ES2902406T3 - Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión - Google Patents

Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión Download PDF

Info

Publication number
ES2902406T3
ES2902406T3 ES17719643T ES17719643T ES2902406T3 ES 2902406 T3 ES2902406 T3 ES 2902406T3 ES 17719643 T ES17719643 T ES 17719643T ES 17719643 T ES17719643 T ES 17719643T ES 2902406 T3 ES2902406 T3 ES 2902406T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
light
sensor
scattered
medium
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17719643T
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Plöckl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sintrol Oy
Original Assignee
Sintrol Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sintrol Oy filed Critical Sintrol Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2902406T3 publication Critical patent/ES2902406T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211Investigating a scatter or diffraction pattern
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Método para medir las propiedades de las partículas contenidas en un medio basándose en la dispersión de un rayo (2) de luz que se desplaza a través del medio en una zona (4) de dispersión, caracterizado por - guiar el rayo (2) de luz a través de la zona (4) de dispersión más de una vez, mediante lo cual se dispersa una parte de la luz, - medir la luz (5) dispersada usando un sensor (6), y - medir la luz no dispersada usando el mismo sensor (6), en el que la intensidad de la luz no dispersada se reduce para medirse usando el mismo sensor que la luz dispersada.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión
Campo
La presente invención se refiere a un método según el preámbulo de la reivindicación 1, a un dispositivo de medición según el preámbulo de la reivindicación 9 y a un conducto de medición según el preámbulo de la reivindicación 15.
Antecedentes
El campo del método según la invención es el estudio de las propiedades de las partículas en un medio, tal como un gas o un líquido. El campo del dispositivo según la invención es el estudio de las propiedades de las partículas contenidas como partículas de sólidos en gases, tales como gases de combustión. El dispositivo según la invención también es adecuado para estudiar las propiedades de las partículas de gases relativamente limpios, tales como el aire de una sala blanca y de trabajo.
Las propiedades de las partículas en gases y líquidos generalmente se miden observando la dispersión de un rayo de luz cuando se desplaza a través de un medio. Cuando se estudian gases de combustión, el dispositivo de medición generalmente se ubica en un conducto de humos, por lo que las partículas pasan por la zona de medición que es propensa a desalinearse y, por tanto, puede dar lugar a mediciones inexactas. Generalmente se usa un láser como fuente de luz cuando se forma el rayo de luz.
Se producen problemas por la contaminación del dispositivo de medición por impurezas y humedad en el gas de combustión. La contaminación de los elementos ópticos provoca variaciones en la intensidad de la luz. Debido a la contaminación, se requiere una compensación para lograr los resultados de medición correctos. Se han realizado intentos para impedir la contaminación de los elementos ópticos guiando el rayo de luz hacia el gas de combustión y alejándolo de él a través de una abertura, desde la cual se sopla un gas limpio, tal como aire, para que fluya alejándose de los elementos ópticos y de ese modo evite que los gases de combustión se encuentren con el elemento. Esta disposición pone en peligro la precisión de la medición, porque el gas limpio soplado diluye el gas de combustión y provoca refracciones no deseadas provocadas por el aire de purga, las capas de gas de combustión y los gradientes de temperatura.
Un láser produce luz monocromática, cuyo ángulo de dispersión depende de la longitud de onda de la luz. La longitud de onda de la luz producida por un láser depende de la temperatura. Además, la intensidad de la luz producida por un láser depende de la fuente de luz y de la temperatura de los componentes electrónicos. Por tanto, es necesario una compensación de temperatura. El ángulo de dispersión y la intensidad de la luz monocromática producida por un láser cambia a medida que cambia el tamaño de las partículas. Tanto la longitud de onda de la luz dispersada como la intensidad de la luz dependen del tamaño y del color y, por tanto, de la reflectividad de las partículas.
Se conoce el estudio de las partículas contenidas en un medio usando como fuente de luz una fuente de luz que emite varias longitudes de onda, por ejemplo, una fuente de luz LED (diodo emisor de luz) que emite luz blanca. Como la luz emitida por la fuente de luz contiene varias longitudes de onda, la longitud de onda de la luz dispersada por las partículas no dependerá significativamente del tamaño de las partículas.
De los fenómenos físicos mencionados anteriormente se deduce que pueden medirse, decidirse y calcularse diversos datos basándose en la intensidad, el ángulo de dispersión y la longitud de onda de la luz dispersada a partir de las partículas en un medio. Por ejemplo, es posible determinar la concentración de las partículas, el tamaño de las partículas y el número de partículas.
