CS197686B1

CS197686B1 - Equipment for continuous measurement of air pollution

Info

Publication number: CS197686B1
Application number: CS719077A
Authority: CS
Inventors: Veroslav Sir; Bretislav Nedbalek; Josef Pecen
Original assignee: Veroslav Sir; Bretislav Nedbalek; Josef Pecen
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1980-05-30

Abstract

Vynález se týká zařízení k průběžnému měření znečištění ovzduší fotoélektriokou metodou. Je známo, že k průběžnému měření znečistění ovzduší se převážně využívá absorpce světla prachovými částicemi v kontrolovaném prostoru mezi zdrojem světla a íotosnímačem, s tím, že pro kompenzaci rušivých vlivů na výsledek měření se často používá .pro osvětlení týmž zdrojem téhož nebo dalšího kompenzačního fotosnímače čisté, bezprašné cesty. Přesto u těchto zařízení dochází k samovolnému posunu nuly, způsobovanému mikrodeformacemi soridy, vlákna žárovky a fluktuacemi různě teplého vzduchu v sondě. Dále citlivost aparatury na hmotnost prachu v jednotce objemu vzduchu závisí na druhu prachových částic v kontrolovaném prostoru. Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením k průběžnému měření znečištění ovzduší podle vynálezu. Zařízení k průběžnému měření znečistění ovzduší sestává z tělesa, v němž je upraven Vtokový a výtokový kanál pro transport měřeného ovzduší a v němž je umístěn zdroj proměnného světelného toku v zorném úhlu prvního fotoelektrického měniče. Podstatou vynálezu je skutečnost, že v tělese je umístěn druhý fotoeldktrický měnič, jehož zorný úhel leží mimo zdroj proměnného světelného toku, a oba fotoelektrické měniče jsou zapojeny do vyhodnocovacího obvodu. Dále je podle vynálezu výhodné, jestliže je zdroj proměnného světelného toku vytvořen zdrojem světla a rotační clonou připojenou na motor. Fotoelektrické měniče jsou ve vyhodnocovacím obvodu zapojeny do děliče napájeného stejnosměrným napětím a střed děliče je vyveden přes oddělovací kondenzátor. Zařízeni pro průběžné měření znečistění ovzduší podle vynálezu, zejména pevnými částicemi, je vhodné především pro použití v prašných provozech pro spolehlivou kontrolu zdraví nebezpečných prašných, event. jiných znečisťujících koncentrací. Citlivost je dostatečná a je minimálně závislá na druhu nečistot. Stálost nulového újdaje odpovídajícího, čistému vzduchu v kontrolovaném prostředí je dostatečná. Vynález je blíže objasněn na příkladech provedení, s pomocí přiložených výkresů, kde značí: obr. 1 uspořádání sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší v příkladu provedení podle vynálezu; obr. 2 uspořádání sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší v příkladu provedení podle vynálezu; obr. 3 další uspořádání sondy a obr. 4 elektrické spojení fotoelektrických měničů. V tělese 10 sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší, znázorněné v příkladovém provedení na obr. 1 a 2, je umístěn zdroj světla 7. Dále je zde umístěn motor 8 pro pohon rotační clony 6. Rotační clona 6 je určena pro přerušování svazku paprsků 5 a současně též. pro transport vyšetřovaného vzduchu 4 sondou. Vyšetřovaný vzduch 4 proudí do tělesa 10 sondy vtokovými kanály 9 a opouští těleso 10 výtokovým) kanály 11. Přerušovaný svazek paprsků 5 rotační clonou 6, vycházející ze světelného zdroje 7, dopadá po zeslabení vyšetřovaným prostředím na první fotoelektrický měnič 2. Na druhý fotoelektrický měnič 1 je soustřeďováno rozptýlené světlo 3 nečistotami ze svazku paprsků 5. Na obr. 4 je v příkladovém provedení znázorněno elektrické zapojení pasivních fotoelektrických měničů 1, 2. Fotoelektrické měniče 1, 2 jsou zapojeny do série a připojeny ke zdroji elektrické energie, tak, že vytvářejí dělič. Protože například zvýšení obsahu nečistot ve vyšetřovaném prostředí sondy má za následek zvýšení osvětlení druhého fotoelektrického měniče 1 a snížení osvětlení prvního fotioelektrického měniče 2, způsobí tyto změny posun elektrického potenciálu středu děliče. Vzhledem k tomu, že k prosvětlování vyšetřovaného prostředí je použito proměnného nebo přerušovaného světla, mají změny elektrického potenciálu střídavý, event. obdélníkový charakter. K oddělení této střídavé, event. obdélníkové