photodetectors (photodiodes), a microprocessor-based signal processing unit allows you to create a small-sized device suitable for operation in industrial conditions.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено из элементов и материалов, выпускаемых промышленностью. Высокая чувствительность и информативность устройства при малых габаритах позволяет использовать устройство в различных областях науки и техники, следовательно, предлагаемое изобретение отвечает критерию промышленной применимости.The proposed device can be made of elements and materials manufactured by the industry. The high sensitivity and information content of the device with small dimensions allows the device to be used in various fields of science and technology, therefore, the present invention meets the criterion of industrial applicability.
На фиг.1 показана структурная схема выполнения варианта заявляемого устройства, при этом устройство, показанное на фиг.1, содержит узел осветителя с источником излучения 1 и коллиматором 2, оптически связанный через световые стекла 3 и 10 аспирационного канала 8, имеющего побудитель расхода 17, с приемным объективом первого фотоприемника 11 рассеянного излучения 9 анализируемой среды, второй фотоприемник 5, оптически сопряженный с потоком излучения 7, содержит систему обработки сигналов 15 с фотоприемников, узел отображения информации 16, при этом второй фотоприемник 5 расположен за световым стеклом 4 до аспирационного канала 8 и оптически сопряжен через рассеяние 6 на световом стекле 3 узла осветителя 1 и 2 с потоком излучения 7, а за световым стеклом 10 аспирационного канала 8 введены, по крайней мере, два дополнительных фотоприемника, причем один дополнительный фотоприемник 13 с приемными объективом прошедшего через анализируемую среду излучения 7, расположенный на одной оптической оси с узлом осветителя 1 и 2, и другой дополнительный фотоприемник 12 с приемным объективом, оптически сопряженный с рассеянным анализируемой средой излучением 9 таким образом, что рассеянное излучение 9 попадает на него под большим или меньшим углом, нежели на первый фотоприемник 11 рассеянного излучения, а в качестве источника излучения 1 используется полупроводниковый точечный излучатель с возможностью импульсного излучения попеременно на, по крайней мере, не менее двух длинах волн оптического диапазона. Фотоприемники 5, 11, 12, 13, излучатель 1, система обработки информации и узел отображения информации связаны электрическими шинами 14.Figure 1 shows a structural diagram of a variant of the inventive device, while the device shown in figure 1, contains a lighter unit with a
Импульсный оптический источник излучения 1, позволяющий излучать на нескольких длинах волн, представляет собой полупроводниковый светодиод, в качестве которого (для трех длин волн) можно использовать, например, светодиод марки EL-67-23 (Everlight). В качестве фотоприемников 5, 11, 12, 13 можно использовать, например, фотодиоды ФД-256 (Россия), которые имеют высокую чувствительность в области оптического диапазона.A pulsed
Фотодиод 5 выполнен таким образом, чтобы его диаграмма угла зрения была оптически связана с рассеянным на защитном стекле 3 излучением 6. Это позволяет контролировать уровень паразитного ослабления излучения на защитных стеклах. За счет малой величины свободного пространства между защитным стеклом 3 и фотоприемником 5 сигнал фотоприемника не имеет паразитной составляющей, связанной с поглощением или рассеянием излучения пылью, содержащейся в анализируемом газовом потоке. Фотодиод 11 с приемным объективом выполнен таким образом, чтобы быть оптически связанным с рассеянным пылью излучением. Фотодиод 12 с приемным объективом выполнен таким образом, чтобы быть оптически связанным с рассеянным пылью излучением под другим, нежели для фотодиода 10, углом. Фотодиод 13 с приемным объективом выполнен таким образом, чтобы быть оптически связанным с зондирующим излучением и лежать с ним на одной оптической оси. Система обработки сигналов 15, выполненная, например, на основе микропроцессора К1881 ВЕ1 (Россия), предназначена для управления работой устройства, проведения необходимых математических вычислений. Узел отображения информации 16 предназначен для визуального отображения фракционного распределения и концентрации пыли. По электрическим шинам 14 подается питание, информационные сигналы, сигналы управления.The photodiode 5 is designed so that its angle of view diagram is optically coupled to radiation 6 scattered on the protective glass 3. This makes it possible to control the level of spurious attenuation of radiation on the protective glasses. Due to the small amount of free space between the protective glass 3 and the photodetector 5, the photodetector signal does not have a parasitic component associated with the absorption or scattering of radiation by dust contained in the analyzed gas stream. The photodiode 11 with a receiving lens is designed so as to be optically coupled to dust scattered radiation. The photodiode 12 with the receiving lens is designed so as to be optically coupled to the dust scattered by the radiation at an angle other than for the photodiode 10. The photodiode 13 with a receiving lens is designed so as to be optically coupled to the probe radiation and lie with it on the same optical axis. The signal processing system 15, made, for example, on the basis of the microprocessor K1881 BE1 (Russia), is designed to control the operation of the device, to carry out the necessary mathematical calculations. The node display information 16 is designed to visually display the fractional distribution and concentration of dust. On the electric bus 14 is supplied with power, information signals, control signals.