Un dispositivo de medición de partículas convencional, que se ubica en un conducto de humos y usa un láser como fuente de luz, es grande y pesado. Requiere acceso para mantenimiento y limpieza. La técnica está representada por la publicación de patente US 4.024.407. El documento US4676641 se refiere a un método para medir propiedades de las partículas contenidas en un medio. Además de las mediciones de dispersión, pueden realizarse mediciones de referencia directamente desde la fuente de luz usando por ejemplo una fibra óptica. Los documentos EP 1969997 y EP 0768521 dan a conocer métodos y dispositivos de medición basados en la absorción de luz para la medición de gases. Los documentos también dan a conocer modos de ampliar la trayectoria de la luz para potenciar la absorción e impedir que la luz dispersada entre en el sensor de absorción. Se conoce el hecho de colocar el dispositivo de medición en un conducto de humos de pequeñas dimensiones, un conducto de medición, paralelo al conducto de humos real. Un dispositivo de medición convencional ubicado en un conducto de medición requiere una cámara de medición a su alrededor que sea significativamente más ancha que el tamaño de tubería normal de un conducto de medición. En la cámara de medición se intenta disponer un flujo de gases de combustión que se corresponda con el del conducto de humos real.
La medición precisa y fiable requiere, no sólo la medición de la luz dispersada, sino también la medición de la luz no dispersada. La medición de la luz no dispersada es necesaria, por ejemplo, para calibrar el dispositivo de medición y para monitorizar la contaminación de los componentes ópticos del dispositivo de medición.
Sumario de la invención
Un objetivo de la invención es eliminar al menos una parte de los problemas relacionados con la técnica y proporcionar un método mediante el cual puedan estudiarse las propiedades de las partículas contenidas en un medio.
Otro objetivo de la invención es crear un dispositivo de medición de pequeño tamaño adecuado para estudiar las partículas en un amplio intervalo de concentraciones, desde gases de combustión hasta salas blancas.
Los objetivos anteriores pueden lograrse disponiendo que el rayo de luz usado para medir se desplace a lo largo de un recorrido que se desvía de una línea recta, de tal manera que el rayo de luz se guíe en perpendicular a través del medio que está estudiándose en la zona de dispersión. Si hay partículas en el medio, parte de la luz se dispersará. La intensidad de la luz dispersada en un ángulo elegido se mide usando un sensor.
Más particularmente, en un aspecto, se proporciona un método para medir las propiedades de las partículas contenidas en un medio basándose en la dispersión de un rayo de luz que se desplaza a través del medio en una zona de dispersión. El método comprende guiar el rayo de luz a través de la zona de dispersión más de una vez, mediante lo cual se dispersa una parte de la luz, y medir tanto la luz dispersada como la luz no dispersada usando el mismo sensor.
El rayo de luz que ha penetrado en el medio en línea recta se guía para que se desplace de nuevo a través de la zona de dispersión en una dirección tal que el rayo de luz que ha penetrado de nuevo en la zona de dispersión a lo largo de una línea recta termine midiéndose por el mismo sensor que mide la luz dispersada. La entrada al sensor del rayo de luz que ha penetrado en la zona de dispersión a lo largo de una línea recta también puede impedirse cuando se realizan comprobaciones de cero y de comparación.
Dependiendo de si se desea información sobre la concentración de las partículas, el tamaño de las partículas o el número de partículas, es posible seleccionar parámetros, tales como la modulación, la longitud de onda de la fuente de luz, la mono o policromaticidad de la fuente de luz, el ángulo de dispersión que está estudiándose y las longitudes de onda que están estudiándose de la luz dispersada. La longitud de onda de la fuente de luz está normalmente en el intervalo de la luz visible. Sin embargo, la longitud de onda del rayo puede ser, dentro del alcance de la invención, cualquier radiación electromagnética independientemente de que tenga la propiedad de dispersión deseada. En consecuencia, la fuente de radiación puede ser cualquiera que sea adecuada para el propósito.
El presente conducto de medición comprende un dispositivo de medición como el descrito en el presente documento y se prolonga a través del dispositivo de medición esencialmente con las mismas dimensiones con las que entra en el dispositivo de medición desde el conducto de humos real.
En una realización a modo de ejemplo, que no forma parte de la presente invención, que puede implementarse como tal o, en particular, combinada con el presente principio de medición con el mismo sensor, se proporciona un método para medir las características de concentración de las partículas en relación con el tamaño de las partículas contenidas en un medio, basándose en de la dispersión de un rayo de luz que se desplaza a través del medio en una zona de dispersión. El método comprende modular en secuencia múltiples fuentes de luz con diferentes longitudes de onda, mediante lo cual diferentes tamaños de partícula en el medio dispersan de manera diferente las diferentes longitudes de onda, detectar la luz dispersa con múltiples sensores para proporcionar múltiples señales de sensor y determinar, usando las señales de sensor, las características de concentración de al menos dos fracciones de tamaño de partícula diferentes del medio.