složky, jež je užitečným signálem s informací o obsahu nečistot ve vzduchu, od stejnosměrné složky je použito oddělovacího kondenzátoru 12. Při případném použití dvou aktivních fotoelektrických měničů 1, 2, takových, které mění přímo energii světla v elektrickou energii, je výhodné jejich zapojení tak, aby výsledné napětí bylo rozdílem napětí obou fotoelektrických měničů 1, 2. Přerušovaného, event. sinusově proměnného osvětlení vyšetřovaného prostředí se nemusí dosahovat rotační clonou 6, ale i jiným známým způsobem. K popsaným elektrickým obvodům fotoelektrických měničů 1, 2 lze připojit elektronickou vyhodnocovací síť, která svými výstupy může ovládat indikační, registrační nebo spínací zařízení. Na obr. 3 je naznačena další varianta příkladu provedení podle obr. 1 a 2, pouze s tím rozdílem, že vyšetřovaný vzduch 4 je tělesem 10 sondy veden přímým směrem. Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem. Vyšetřovaný vzduch 4, který proudí tělesem 10 sondy, je pr.osvětlován přerušovaným svazkem paprsků 5, vytvořeným například zdrojem 7 a rotační clonou 6. Z tohoto přerušovaného svazku paprsků 5 je na fotoelektrioký měnič 1 soustřeďováno světlo rozptýlené nečistotami a na první fotoelektrioký měnič 2 dopadá světlo zeslabené rovněž nečistotami obsaženými ve vyšetřovaném vzduchu 4. Jsou-li jako fotoelektrické měniče 1 a 2 použity například fotoodipory, jež jsou zapojeny podíe obr. 3 a popsaným způsobem k napájecímu zdroji, takže vytvářejí dělič, je potom střídavá složka napětí mezi středem děliče a jedním pólem napájecího zdroje obrazem znečištění vzduchu v prostoru svazku paprsků 5. Zařízení podle vynálezu lze využít pro signalizaci nebo přímé řízení koncentrace prachových částí v ovzduší na pracovištích, kde dochází k ohrožení zdraví pracujících.The invention relates to a device for continuous measurement of air pollution by the photoelectric method. It is known that for continuous measurement of air pollution, light absorption by dust particles in the controlled space between the light source and the photosensor is mainly used, with the proviso that to compensate for disturbing influences on the measurement result, a clean, dust-free path is often used for illumination by the same source of the same or another compensation photosensor. Nevertheless, in these devices, a spontaneous zero shift occurs, caused by microdeformations of the soride, the filament of the light bulb and fluctuations of differently warm air in the probe. Furthermore, the sensitivity of the apparatus to the mass of dust in a unit volume of air depends on the type of dust particles in the controlled space. The above-mentioned shortcomings are eliminated by the device for continuous measurement of air pollution according to the invention. The device for continuous measurement of air pollution consists of a body in which the inlet and outlet channels for transporting the measured air are arranged and in which the source of variable light flux is located in the viewing angle of the first photoelectric converter. The essence of the invention is the fact that the body is located a second photoelectric converter, the viewing angle of which lies outside the source of variable light flux, and both photoelectric converters are connected to the evaluation circuit. Furthermore, according to the invention, it is advantageous if the source of variable light flux is formed by a light source and a rotary diaphragm connected to a motor. The photoelectric converters are connected in the evaluation circuit to a divider powered by direct voltage and the center of the divider is led out through a separating capacitor. The device for continuous measurement of air pollution according to the invention, especially by solid particles, is suitable primarily for use in dusty operations for reliable control of health-hazardous dust, or other pollutant concentrations. The sensitivity is sufficient and is minimally dependent on the type of impurities. The stability of the zero loss corresponding to clean air in the controlled environment is sufficient. The invention is explained in more detail on the examples of embodiments, with the