FI58697C - Foerfarande foer koncentrationsbestaemning - Google Patents

Description

IV7.W-·-! Γ1 KUULUTUSJULKAISU

JRBTa lBJ utlAggningsskrift f C Patentti myönnetty 10 03 1031 vr*^/ Patents ®edflelflt ^ (51) Kv.lk./Int.CI. G 01 N 21/53 SUOMI—FINLAND (*> PtMnttlhtkumui — Ptt«ntwu6knlng 763^5 (22) H*k«ml«pllvi — Antöknlngtdag 30.11.76 ^(23) AlkupUvt — Glttlgh«t$dt( 30.11.76 (41) Tulkit iulklMktl — Bllvlt offtntllg 02 . θ6.77

Patentti* ia rekisteri hallitut .... ________ . ...... , _ . (44) Nlhtivlkslpanon |a kuuL|ulktlsun pvm. —

Patent- och registerttyrelsan ' 7 Antokin utkfd och utl.ikrtftun publkurad 28.11.8ο (32)(33)(31) Pyy·1·1*/ «tuolk»u,—Bugtrd prloritat 01.12.75

Ruotsi-Sverige(SE) 751352U—U

(71) Svenska Träforskningsinstitutet, Drottning Kristinas väg 53-69, S-11U 28 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Torulf Pettersson, Stockholm, Gerdt Fladda, Täby, Lennart Eriksson, Vallentuna, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Berggren Oy Ah (5^+) Pitoisuuden määritysmenetelmä - Förfarande för koncentrationshestämning

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 lajimääri-telmän mukainen menetelmä virtaavassa väliaineessa olevien, suspendoi-tujen aineiden pitoisuuden määrittämiseksi.

Erityisesti metsäteollisuudessa on hyvin tärkeää, että eri jätevesissä voidaan mitata suspendoitujen aineiden, etupäässä kuitujen ja kuitu-fragmenttien, pitoisuus. Suspendoiduilla aineilla tarkoitetaan nykyään käytettyjen vakiomenetelmien mukaan ainetta, joka voidaan poistaa mekaanisesti suodattamalla. Nämä suspendoidut aineet voivat koostua useista eri komponenteista, etupäässä kuituaineesta, sekä paperinvalmistuksen eri täyteaineista, jotka niin ollen voivat olla kooltaan hyvin vaihteleviä.

Ne kojeet, joita nykyään on käytettävissä suspendoitujen aineiden mittaukseen, kuten sameusmittarit, jotka perustuvat näytteen yleiseen valoa hajoittavaan kykyyn, tai mittauslaitteet, jotka toimivat pola-roidulla valolla, mahdollistavat suspendoitujen aineiden pitoisuuden määrityksen edellyttäen, ettei koostumusvaihteluja esiinny. Metsäteollisuuden jätevesille on kuitenkin tyypillistä, että tällaisia vaihteluja esiintyy, erityisesti häiriöistä tai valmistusprosessin 2 58697 vioista johtuvissa ns. tilapäisissä poistoissa.

Sameutta mittaavat kojeet ovat usein herkempiä hienofraktion (esim. kuitufragmenttien) poistolle kuin ensiluokkaisten kuitujen poistolle. Sen tähden tällaisesta kojeesta tulevan lähtömerkin lisäys saattaa merkitä suurta ensiluokkaisten kuitujen poistoa tai myös huomattavasti pienempää hienofraktion poistoa.

Koska kuidut ovat arvokkaita, pyritään jäteveden kuidut palauttamaan tuotantoon. Tällaiset kuidut voivat, jos ne poistuvat tehtaan ulkopuolisista puhdistuslaitoksista, koostaan johtuen kertyä kuitukasoi-hin poiston lähelle erotukseksi hienofraktiosta, joka voi kellua vedessä pidemmän aikaa, mikä voi aiheuttaa toisenlaisia ympäristöllisiä häiriöitä. Ensiluokkaisten kuitujen määrän lisääntyminen jätevedessä osoittaa usein, että jokin seikka järjestelmässä on joutunut epäkuntoon ja että se on korjattava. Sen tähden ollaan usein kiinnostuneita mittaamaan valikoivasti jätevedessä olevien ensiluokkaisten kuitujen määrä. Markkinoilla onkin kojeita, jätkä pääasiassa reagoivat ainoastaan poiston ensiluokkaisten kuitujen määrään, mutta joissa hienofraktion määrä ei anna mainittavaa näyttämää.