Más específicamente, el método de medición según la invención se caracteriza por lo que se indica en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Más específicamente, el dispositivo de medición según la invención se caracteriza por lo que se indica en la parte caracterizadora de la reivindicación 9.
El conducto de medición según la invención se caracteriza por lo que se indica en la parte caracterizadora de la reivindicación 15.
Con la invención se obtienen ventajas considerables en comparación con los métodos convencionales.
Puede hacerse que un dispositivo de medición de pequeño tamaño funcione usando una fuente de luz con una potencia menor que la de un láser. Usando una fuente de luz que produzca una luz blanca, por ejemplo, un LED (diodo emisor de luz) blanco, se logra la ventaja de que no es necesario tener en cuenta la variación de la longitud de onda de la luz según la temperatura. La compensación de la temperatura es más fácil con una fuente de luz policromática en comparación con el uso de un láser porque la detección de varias longitudes de onda no se ve afectada naturalmente por la deriva de la longitud de onda y la temperatura.
El dispositivo de medición puede usarse en relación con un conducto de medición paralelo al conducto de humos real, pero no requiere una cámara de medición amplia. El dispositivo de medición puede construirse alrededor del conducto de medición. El conducto de medición se prolonga esencialmente con las mismas dimensiones a través del dispositivo de medición. Resulta ventajoso que el flujo del conducto de medición se haga corresponder con el del conducto de humos real. Parte del conducto de medición dentro del dispositivo de medición también puede denominarse zona de dispersión. El dispositivo de medición puede instalarse entre las bridas de tubería normales de las tuberías que forman el conducto de medición. Puede accederse fácilmente a un dispositivo de medición de este tipo desde todas las direcciones. Por tanto, el dispositivo de medición puede recibir mantenimiento, por ejemplo, limpiarlo y calibrarlo, sin separarlo del conducto de medición.
La contaminación de los elementos ópticos del dispositivo de medición puede impedirse, sin poner en peligro la precisión de la medición, de la siguiente manera: desde la abertura, por la que el rayo de luz usado para la medición llega al gas de combustión o proviene de él, no se sopla un flujo de gas limpio, o sólo se sopla un flujo débil. En cambio, un flujo laminar o casi laminar de gas limpio, tal como aire, se sopla más allá de la abertura. El flujo de gas limpio aísla la abertura de luz del gas de combustión caliente y sucio. El flujo de gas limpio impide que la suciedad llegue a los elementos ópticos del dispositivo de medición. También enfría el dispositivo de medición y, mediante aislamiento, impide que el gas de combustión caliente el dispositivo de medición. Debido a esto, el gas de combustión que se desplaza en el conducto de medición puede sobrecalentarse antes que el dispositivo de medición hasta una temperatura tan alta que el agua contenida en el gas de combustión se evapora y permanece por encima del punto de rocío en el punto de medición.
Las gotas de agua en el gas de combustión interfieren con la medición del número de partículas, pero el vapor de agua no interfiere. Si se permite que el flujo de gas limpio se mezcle con el gas de combustión, se mezcla solo después del punto de medición, cuando el gas limpio ya no afecta al resultado de la medición.
A continuación, la invención se describe con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un diagrama simplificado de una realización preferida de la invención; y
las figuras 2 y 3 ilustran realizaciones para conducir el gas limpio más allá de las aberturas de luz para impedir la contaminación de los elementos ópticos.
Realizaciones
El dispositivo de medición de la figura 1 está destinado en particular a estudiar el flujo másico de partículas en un gas de combustión.
El componente 1 es una fuente de luz, de la que sale un rayo 2 de luz. Un conducto 3 de gas limpio rodea un conducto 4 de medición, en el que fluye el gas de combustión. En la ubicación de los rayos de luz hay aberturas en las paredes de ambos conductos. La luz 5 dispersada a partir de las partículas en el gas de combustión se detecta por un sensor 6 de luz. El rayo de luz que ha penetrado en el conducto de medición (zona de dispersión) se refleja a través de los espejos 7 y 8, de nuevo a través del conducto de medición y termina en el sensor 6 de luz.
Se hace que un rayo 2 de luz, con la ayuda de los espejos 7 y 8, se desplace en un recorrido que se desvía de una línea recta. Se usa el mismo sensor 6 para medir tanto la luz 5 dispersada hacia delante como la luz no dispersada.