help of the attached drawings, where the following are indicated: Fig. 1 the arrangement of the probe of the photoelectric apparatus for continuous measurement of air pollution in an example of embodiment according to the invention; Fig. 2 the arrangement of the probe of the photoelectric apparatus for continuous measurement of air pollution in an example of embodiment according to the invention; Fig. 3 another arrangement of the probe and Fig. 4 the electrical connection of the photoelectric converters. In the body 10 of the probe of the photoelectric apparatus for continuous measurement of air pollution, shown in the example of embodiment in Figs. 1 and 2, a light source 7 is located. Furthermore, a motor 8 is located here for driving the rotary diaphragm 6. The rotary diaphragm 6 is intended for interrupting the beam of rays 5 and at the same time. for transporting the examined air 4 by the probe. The air being examined 4 flows into the probe body 10 through the inlet channels 9 and leaves the body 10 through the outlet channels 11. The interrupted beam of rays 5 through the rotating diaphragm 6, coming from the light source 7, after being attenuated by the examined medium, falls on the first photoelectric converter 2. The scattered light 3 by impurities from the beam of rays 5 is focused on the second photoelectric converter 1. Fig. 4 shows the electrical connection of the passive photoelectric converters 1, 2 in an exemplary embodiment. The photoelectric converters 1, 2 are connected in series and connected to a source of electrical energy, so that they form a divider. Since, for example, an increase in the content of impurities in the examined probe medium results in an increase in the illumination of the second photoelectric converter 1 and a decrease in the illumination of the first photoelectric converter 2, these changes cause a shift in the electric potential of the center of the divider. Since variable or intermittent light is used to illuminate the examined environment, the changes in the electric potential have an alternating or rectangular character. To separate this alternating or rectangular component, which is a useful signal with information about the content of impurities in the air, from the direct current component, a separating capacitor 12 is used. When using two active photoelectric converters 1, 2, such as those that directly convert light energy into electrical energy, it is advantageous to connect them so that the resulting voltage is the difference in voltage between the two photoelectric converters 1, 2. Interrupted or sinusoidally variable illumination of the examined environment does not have to be achieved by a rotating shutter 6, but also in another known way. An electronic evaluation network can be connected to the described electrical circuits of the photoelectric converters 1, 2, which can control an indication, registration or switching device with its outputs. Fig. 3 shows another variant of the embodiment according to Figs. 1 and 2, with the only difference that the examined air 4 is guided in a straight direction by the probe body 10. The device according to the invention operates in the following way. The examined air 4, which flows through the probe body 10, is illuminated by an intermittent beam of rays 5, formed, for example, by a source 7 and a rotating diaphragm 6. From this intermittent beam of rays 5, light scattered by impurities is focused on the photoelectric converter 1, and light attenuated by impurities contained in the examined air 4 falls on the first photoelectric converter 2. If, for example, photoresistors are used as photoelectric converters 1 and 2, which are connected to the power supply according to Fig. 3 and in the described manner, so that they form a divider, then the alternating voltage component between the center of the divider and one pole of the power supply is an image of air pollution in the space of the beam of rays 5. The device according to the invention can be used for signaling or direct control of the concentration of dust particles in the air in workplaces where the health of workers is at risk.