Nykyiset suuntaviivat ympäristölle vaarallisen toiminnan valvomiseksi metsäteollisuudessa määräävät, että tehtaan vastaanottimeen toimittamien suspendoitujen aineiden pitoisuus on mitattava ja ilmoitettava viranomaisille. Tiukennetut valvontavaatimukset ovat myös tuoneet esille sellaisten automaattisten, mahdollisesti jatkuvasti rekisteröivien kojeiden tarpeen,jotka voivat havaita pitoisuustason nopeita vaihteluja.

Tähän asti ovat suspendoitujen aineiden mittaukset metsäteollisuudessa useimmiten tapahtuneet tehtaan laboratorioissa sellaisen näytteen mekaanisella erotuksella, joka on tavallisesti saatu automaattisen näytteenottajan avulla, joka on tasaisin välein koonnut osanäytteitä kokoomanäytteeksi (useimmiten vuorokausinäytteeksi). Tämä menetelmä on hidas ja suhteellisen kallis, koska se vaatii käsiniapahtuvaa käsittelyä, ja se antaa eri tuloksia näytteen eri koostumuksille. Menetelmän etuna on sen toimivuus ja yksinkertaisuus. Tarkkuus on tyydyttävä, mutta sen ylläpitäminen vaatii huolellisuutta. Menetelmä soveltuu kuitenkin ainoastaan pistokoetarkastuksiin.

58697

Tosin on myös olemassa jo tunnettu menetelmä, jossa valonlähde valaisee suspension ja nesteestä määrätyssä suunnassa tuleva valo mitataan. Tämän menetelmän mukaisesti mitataan merkin tasajännitetaso ja sen lisäksi lasketaan niiden kertojen määrä, jolloin jännite ylittää ennalta asetetun kynnystason määrätyn ajan kuluessa. Tämä menetelmä toimii sinänsä tyydyttävästi, mutta siinä on tiettyjä kalibrointi-vaikeuksia, koska mittaustarkkuus riippuu sekä asetetusta kynnysarvosta että eri kertoimista, joilla ilmaistut eri arvot on sovitettava yhteen. Tämä koje antaa myös mittausarvon, joka on riippuvainen nesteen virtausnopeudesta.

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan menetelmä, jonka avulla saadaan tarkasti suspendoitujen aineiden kokonaispitoisuus riippumatta hiuk-kaskoon jakautumisesta ja joka yhdistää edellä selitettyjen eri menetelmien edut ja välttää ne heikkoudet, joita näissä on mitattaessa suspendoitujen aineiden kokonaispitoisuutta. Tämä tehtävä ratkaistaan siten, että keksinnön mukainen menetelmä on saanut patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan suspendoitujen aineiden kokonaispitoisuuden määrityksen lisäksi mitata hiukkaskoon jakautuminen. Keksinnön mukainen menetelmä antaa mahdollisuuden valvoa entistä jatkuvammin, miten eri Komponentit vaihtelevat ajan kuluessa minkä ansiosta muutokset havaitaan varhain.