На фиг.2 показано изменение величины сигнала на фотоприемниках в зависимости от концентрации пыли. По оси абсцисс отложена относительная концентрация пыли, по оси ординат - относительная величина изменения сигналов фотоприемников ослабленного (штриховая линия) и рассеянного излучения (непрерывная линия). За счет конкурирующих физических процессов рассеяния и ослабления величина измеряемого рассеянного излучения может иметь двузначное значение - одинаковое для малых и для больших концентраций.Figure 2 shows the change in the magnitude of the signal at the photodetectors depending on the concentration of dust. The relative dust concentration is plotted on the abscissa axis, and the relative magnitude of the change in the signals of the photodetectors of the attenuated (dashed line) and scattered radiation (continuous line) is plotted on the abscissa axis. Due to competing physical processes of scattering and attenuation, the value of the measured scattered radiation can have a two-digit value - the same for small and large concentrations.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Порождаемое излучателем 1 попеременно на разных длинах волн импульсное оптическое излучение 7 через оптическую систему 2, защитное стекло 3 проходит через аспирационный канал 8, где частично рассеивается и поглощается пылью, содержащейся в среде. Рассеянное под разными углами излучение 9 попадает через защитное световое стекло 10 на фотоприемники рассеянного излучения 11 и 12, имеющие собственные оптические системы. Также прошедшее через аспирационный канал 8 излучение 7 попадает на фотоприемник сигнала поглощения 13 (с собственной оптической системой), лежащий на оптической оси излучения 7. Часть 6 оптического излучения рассеивается в разные стороны на защитном стекле 3 и попадает на фотоприемник 5 через защитное стекло 4. Сигналы управления, питания, а также информационные сигналы с системы обработки сигналов 15 и фотоприемников циркулируют по электрическим шинам 14, и с системы обработки сигналов 15 вычисленные значения концентрации и параметров фракционного состава пыли передаются на узел отображения информации 16, где отображаются и считываются оператором. В системе обработки сигналов 15 вычисляются отношения сигналов с фото приемников 11 и 12 рассеянного излучения на разных длинах волн зондирующего излучения. Эти отношения определяются параметрами фракционного состава пыли. Измерение отношения величин рассеяния под разными углами (не менее двух) позволяет определить максимум фракционного распределения пыли, измерение этого отношения на разных длинах волн (не менее двух) позволяет определить ширину распределения [П.Райст. Аэрозоли. М.: Мир, 1987 г.]. Увеличение числа фотоприемников рассеянного излучения, а также числа анализируемых длин волн излучения позволяет уточнить второстепенные параметры фракционного состава. Сигнал с фотоприемника 5, определяющийся излучением, рассеянным осевшей пылью на защитном стекле 3 и прошедшим через осевшую пыль на защитном стекле 4, позволяет ввести поправки при расчете величин рассеяния и ослабления излучения анализируемой средой. При помощи побудителя расхода 17 анализируемая на содержание пыли газовая смесь подается в аспирационный канал 8.Generated by the
С ростом концентрации пыли (фиг.2) сигнал фотоприемников рассеянного излучения сначала растет, но затем за счет поглощения начинает уменьшаться, что приводит к неоднозначности показаний. В заявляемом изобретении неоднозначность устраняется за счет измерения монотонно изменяющегося сигнала с фотоприемника сигнала ослабления, что позволяет определить, на какой ветви зависимости величины рассеяния - возрастающей или падающей - происходит работа.With increasing dust concentration (Fig. 2), the signal of the photodetectors of scattered radiation first increases, but then begins to decrease due to absorption, which leads to ambiguity in the readings. In the claimed invention, the ambiguity is eliminated by measuring a monotonically varying signal from the photodetector of the attenuation signal, which allows you to determine on which branch of the dependence of the scattering value - increasing or falling - the work occurs.