Description

Vynález se týká zařízení k průběžnému měření znečištění ovzduší fotoélektriokou metodou.The invention relates to a device for the continuous measurement of air pollution by the photoelectric method.

Je známo, že k průběžnému měření znečistění ovzduší se převážně využívá absorpce světla prachovými částicemi v kontrolovaném prostoru mezi zdrojem světla a íotosnímačem, s tím, že pro kompenzaci rušivých vlivů na výsledek měření se často používá .pro osvětlení týmž zdrojem téhož nebo dalšího kompenzačního fotosnímače čisté, bezprašné cesty. Přesto u těchto zařízení dochází k samovolnému posunu nuly, způsobovanému mikrodeformacemi soridy, vlákna žárovky a fluktuacemi různě teplého vzduchu v sondě. Dále citlivost aparatury na hmotnost prachu v jednotce objemu vzduchu závisí na druhu prachových částic v kontrolovaném prostoru.It is known that the continuous measurement of air pollution is predominantly utilized by light absorption by dust particles in the controlled area between the light source and the photoconductor, and is often used to illuminate with the same source or another compensating photoconductor to compensate for interference. , dustless roads. However, these devices cause a zero-shift, caused by microdeformations of the soride, the bulb filament, and fluctuations in the temperature of the air in the probe. Furthermore, the sensitivity of the apparatus to the weight of the dust in the air volume unit depends on the type of dust particles in the controlled area.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením k průběžnému měření znečištění ovzduší podle vynálezu.The above-mentioned drawbacks are overcome by the device for continuously measuring air pollution according to the invention.

Zařízení k průběžnému měření znečistění ovzduší sestává z tělesa, v němž je upraven Vtokový a výtokový kanál pro transport měřeného ovzduší a v němž je umístěn zdroj proměnného světelného toku v zorném úhlu prvního fotoelektrického měniče. Podstatou vynálezu je skutečnost, že v tělese je umístěn druhý fotoeldktrický měnič, jehož zorný úhel leží mimo zdroj proměnného světelného toku, a oba fotoelektrické měniče jsou zapojeny do vyhodnocovacího obvodu.The device for continuous measurement of air pollution consists of a body in which the inlet and outlet channel for transporting the measured air is arranged and in which the source of variable luminous flux is located at the angle of view of the first photoelectric transducer. It is an object of the invention that a second photoelectric transducer is situated in the housing, the viewing angle of which lies outside the variable luminous flux source, and both photoelectric transducers are connected to an evaluation circuit.

Dále je podle vynálezu výhodné, jestliže je zdroj proměnného světelného toku vytvořen zdrojem světla a rotační clonou připojenou na motor.It is furthermore advantageous according to the invention if the variable luminous flux source is formed by a light source and a rotary orifice connected to the motor.

Fotoelektrické měniče jsou ve vyhodnocovacím obvodu zapojeny do děliče napájeného stejnosměrným napětím a střed děliče je vyveden přes oddělovací kondenzátor.The photoelectric converters in the evaluation circuit are connected to a DC-powered divider and the center of the divider is led through a decoupling capacitor.

Zařízeni pro průběžné měření znečistění ovzduší podle vynálezu, zejména pevnými částicemi, je vhodné především pro použití v prašných provozech pro spolehlivou kontrolu zdraví nebezpečných prašných, event. jiných znečisťujících koncentrací. Citlivost je dostatečná a je minimálně závislá na druhu nečistot. Stálost nulového újdaje odpovídajícího, čistému vzduchu v kontrolovaném prostředí je dostatečná.The device for continuous measurement of air pollution according to the invention, in particular by particulate matter, is particularly suitable for use in dusty plants for reliable control of hazardous dusty, possibly dusty, and / or dusty plants. other pollutant concentrations. Sensitivity is sufficient and at least depends on the type of impurities. The stability of zero deterioration corresponding to clean air in the controlled environment is sufficient.