Keksinnön mukainen menetelmä ei tietysti sovi ainoastaan metsäteollisuuden käyttöön, vaan sitä voidaan käyttää monissa muissa yhteyksissä, joissa suspendoitujen aineiden pitoisuus nesteessä halutaan saada selville. Tämä pätee erityisesti tilanteisiin, joissa nesteessä on kooltaan erilaisia fraktioita, kuten usein on asianlaita.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää lyhyiden kuitujen ja pitkien kuitujen diagrammaa jännitteeksi muunnetusta, vastaanotetusta valon voimakkuudesta taajuuden funktiona, kuvio 2 esittää merkin vaihtojänniteosan tehollista neliöarvoa suspendoidun aineen kuidun pituuden funktiona koko vaihtojänniteosalle ja vaihtojänniteosan tehollista arvoa sen jälkeen,kun merkki on ensin kulkenut ylipäästösuotimen läpi, jossa on kolme eri rajataajuutta, sekä esittää myös vastaanotetun merkin tasajännitetasoa kiinteän tason suhteen suspension keskikuitupituu-den funktiona, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen tarkoitetun laitteen ensimmäistä suoritusmuotoa, kuvio 4 * 58697 esittää käyrää, jonka avulla keksinnön erästä osaa selitetään, ja kuviot 5 ja 6 esittävät keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen tarkoitettujen laitteiden kahta muuta erilaista suoritusmuotoa.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen tosiasiaan, että suspensiossa, jossa kuituaine on hienofraktiotyyppiä, ts. kuitupituudeltaan lyhyitä kuituja, kuituaine jakautuu tasaisemmin määrätyn nestetilavuu-den yli kuin jos neste sisältää fraktiota, jonka kuituaine on karkea-fraktiotyyppiä, ts. kuitupituudeltaan pitkiä kuituja. Neste muodostuu sameammaksi samalla kuituaineen pitoisuudella,jos se sisältää hieno-fraktiota kuin jos se sisältää karkeafraktiota. Tämä merkitsee sitä, että jos suspensiota sisältävää virtaavaa nestettä valaistaan suunnilleen kohtisuoraan virtaussuuntaa vastaan valolla, joka fokusoidaan avaruuskulmalla nesteeseen, ja jos nesteestä nesteen toiselta puolelta tuleva valo indikoidaan joko tulosuunnan jatkeessa tai tietyssä kulmassa tämän suunnan suhteen, saadaan, jos ilmaistu valon voimakkuus muunnetaan sähkösignaaliksi, samalle s uspensiopi toi suudelle karkeafrak-tiossa signaali, jossa on voimakkaita vaihteluja suhteellisen pienellä taajuudella ja jonka tasajännitearvon ero on suhteellisen pieni mitattuna ilman suspensiota olevasta vedestä tulevasta signaalista, ja hieno-fraktiossa merkki, joka vaihtelee suurtaajuisesti ja jolla on suhteellisen suuri tasavirtakomponentti, On helppo havaita, että asianlaita on näin, jos ensin ajatellaan karkeafraktiota sisältävää suspensiota, jossa jokainen valovuon ohi kulkeva kuitu aiheuttaa selvän suhteellisen pitkäaikaisen muutoksen vastaanotetussa signaalissa, mikä saadaan peittipä kuitu valolähteestä tulevan valon ilmaisimelta tai heijastipa se valoa ilmaisimeen. Mitä harvemmassa kuidut ovat suspensiossa, sitä suurempi on mahdollisuus, että jokainen valonlähteen ja ilmaisimen välistä kulkeva kuitu aiheuttaa yhden ainoan merkin muutoksen ja että kaksi kuitua ei aiheuta merkin muutosta samanaikaisesti, jolloin saadusta merkistä tulee pulssin muotoinen. Mitä useampia kuituja on samanaikaisesti nesteen siinä osassa, joka juuri kulkee valonlähteen ja ilmaisimen välistä, sitä suuremmalla todennäköisyydellä useat kuidut samanaikaisesti vaikuttavat ilmaisimeen menevään valoon, minkä johdosta merkki vaihtelee monimutkaisemmin usealla taajuuskompo-nentilla pääpainon kuitenkin yhä ollessa pienissä taajuuksissa.

Jos sen jälkeen ajatellaan, että karkeafraktion kuidut jauhetaan pienemmiksi hiukkasiksi, havaitaan helposti, että näin saadun suspension jokainen kuituosa valonlähteen ja ilmaisimen läpi kulkiessaan s 58697 aiheuttaa suhteellisen lyhytaikaisen pulssin. Useat kuituosat kulkevat kuitenkin ohi peräkkäin ja vierekkäin,jolloin jo hyvin alhaisella pitoisuudella saadaan suhteellisen "samea" merkki, jonka taajuussisältö vaihtelee voimakkaasti pääpainon ollessa suuremmissa taajuuksissa verrattuna karkeafraktioon ja jolla on suhteellisen voimakas tasajännitekomponentti.