El rayo 2 de luz se conduce con alta intensidad a través del conducto 4 de medición. Cuando la luz incide en las partículas en el gas de combustión, parte de la luz se dispersa. Una parte de la luz que se dispersa hacia delante termina en el recorrido 5 y se mide por el sensor 6. La parte no dispersada del rayo 2 de luz avanza en línea recta y se desplaza a través de los espejos 7 y 8 de nuevo a través del conducto 4 de medición, y se detecta por el sensor 6. La intensidad del rayo de luz debe reducirse de modo que pueda medirse usando el mismo sensor que la luz dispersada. La reducción puede realizarse en relación con los espejos 7 y 8, o usando filtros o reguladores.
Hay espacio en el recorrido del rayo de luz, cuando ha penetrado por primera vez en el conducto de medición, para varios dispositivos ópticos, conocidos per se, según sea necesario. Pueden ser necesarios, por ejemplo, para la calibración del dispositivo de medición, para monitorizar la contaminación, para adaptar la intensidad del rayo de luz al sensor o para impedir el avance del haz de luz. Cuando el rayo de luz se desplaza de nuevo a través del conducto 4 de medición, su dispersión deja de tener importancia. Debido a que la intensidad del rayo es pequeña, la intensidad de la dispersión es infinitesimalmente pequeña, y sólo una pequeña parte puede terminar en el sensor 6 de luz.
En un dispositivo de medición construido para su uso real, el rayo de luz mostrado en las figuras puede ser un haz de rayos de diámetro variable, que se guía con la ayuda de diversos elementos ópticos, tales como, por ejemplo, lentes, filtros, obturadores, reguladores, espejos parcial o totalmente reflectantes y fibras ópticas.
Según una realización, el rayo 2 de luz se guía desde la fuente 1 de luz a través de la dispersión del conducto 4 de medición, por primera vez, mediante lo cual se dispersa una parte de la luz a partir de las partículas contenidas en el medio, y guiando parte de la luz 5 dispersada, es decir la luz dispersada formando un ángulo elegido, hacia el sensor 6. El ángulo puede ser por ejemplo de 10 - 80 grados, en particular de 20 - 70 grados con respecto a la dirección del rayo 2 de luz original.
Luz no dispersada continúa hacia un primer espejo 7, desde el que se guía más allá de la zona 4 de dispersión hacia un segundo espejo 8. Desde el segundo espejo 8, la luz se guía de nuevo a lo largo de una línea recta, por segunda vez, en perpendicular a través de la zona 4 de dispersión hacia el sensor 6. Por tanto, la luz no dispersada se desplaza por una luz de trayectoria en forma de X dentro de la zona 4 de dispersión esencialmente transversal a la dirección del flujo de gas. Las aberturas de luz, y opcionalmente los flujos de gas limpio, se han dispuesto en el conducto de medición en ubicaciones que se corresponden con las locaciones de la fuente 1 de luz, los espejos 7, 8 y el sensor 6 para permitir la propagación de la luz descrita y la medición de luz dispersada y no dispersada simultáneamente.
La figura 2 muestra, desde otra dirección, cómo se desplaza el rayo 2 de luz desde las aberturas en la pared a través del conducto 3 de gas limpio y el conducto 4 de medición.
La figura 3 muestra una construcción alternativa, en la que el conducto 3 de gas limpio se une al conducto 4 de prueba inmediatamente antes del rayo de luz.
En las soluciones mostradas en las figuras 2 y 3 es importante que el gas limpio se sople más allá de cada abertura de luz en el conducto 4 de medición. El flujo de gas limpio impide que la suciedad se desplace desde la abertura de luz hacia el dispositivo de medición y reduce el efecto de calentamiento de los gases de combustión en el dispositivo de medición. Si se permite que el gas limpio se mezcle con el gas de combustión, el mezclado tiene lugar sólo después del punto de medición y no interfiere con la medición.
Tal como se mencionó anteriormente, en un aspecto de la invención, se proporciona un método para medir las características de concentración de las partículas en relación con el tamaño de las partículas contenidas en un medio basándose en la dispersión de un rayo 2 de luz que se desplaza a través del medio en un zona 4 de dispersión usando múltiples fuentes de luz y múltiples sensores. Las múltiples fuentes de luz se modulan de modo que producen una secuencia de diferentes longitudes de onda hacia la zona de dispersión. En la zona de dispersión, las diferentes longitudes de onda se dispersan de manera diferente según la longitud de onda y el tamaño de partícula. La luz dispersada se captura entonces, es decir se detecta, usando los sensores, pudiendo optimizarse para diferentes longitudes de onda. Es decir, sus sensibilidades de longitud de onda difieren entre sí. Los sensores producen señales de sensor dependiendo de sus características de sensibilidad y de la cantidad de luz que incide en los sensores. Usando las señales que proceden de los múltiples sensores 6 de longitud de onda optimizados, puede concluirse el contenido, es decir las características de concentración, de diferentes fracciones de tamaño de materia particulada (PM). Por ejemplo, es posible medir simultáneamente PM0,5, PM2,5, PM10 (es decir partículas con tamaños en la clase de 0,5 |im, 2,5 |im y 10 |im) y el polvo suspendido total.