Vynález je blíže objasněn na příkladech provedení, s pomocí přiložených výkresů, kde značí:The invention is illustrated in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

obr. 1 uspořádání sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší v příkladu provedení podle vynálezu;FIG. 1 shows a probe configuration of a photoelectric apparatus for continuously measuring air pollution in an exemplary embodiment of the invention;

obr. 2 uspořádání sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší v příkladu provedení podle vynálezu ;FIG. 2 shows a configuration of a probe of a photoelectric apparatus for continuously measuring air pollution in an exemplary embodiment of the invention;

obr. 3 další uspořádání sondy a obr. 4 elektrické spojení fotoelektrických měničů. ·FIG. 3 shows a further arrangement of the probe; and FIG. 4 shows the electrical connection of the photoelectric transducers. ·

9 7 6 8 69 7 6 8 7

V tělese 10 sondy fotoelektrické aparatury pro průběžné měření znečistění ovzduší, znázorněné v příkladovém provedení na obr. 1 a 2, je umístěn zdroj světla 7. Dále je zde umístěn motor 8 pro pohon rotační clony 6. Rotační clona 6 je určena pro přerušování svazku paprsků 5 a současně též. pro transport vyšetřovaného vzduchu 4 sondou. Vyšetřovaný vzduch 4 proudí do tělesa 10 sondy vtokovými kanály 9 a opouští těleso 10 výtokovým) kanály 11. Přerušovaný svazek paprsků 5 rotační clonou 6, vycházející ze světelného zdroje 7, dopadá po zeslabení vyšetřovaným prostředím na první fotoelektrický měnič 2. Na druhý fotoelektrický měnič 1 je soustřeďováno rozptýlené světlo 3 nečistotami ze svazku paprsků 5. Na obr. 4 je v příkladovém provedení znázorněno elektrické zapojení pasivních fotoelektrických měničů 1, 2. Fotoelektrické měniče 1, 2 jsou zapojeny do série a připojeny ke zdroji elektrické energie, tak, že vytvářejí dělič. Protože například zvýšení obsahu nečistot ve vyšetřovaném prostředí sondy má za následek zvýšení osvětlení druhého fotoelektrického měniče 1 a snížení osvětlení prvního fotioelektrického měniče 2, způsobí tyto změny posun elektrického potenciálu středu děliče. Vzhledem k tomu, že k prosvětlování vyšetřovaného prostředí je použito proměnného nebo přerušovaného světla, mají změny elektrického potenciálu střídavý, event. obdélníkový charakter. K oddělení této střídavé, event. obdélníkové složky, jež je užitečným signálem s informací o obsahu nečistot ve vzduchu, od stejnosměrné složky je použito oddělovacího kondenzátoru 12. Při případném použití dvou aktivních fotoelektrických měničů 1, 2, takových, které mění přímo energii světla v elektrickou energii, je výhodné jejich zapojení tak, aby výsledné napětí bylo rozdílem napětí obou fotoelektrických měničů 1, 2. Přerušovaného, event. sinusově proměnného osvětlení vyšetřovaného prostředí se nemusí dosahovat rotační clonou 6, ale i jiným známým způsobem. K popsaným elektrickým obvodům fotoelektrických měničů 1, 2 lze připojit elektronickou vyhodnocovací síť, která svými výstupy může ovládat indikační, registrační nebo spínací zařízení.A light source 7 is located in the probe body 10 for the continuous measurement of air pollution shown in the exemplary embodiment of Figs. 1 and 2. In addition, there is a motor 8 for driving the rotary orifice 6. The rotary orifice 6 is designed to interrupt the beam 5 and also. for transport of examined air by 4 probe. The air to be examined 4 flows into the probe body 10 through the inlet channels 9 and exits the body 10 through the outlet channels 11. The intermittent beam 5 by the rotating orifice 6 coming from the light source 7 falls on the first photoelectric transducer 2 after attenuation. In Fig. 4, the electrical connection of the passive photoelectric transducers 1, 2 is shown in an exemplary embodiment. The photoelectric transducers 1, 2 are connected in series and connected to a power source to form a divider . For example, since increasing the impurities in the probe environment under investigation results in increased illumination of the second photoelectric transducer 1 and a decrease in illumination of the first photioelectric transducer 2, these changes cause a shift in the electrical potential of the center of the divider. Since variable or intermittent light is used to illuminate the examined environment, changes in the electrical potential have alternating or alternating light. rectangular character. To separate this alternate, event. a rectangular component, which is a useful signal with information about the content of impurities in the air, from the DC component is used a decoupling capacitor 12. If two active photoelectric converters 1, 2, which convert directly the light energy into electrical energy, are advantageous so that the resulting voltage is the difference of voltage of both photoelectric converters 1, 2. the sinusoidal variable illumination of the examined environment need not be achieved by the rotary orifice 6, but also in another known way. An electronic evaluation network can be connected to the described electrical circuits of the photoelectric transducers 1, 2, which, by means of its outputs, can control indication, registration or switching devices.