Kuviossa 1 esitetään kaksi käyrää jännitteeksi nuunnetusta ilmaistusta valosta taajuuden funktiona jättämällä pois tasajännitekomponentti kahta eri suspensiota varten, joissa on määrätty suspendoitujen aineiden pitoisuus. Käyrä I esittää pitkien kuitujen taajuussuhteen ja käyrä II lyhyiden kuitujen taajuussuhteen. Taajuudet ovat tietysti suoraan riippuvaisia nesteen virtausnopeudesta. Kuten diagrammasta käy ilmi, käyrät leikkaavat toisensa taajuudessa fQ. Pitkien kuitujen käyrä I sisältää suuremman jännitteen pientaajuisella taajuusalueella ja pienemmän suurtaajuisella alueella kuin käyrä II. Pitoisuuksien ollessa suuremmat kuin se, jolle käyrät on piirretty, käyrät siirtyvät suunnilleen yhdensuuntaisesti ylöspäin ja leikkauspisteet sijaitsevat suunnilleen päällekkäin, joskin hieman oikealle siirtyneinä, koska merkin vaihtojännitekomponentti sinänsä pienenee nopeammin hienofraktion kohdalla kuin karkeafraktion kohdalla. Tasajännitekomponentti sen sijaan kasvaa nopeammin hienofraktion kohdalla kuin karkeafraktion kohdalla johtuen suspension yllä mainitusta lisääntyneestä sameudesta, kun kysymyksessä ovat suuremmat pitoisuudet.

On kuitenkin mahdollista löytää taajuusalue leikkauspisteen ympäriltä, jonka sisällä jännitteen tehollinen arvo, ts.

\/T7^ o on yhtä suuri molemmissa käyrissä. Tämä suhde pitää rajoitetulla pi-toisuusalueella paikkansa hyvin likimääräisesti samoilla rajataajuuksilla muidenkin pitoisuuksien kuin kuviossa 1 esitetyn ollessa kysymyksessä.

Kuten kuviosta 1 käy ilmi, saadaan käyrän I ja käyrän II välille paljon suurempi ero pienillä taajuuksilla kuin suurilla. Tästä johtuen voidaan ilmoitettu taajuusalue valita niin, että ainoastaan pientaa-juuksinen osa koko taajuuskaistasta leikataan pois.

Tämä ei kuitenkin pidä paikkaansa hyvin lyhyiden kuitujen kohdalla, 6 58697 mutta sellaisen suspension suspensiopitoisuuden ilmaisemista varten, jossa on määrätyn karkeuden ylittävä fraktio, saadaan jännitteeksi muunnetun ilmaistun valon teholliselle arvolle sama arvo. Tämä käy selvästi ilmi kuviosta 2, jossa ehyet käyrät esittävät yllä mainitusta ilmaisimesta saadun merkin vaihtojänniteosan tehollista arvoa signaalin kuljettua ylipäästösuotimen läpi eri rajataajuudella suspension kuitupituuden funktiona.

Näiden käyrien saamiseksi on käytetty erisuspensioita, joiden kuitu-pitoisuus on ollut 100 mg/1 ja joissa on ollut eripituisia kuituja, ja mitattu ilmaisimen lähtömerkin vaihtojänniteosan tehollinen arvo merkin kuljettua eri ylipäästösuotimien läpi. Kuten eri käyristä käy ilmi, saadaan tietylle kuitupituudelle lähes vaakasuora käyrä,jolloin käyrän vaakasuora osa ulottuu sitä kaueraraee , vasemmalla lyhyempien kuitujen kohdalla mitä suuremmaksi rajataajuus valitaan. Saatu jännitteen arvo alenee kuitenkin samalla voimakkaasti suurempien valittujen rajataajuuksien kohdalla. Kuten kuvioon 1 suoritetusta vertailusta käy ilmi, leikataan kauimpana vasemmalla oleva osa pois, jossa käyrien I ja II väliset erot ovat suurimmat.

Tästä on seurauksena, että suhteellisen hyvällä likiarvolla voidaan mitata sellaisen suspension kuitupitoisuus, jonka kuitusisällön voidaan odottaa sisältävän kuituja, jotka suurimmaksi osaksi ovat määrätyn pituuden yläpuolella, ylipäästösuotimen avulla yllä mainitun ilmaisimen jälkeen.