Este método de determinación del tamaño de partícula puede llevarse a cabo usando instrumentación similar a la de la figura 1, aumentando el número de fuentes de luz y sensores, que pueden colocarse todos ellos, tal como se muestra, esencialmente en la misma ubicación, mediante lo cual pueden usarse las mismas aberturas de entrada y salida de luz, o en diferentes ubicaciones de modo que cada par de sensores de fuente tenga diferentes aberturas de entrada y salida, o incluso una combinación de estos enfoques. Las diferentes fuentes de luz pueden formarse en una sola fuente de luz que puede modular las longitudes de onda según se desea. Los sensores, por su parte, pueden ubicarse en una sola unidad de sensores que comprende una pluralidad de sensores optimizados para diferentes longitudes de onda.
En general, un dispositivo correspondiente para caracterizar la distribución del tamaño de partícula comprende una pluralidad de fuentes de luz que tienen diferentes características de longitud de onda, medios para modular en secuencia la pluralidad de fuentes de luz con el fin de producir una pluralidad de dichos rayos de luz a diferentes longitudes de onda hacia la zona de dispersión, y una pluralidad de sensores adaptados para detectar la luz dispersada a diferentes longitudes de onda para proporcionar señales de sensor. Adicionalmente, se proporcionan medios para determinar, basándose en las señales de sensor, las características de concentración de al menos dos fracciones de tamaño de partícula diferentes del medio. Tal como se mencionó anteriormente, para cada longitud de onda, el dispositivo puede funcionar usando el principio del mismo sensor tal como se comenta en otra parte en este documento o en alguna otra configuración y/o geometría de medición de sensor. El término “características de concentración” cubre concentraciones relativas (por ejemplo, la concentración de fracción de tamaño individual con respecto a la concentración de partículas total o la concentración de otra fracción de tamaño) y la concentración absoluta.
Dentro del alcance de la invención, también es posible prever soluciones que difieran de las soluciones descritas anteriormente.
Ha de entenderse que las realizaciones de la invención dadas a conocer no se limitan a las estructuras, etapas de procedimiento o materiales particulares dados a conocer en el presente documento, sino que se extienden a equivalentes de los mismos, tal como reconocerán los expertos habituales en las técnicas relevantes. También debe entenderse que la terminología empleada en el presente documento se usa con el fin de describir únicamente realizaciones particulares y no pretende que sea limitativa.
La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a “una realización” significa que una característica, estructura o rasgo distintivo particular descrito en relación con la realización se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por tanto, las apariciones de las expresiones “en una realización” en varios lugares a lo largo de esta memoria descriptiva no se refieren necesariamente todas ellas a la misma realización. Tal como se usa en el presente documento, una pluralidad de elementos, elementos estructurales, elementos de composición y/o materiales pueden presentarse en una lista común por motivos de conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada elemento de la lista se identificara individualmente como un elemento independiente y único. Por lo tanto, ningún elemento individual de tal lista debe interpretarse como un equivalente de hecho de cualquier otro elemento de la misma lista simplemente basándose en su presentación en un grupo común sin indicaciones de lo contrario. Además, en el presente documento puede hacerse referencia a diversas realizaciones y ejemplos de la presente invención junto con alternativas para los diversos componentes de la misma. Se entiende que tales realizaciones, ejemplos y alternativas no deben interpretarse como equivalentes de hecho entre sí, sino que deben considerarse representaciones independientes y autónomas de la presente invención.
Además, las características, estructuras o rasgos descritos pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. En la siguiente descripción, se proporcionan numerosos detalles específicos, tales como ejemplos de longitudes, anchuras, formas, etc., para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones de la invención. Sin embargo, un experto en la técnica relevante reconocerá que la invención puede ponerse en práctica sin uno o más de los detalles específicos, o con otros métodos, componentes, materiales, etc. En otros casos, estructuras, materiales u operaciones bien conocidos no se muestran o describen en detalle para evitar complicar aspectos de la invención.
Aunque los ejemplos anteriores son ilustrativos de los principios de la presente invención en una o más aplicaciones particulares, resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse numerosas modificaciones en la forma, el uso y los detalles de implementación sin el ejercicio de la facultad inventiva. Por consiguiente, el alcance de la invención se define en las reivindicaciones.