Na obr. 3 je naznačena další varianta příkladu provedení podle obr. 1 a 2, pouze s tím rozdílem, že vyšetřovaný vzduch 4 je tělesem 10 sondy veden přímým směrem.Fig. 3 shows another variant of the embodiment according to Figs. 1 and 2, with the only difference that the air to be examined 4 is guided in the direct direction by the probe body 10.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem. Vyšetřovaný vzduch 4, který proudí tělesem 10 sondy, je pr.osvětlován přerušovaným svazkem paprsků 5, vytvořeným například zdrojem 7 a rotační clonou 6. Z tohoto přerušovaného svazku paprsků 5 je na fotoelektrioký měnič 1 soustřeďováno světlo rozptýlené nečistotami a na první fotoelektrioký měnič 2 dopadá světlo zeslabené rovněž nečistotami obsaženými ve vyšetřovaném vzduchu 4.The device according to the invention operates as follows. The air to be examined 4, which flows through the probe body 10, is illuminated by an intermittent beam 5, formed, for example, by a source 7 and a rotary orifice 6. light attenuated also by impurities contained in the examined air 4.

Jsou-li jako fotoelektrické měniče 1 a 2 použity například fotoodipory, jež jsou zapojeny podíe obr. 3 a popsaným způsobem k napájecímu zdroji, takže vytvářejí dělič, je potom střídavá složka napětí mezi středem děliče a jedním pólem napájecího zdroje obrazem znečištění vzduchu v prostoru svazku paprsků 5.If, for example, photodiptors 1 and 2 are used as photoelectric transducers 1, which are connected in accordance with FIG. 3 to the power supply as described above to form a divider, then the alternating voltage component between the center of the divider and one pole of the power supply is rays 5.

Zařízení podle vynálezu lze využít pro signalizaci nebo přímé řízení koncentrace prachových částí v ovzduší na pracovištích, kde dochází k ohrožení zdraví pracujících.The device according to the invention can be used for signaling or direct control of the concentration of dust particles in the atmosphere at workplaces where the health of workers is endangered.

Claims

SUBJECT

An apparatus for continuously measuring air pollution, comprising a body in which an inlet and outlet channel is provided for transporting the air to be measured and in which a variable luminous flux source is arranged at an angle of view of the first photoelectric transducer; 10) a second photoelectric transducer (1), whose viewing angle lies outside the variable luminous flux source, is located, and both photoelectric transducers (1 and 2) are connected. to the evaluation circuit.

OF THE INVENTION

Device according to claim 2, characterized in that the variable luminous flux source is formed by a light source (7) and a rotary screen (6) connected to the motor (8).

Device according to claim 1, characterized in that the photoelectric transducer (1, 2) is connected in the evaluation circuit to a DC-powered divider and the center of the divider is led through a decoupling capacitor (12).