Kuviossa 2 esitetään myös suuremmassa mittakaavassa kulma-asentoon 0°, ts. suoraan valonlähdettä vastapäätä fokusointipisteen toiselle puolelle sijoitetusta ilmaisimesta tulevan merkin tasajänniteosa vähennettynä tasajännitteen arvosta, joka on saatu katkoviivoin merkitystä kirkkaasta vedestä. Kuten diagrammasta käy ilmi, tasajännite-signaalin arvo on suurin hienofraktion, ts. lyhyiden kuitujen kohdalla, minkä jälkeen se laskee karkeafraktion, ts. pitkien kuitujen kohdalla, mikä käy täysin yksiin edellä olevan esityksen kanssa. Verrattaessa tasajännitesignaalin ja koko vaih tojänniteosan tehollisen neliö-arvon käyrien muotoa, käy selvästi ilmi, että tasajännitesignaalin ja suodattamattoman vai h to jännitesignaalin käyrät menevät eri suuntiin. Kokeet ovatkin osoittaneet, että jos yllä mainittu tasajännite-ero-signaali kerrottuna sopivalla kertoimella lisätään vaihtojänniteosan neliökeskiarvoon, saadaan käyrä, joka on käytännöllisesti katsoen 7 58697 vaakasuora kaikissa kuitupituuksissa. Eri kuitupitoisuuksissa tämä käyrä siirtyy yhdensuuntaisesti ylöspäin suspendoidun aineen suurempien pitoisuuksien kohdalla ja yhdensuuntaisesti alaspäin alhaisempien pitoisuuksien kohdalla.

Vaihtojänniteosan tehollisen neliöarvon ja sopivalla kertoimella kerrotun tasajännitemerkin summa on täysin riippumaton nesteen virtausnopeudesta hyvin alhaisiin nopeuksiin asti. Tämä on hyvin arvokas ominaisuus, joka tekee menetelmän tämän suoritusmuodon erittäin käyttökelpoiseksi .

Tasajännite-eromerkin ja suodattamattoman vaihtojännitemerkin käyristä käy myös ilmi, että esimerkiksi nämä merkit jakamalla saadaan merkki, joka vaihtelee voimakkaasti eri fraktioiden kohdalla ja jota voidaan käyttää osoittamaan tutkitun suspension karkeafraktion ja hienofraktion välisen suhteen muutosta.

Kuviot 3, 5 ja 6 esittävät keksinnön mukaisen menetelmän eri suoritusmuotojen toteuttamiseen tarkoitettujen laitteiden kolmea eri suoritusmuotoa. Kuviossa 1 esitetyssä laitteessä valonlähde 1 valaisee optiikan 6 ja himmentimen 7 välityksellä kyvettiä 5, jonka kautta virtaa suspendoitua ainetta sisältävä neste. Kyvetin toiselle puolelle on sijoitettu tiettyyn kulmaan Θ valonlähteestä 1 kyvetin keskipisteen kautta vedettyä viivaa vasten valoilmaisin 2. Kulma Θ ei ole millään tavoin kriittinen, jos on ilmaistava ainoastaan ilmaisimesta tulevan merkin vaihtojänniteosa, vaan se voidaan valita 0°:n ja 90°:n väliltä. Merkin suuruuteen vaikutetaan kuitenkin. Valoilmaisimen 2 ilmaisema valon voimakkuus muunnetaan sähköiseksi jännitesignaaliksi, joka syötetään suotimen 3 kautta tehollisarvon muodostajaan 4. Tehol-lisarvon muodostaja 4 voi olla volttimittari, joka osoittaa todellisen tehollisen arvon (true RMS-voltmeter), jolloin suspensiopatoi-suus ei kuitenkaan suhtaudu lineaarisesti volttimittarin asteikkoon. Lineaarinen suhde suspensiopitoisuuden kanssa saadaan sitä vastoin, ainakin alhaisille pitoisuuksille, jos tehollisarvon muodostajasta 4 tuleva lähtömerkki korotetaan neliöön tehollisarvon muodostajan perään merkin suunnassa katsottuna kytketyssä neliöönkorotuselemen-tissä 4'. >

Jos halutaan mitata hienofraktion kuitupitoisuus, suodin 3 on kaista-suodin, jonka rajataajuudet on sopivasti valittu fQ:n molemmin puo- 8 58697

Iin kuviossa 1. Tällöin saadaan nesteen virtausnopeuden ja taajuuden välille suora riippuvuus, minkä vuoksi toista näistä suureista on säädettävä toisen suhteen.