Los verbos “comprender” e “incluir” se usan en este documento como limitaciones abiertas que no excluyen ni requieren la existencia de características no citadas. Las características citadas en las reivindicaciones dependientes pueden combinarse libremente entre sí a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, debe entenderse que el uso de “un(o)” o “una”, es decir, una forma en singular, a lo largo de este documento no excluye una pluralidad.
Aplicabilidad industrial
La presente invención puede usarse para medir las propiedades de las partículas en fluidos, en un amplio intervalo de concentraciones, desde partículas en gases de combustión hasta sala blancas, o partículas en líquidos, tales como sedimento en agua. Un ejemplo de una aplicación práctica es la medición de polvo en aire, tanto en el aire de exterior como en el aire de interior.
Lista de signos de referencia
1 fuente de luz
2 rayo de luz
3 conducto de gas limpio
4 conducto de medición
5 luz dispersada a partir de las partículas 6 sensor de luz
7 espejo
8 espejo
Lista de documentos citados Bibliografía de patentes
Documento US 4.024.407 Documento EP 1969997
Documento EP 0768521

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Método para medir las propiedades de las partículas contenidas en un medio basándose en la dispersión de un rayo (2) de luz que se desplaza a través del medio en una zona (4) de dispersión, caracterizado por
- guiar el rayo (2) de luz a través de la zona (4) de dispersión más de una vez, mediante lo cual se dispersa una parte de la luz,
- medir la luz (5) dispersada usando un sensor (6), y
- medir la luz no dispersada usando el mismo sensor (6), en el que la intensidad de la luz no dispersada se reduce para medirse usando el mismo sensor que la luz dispersada.
2. Método según la reivindicación 1, en el que el medio es un gas de combustión.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que por
- guiar el rayo (2) de luz a través de la zona (4) de dispersión, mediante lo cual se dispersa una parte de la luz a partir de las partículas contenidas en el medio, y guiar parte de la luz (5) dispersada, dispersada formando un ángulo elegido, hacia el sensor (6),
- guiar el rayo (2) de luz no dispersado que se ha desplazado de nuevo a través del medio a lo largo de una línea recta, en particular usando espejos (7, 8), a través de la zona (4) de dispersión hacia el sensor (6).
4. Método según la reivindicación 3, en el que la intensidad de luz (2) no dispersada se reduce por ejemplo en relación con espejos (7, 8) o usando filtros o reguladores.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende
- guiar el rayo (2) de luz desde una fuente (1) de luz hacia la zona (4) de dispersión y adicionalmente hacia el sensor (6) a través de aberturas de luz,
- soplar gas (3) limpio más allá de las aberturas de luz, en particular como flujo laminar, con el fin de impedir la contaminación de elementos ópticos usados en el método.
6. Método según la reivindicación 5, en el que el medio, en particular gas de combustión, se calienta antes de alimentar la zona (4) de dispersión.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el método comprende
- separar un flujo de medición de un flujo de gas de combustión, formando el flujo de medición dicho medio que contiene dichas partículas,
- guiar dicho rayo (2) de luz hacia dicho flujo de medición en una dirección transversal a dicho flujo de medición en dicha zona (4) de dispersión mediante lo cual parte de la luz se dispersa hacia el sensor (6) como luz (5) dispersada,
- guiar la luz no dispersada que pasa por la zona (4) de dispersión usando un primer espejo (7) más allá de la zona (4) de dispersión hacia un segundo espejo (8) y usar el segundo espejo (8) de nuevo a través de la zona (4) de dispersión hacia el sensor (6),
- medir tanto la luz (2) no dispersada como la luz (5) dispersada usando el sensor (6).
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende
- guiar una pluralidad de tales rayos (2) de luz con diferentes longitudes de onda a través de la zona (4) de dispersión más de una vez, preferiblemente en secuencia, mediante lo cual luz en cada longitud de onda se dispersa de manera diferente dependiendo de los tamaños de partícula del medio,
- detectar la luz dispersada usando una pluralidad de dichos sensores (6) que tienen diferentes sensibilidades de longitud de onda,
- determinar las características de concentración de al menos dos fracciones de tamaño de partícula diferentes del medio.
9. Dispositivo de medición para medir las propiedades de las partículas en un medio, tales como las partículas en un gas de combustión, basándose en la dispersión de un rayo (2) de luz que se desplaza a través del medio que fluye en un conducto de medición que comprende una zona (4) de dispersión, comprendiendo el dispositivo de medición una fuente (1) de luz para producir un rayo (2) de luz, un sensor (6) y medios para reducir la intensidad del rayo de luz, caracterizado porque el rayo (2) de luz se dispone para que se desplace a través de la zona (4) de dispersión más de una vez de modo que tanto la luz (5) dispersada como la luz no dispersada se guían hacia el sensor (6), dispositivo de medición que se dispone para medir la luz (5) dispersada usando el sensor (6), y para medir la luz no dispersada usando el mismo sensor (6), en el que la intensidad de la luz no dispersada se reduce, para medirse usando el mismo sensor que la luz dispersada, mediante los medios para reducir la intensidad del rayo de luz.