Вся совокупность признаков позволяет при сохранении чувствительности устройства снизить погрешность измерений концентрации пыли, расширить диапазон измеряемых концентраций, получать информацию о фракционном составе пыли, а применение малогабаритного полупроводникового излучателя (светодиода) и фотоприемников (фотодиода), микропроцессорного блока обработки сигналов позволяет создать малогабаритное устройство, пригодное для работы в промышленных условиях.The entire set of features, while maintaining the sensitivity of the device, reduces the error in measuring dust concentration, expanding the range of measured concentrations, obtaining information on the fractional composition of dust, and the use of a small-sized semiconductor emitter (LED) and photodetectors (photodiode), a microprocessor-based signal processing unit allows you to create a small-sized device suitable for work in industrial conditions.
Изобретение найдет применение для информативного анализа широкого класса различных видов запыленности.The invention will find application for an informative analysis of a wide class of various types of dust.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007103198/28A RU2334215C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Gas medium dust content tester |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007103198/28A RU2334215C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Gas medium dust content tester |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2334215C1 true RU2334215C1 (en) | 2008-09-20 |
Family
ID=39868081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007103198/28A RU2334215C1 (en) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | Gas medium dust content tester |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2334215C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525605C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-08-20 | Вячеслав Геннадьевич Певгов | Method and apparatus for optical measurement of distribution of size and concentration of dispersed particles in liquids and gases using single-element and matrix laser radiation photodetectors |
| CN107144507A (en) * | 2017-07-10 | 2017-09-08 | 西石（厦门）科技有限公司 | One kind can self-alignment double light path dust concentration tester |
-
2007
- 2007-01-29 RU RU2007103198/28A patent/RU2334215C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525605C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-08-20 | Вячеслав Геннадьевич Певгов | Method and apparatus for optical measurement of distribution of size and concentration of dispersed particles in liquids and gases using single-element and matrix laser radiation photodetectors |
| CN107144507A (en) * | 2017-07-10 | 2017-09-08 | 西石（厦门）科技有限公司 | One kind can self-alignment double light path dust concentration tester |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2430465B1 (en) | Particulate detection and calibration of sensors | |
| US10359364B2 (en) | Hybrid spectrophotometer with variable optical path length sampling cell and method of using same | |
| EP0480753B1 (en) | Optical analytical instrument and method | |
| US3713743A (en) | Forward scatter optical turbidimeter apparatus | |
| US8013995B2 (en) | Method and apparatus for determining size and composition of a particulate matter in a fume flow | |
| JPS5847657B2 (en) | Ryu Taibun Sekiki | |
| US7830510B2 (en) | Apparatus for high-accuracy fiber counting in air | |
| RU2510497C1 (en) | Optical dust meter | |
| RU2334215C1 (en) | Gas medium dust content tester | |
| SE439544B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING A INGREDIENT IN A MEDIUM | |
| GB2391307A (en) | Self-cleaning optical sensor | |
| RU2210070C2 (en) | Optical dust meter in system for controlling ventilation of industrial rooms | |
| RU159104U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF AEROSOL FLOWS PARAMETERS | |
| US7139075B2 (en) | Method and apparatus for measuring the size distribution and concentration of particles in a fluid | |
| RU2770149C1 (en) | Method for monitoring dust content parameters | |
| Kugeiko | Spectral nephelometric method for the determination of the meteorological optical range | |
| RU2284502C1 (en) | Device for measuring concentration of dust in gas | |
| RU2768513C1 (en) | Optical dust meter | |
| RU212804U1 (en) | Device for automatic control of parameters of aerosol emissions | |
| RU2763687C1 (en) | Dust control method | |
| RU2691978C1 (en) | Optical dust meter | |
| RU2071056C1 (en) | Device for assaying milk and dairy products for content of fat and protein | |
| Kramer et al. | Process-compatible analytical instrument based on optical absorption | |
| US20230375468A1 (en) | Multi-monochromatic light source system for slope spectroscopy | |
| EP3502658A1 (en) | Apparatus for determining properties of a sample stream |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110130 |