10. Dispositivo de medición según la reivindicación 9, en el que el rayo (2) de luz se dispone para que se desplace desde la fuente (1) de luz por primera vez a través de la zona (4) de dispersión, mediante lo cual parte de la luz se dispersa hacia el sensor (6), y el rayo (2) de luz no dispersado se dispone adicionalmente para que se desplace, en particular a través de espejos (7, 8) de nuevo a través de la zona (4) de dispersión hacia el sensor (6).
11. Dispositivo de medición según la reivindicación 10, que comprende un primer espejo (7) y un segundo espejo (8), mediante lo cual el primer espejo (7) está dispuesto en la trayectoria de la luz no dispersada desplazada a través de la zona de dispersión por primera vez y está adaptado para reflejar la luz más allá de la zona de dispersión hacia el segundo espejo (8), que está dispuesto para reflejar la luz no dispersada de nuevo a través de la zona (4) de dispersión hacia el sensor (6).
12. Dispositivo de medición según la reivindicación 11, que comprende medios en relación con los espejos (7, 8), filtros o reguladores, para reducir la intensidad del rayo (2) de luz no dispersado.
13. Dispositivo de medición según cualquiera de las reivindicaciones 9 - 12, que comprende aberturas de luz para guiar el rayo (2) de luz desde la fuente (1) de luz hacia la zona (4) de dispersión y adicionalmente hacia el sensor (6), y medios para soplar gas (3) limpio más allá de las aberturas de luz, en particular como flujo laminar, para impedir la contaminación de elementos ópticos del dispositivo de medición.
14. Dispositivo de medición según cualquiera de las reivindicaciones 9 - 13, que comprende
- una pluralidad de fuentes de luz que tienen diferentes características de longitud de onda,
- medios para modular en secuencia la pluralidad de fuentes de luz con el fin de producir una pluralidad de dichos rayos (2) de luz a diferentes longitudes de onda hacia la zona (4) de dispersión,
- una pluralidad de dichos sensores (6) adaptados para detectar luz dispersada a diferentes longitudes de onda para proporcionar señales de sensor,
- medios para determinar, basándose en las señales de sensor, las características de concentración de al menos dos fracciones de tamaño de partícula diferentes del medio.
15. Conducto de medición dispuesto en paralelo con un conducto de humos real, caracterizado porque el conducto de medición comprende un dispositivo de medición según cualquiera de las reivindicaciones 9 - 14, mediante lo cual el conducto de medición se prolonga a través del dispositivo de medición esencialmente con las mismas dimensiones con las que entra en el dispositivo de medición desde el conducto de humos real.
ES17719643T 2016-03-30 2017-03-30 Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión Active ES2902406T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20160074 2016-03-30
PCT/FI2017/050224 WO2017168052A1 (en) 2016-03-30 2017-03-30 Method for measuring the properties of particles in a medium and a device for measuring the properties of particles in a flue gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2902406T3 true ES2902406T3 (es) 2022-03-28

Family

ID=58633019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17719643T Active ES2902406T3 (es) 2016-03-30 2017-03-30 Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10578537B2 (es)
EP (1) EP3436798B1 (es)
CN (1) CN109073524A (es)
ES (1) ES2902406T3 (es)
WO (1) WO2017168052A1 (es)

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3553462A (en) * 1969-12-31 1971-01-05 Exotech Apparatus for determining the radiation scattering properties of a fluid(and by ex.)
FR2272387B1 (es) * 1974-05-20 1976-10-15 Rech Ind Liants Hy Centre Et
US4676641A (en) * 1986-01-08 1987-06-30 Coulter Electronics Of New England, Inc. System for measuring the size distribution of particles dispersed in a fluid
DE3830906A1 (de) * 1988-09-10 1990-03-15 Draegerwerk Ag Spiegelanordnung fuer einen strahlengang in einer vielfach-reflexionsmesszelle
US5065025A (en) * 1990-03-02 1991-11-12 Axiom Analytical, Inc. Gas sample analysis provided by light pipe radiation structure
US5286452A (en) * 1991-05-20 1994-02-15 Sienna Biotech, Inc. Simultaneous multiple assays
US5360980A (en) * 1993-02-26 1994-11-01 High Yield Technology Structure and method for providing a gas purge for a vacuum particle sensor installed in a corrosive or coating environment
US5818578A (en) 1995-10-10 1998-10-06 American Air Liquide Inc. Polygonal planar multipass cell, system and apparatus including same, and method of use
WO1997033153A1 (en) * 1996-03-05 1997-09-12 Levine Michael S Holographic gas analyzer
US6707551B2 (en) * 2000-01-24 2004-03-16 Amnis Corporation Multipass cavity for illumination and excitation of moving objects
US6580504B1 (en) * 1999-01-25 2003-06-17 Amnis Corporation Multipass cavity for illumination and excitation of moving objects
JP3689278B2 (ja) * 1999-05-19 2005-08-31 株式会社堀場製作所 粒子径分布測定装置および粒子径分布測定方法
AU2002211913A1 (en) * 2000-10-12 2002-04-22 Amnis Corporation Multipass cavity for illumination and excitation of moving objects
US7119899B2 (en) * 2003-07-23 2006-10-10 Lighthouse Worldwide Solutions, Inc Particle sensor system
EP1695066A4 (en) * 2003-12-12 2010-02-17 Elt Inc GAS SENSOR
US8345254B2 (en) * 2004-02-13 2013-01-01 David Prystupa Multiple pass imaging spectroscopy
US7502110B2 (en) * 2004-07-21 2009-03-10 Lighthouse Worldwide Solutions, Inc Design for particle sensor system
EP1969997A1 (en) 2007-03-12 2008-09-17 Radiometer Basel AG Sensor system
DE102007014517B3 (de) * 2007-03-27 2008-08-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Zylindrischer photoakustischer Multipass-Detektor mit Anregung der zweiten azimutalen Resonanz
WO2010132367A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Thermo Fisher Scientific Inc. Particulate detection and calibration of sensors
CN102854109A (zh) * 2012-07-31 2013-01-02 安徽皖仪科技股份有限公司 新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器
CN104089861A (zh) * 2014-07-07 2014-10-08 南通恒力医药设备有限公司 一种适用于粉尘检测仪加热除湿装置
CN104089862B (zh) * 2014-07-24 2016-08-24 北京代尔夫特电子科技有限公司 用于检测空气中颗粒的装置和方法以及包括该装置的可穿戴设备
CN104764680B (zh) * 2015-03-24 2017-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 双波长光学实时气溶胶粒子粒径检测装置
EP3392648B1 (en) * 2015-12-14 2020-10-07 Mitsubishi Electric Corporation Minute object detection device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3436798A1 (en) 2019-02-06
CN109073524A (zh) 2018-12-21
US10578537B2 (en) 2020-03-03
EP3436798B1 (en) 2021-10-13
WO2017168052A1 (en) 2017-10-05
US20190086315A1 (en) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7936460B2 (en) Sensor unit in exhaust gas analyzer
ES2748378T3 (es) Detector de partículas transportadas por fluidos
US8649013B2 (en) Probe for gas analysis
JP4805417B1 (ja) 光情報解析装置及び光情報解析方法
JP4786906B2 (ja) 高感度示差屈折計フローセルおよびその設計方法
JP5190700B2 (ja) 気体成分濃度測定装置
US9347870B2 (en) Device for photometrically or spectrometrically examining a liquid sample
JPWO2012161067A1 (ja) 測定ユニットおよびガス分析装置
PT2449361E (pt) Método para deteção remota de emissão de veículo
BR102012012379B1 (pt) Sistema de medição para um agente em pó seco, e, método
US10620130B2 (en) Measurement device for measuring fine particulate matter in at least one volume of air for a vehicle, particularly for a motor vehicle
JP2017519210A (ja) パージガス保護装置を有するガスセンサ用プローブ
ES2902406T3 (es) Método para medir las propiedades de partículas en un medio y dispositivo para medir las propiedades de partículas en un gas de combustión
BRPI0708806A2 (pt) sistema de mediÇço de funÇço dupla
KR20180103760A (ko) 침착물 센서를 구비한 광 센서
Flores et al. Effective broadband refractive index retrieval by a white light optical particle counter
ES2290132T3 (es) Procedimiento y dispositivo para determinar la composicion de cualesquiera mezcla de fluidos y para medir la cantidad de material.
BRPI0708821A2 (pt) sistema de mediÇço de autocalibraÇço
ES2847583T3 (es) Sistema de detección remota anticontaminación autocalibrado y procedimiento del mismo
EP3485255B1 (en) Apparatus and method for monitoring particle flow in a stack
US6650417B2 (en) Optical absorption measuring instrument
RU2334215C1 (ru) Устройство для измерения запыленности газовой среды
Yoshie et al. Technique for simultaneously measuring fluctuating velocity, temperature and concentration in non-isothermal flow
RU2284502C1 (ru) Устройство для измерения концентрации пыли в газовой среде
JP2023092287A (ja) 濃度測定装置