Jos hyvin hienoksi fraktioidun suspension pituuden mittaus on vähemmän tärkeää, suodin 3 on sen sijaan ylipäästösuodin, jossa alempi rajataajuus, kuten kuviosta 2 selvästi käy ilmi, on sitä suurempi mitä hienommaksi fraktioitua suspensiota halutaan mitata. Tämän suoritusmuodon etuna on, että riippuvuus nesteen virtausnopeudesta ei muodostu kriittiseksi. On kuitenkin huomattava, että suotimen pienempi rajataajuus on riippuvainen virtausnopeudesta, minkä vuoksi rajataajuuden korottamisen sijasta voidaan sen sijaan alentaa virtausnopeutta, jolloin saadaan samat käyrät kuin kuviossa 2. Mittausajan on kuitenkin oltava verrannollinen virtausnopeuteen, jotta saataisiin sama mittaustietojen hajonta.

Joskus kyvetin läpi virtaavassa nesteessä voi esiintyä värivaihtelu-ja, ja nämä on kompensoitava. Sen tähden kuvion 3 mukaisessa laitteessa esitetään toinen valoilmaisin 8, joka on sijoitettu täysin määrättyyn kulmaan ψ valonlähteen ja kyvetin keskipisteen läpi menevää viivaa varten.

Jos valo tietyllä avaruuskulmalla ω kohdistuu ja fokusoidaan nesteeseen, joka ei sisällä valoa hajoittavia hiukkasia, nesteestä tuleva valo jakautuu periaatteessa tasaisesti samalle avaruuskulmal-le kuin tuleva valo fokusointipisteen toisella puolella, niin että fokusointipisteen ympäri siirrettävä valoilmaisin ei ilmaisisi lainkaan valoa avaruuskulma-alueen ulkopuolella. Avaruuskulma-alueella saataisiin tasainen valovuo, tietysti edellyttäen, että tuleva valovuo jakautuu tasaisesti tulevan valon avaruuskulma-alueelle. Valo-ilmaisin, jota siirretään fokusointipisteen ympäri tulevaa valoa vastapäätä, antaisi siten suorakulmaisen pulssin. Tätä ei koskaan saada käytännössä, koska valonhajontailmiö esiintyy aina sen tähden, että fokusointipisteen ympäri siirrettävästä ilmaisimesta tuleva lähtömerkki saa Gaussin käyrän muotoisen eli kellonmuotoisen muodon, jossa voimakkain merkki esiintyy valonlähdettä vastapäätä ja jossa on jyrkät reunat kuljettaessa avaruuskulma-alueen rajan ympärillä olevan alueen läpi. Mitä enemmän valoa hajoittavia hiukkasia neste sisältää, sitä alhaisemmaksi muodostuu tämä merkki, joka otetaan vastaan valonlähdettä vastapäätä, ja sitä tasaisemmaksi muodostuvat 9 58697 saadun Gaussin käyrän reunat (katso kuvio 4). Kun valon imeytyminen nesteeseen on saraa, mutta hajonta erilainen, saaduilla Gaussin käyrillä on kuitenkin samat leikkauspisteet K, minkä kokeet ovat osoittaneet mäntysulfaatin mittauksissa fraktioille >16; 16-30; 30-50; 50-100; 100-200; ^ 200 mesh pitoisuuksille 200 mg/1 asti. Jos valo-ilmaisin nyt sijoitetaan sellaiseen suuntaan fokusointipisteen suhteen, että Gaussin käyrät kulkevat saman pisteen läpi, tässä ilmaisimessa ilmaistu merkki on riippumaton hajontailmiöstä ja on siten ainoastaan riippuvainen käytetyn valon imeytymisestä nesteeseen, ts. nesteen värivaihtelusta. Tällöin on huomattava, että tämä pätee ainoastaan merkin tasajänniteosaan, niin että tästä johtuen tässä pisteessä saadaan virtaavan nesteen mittauksen merkki, joka vaihtelee vakioarvon ympärillä.

Jos nesteeseen imeytymisessä tapahtuu lisäys, molemmat käyrät alenevat suhteessa lisääntyneeseen imeytymiseen ja sen mukaisesti pisteen K arvo kulma-asennossa *P . Tätä käytetään värikompensointiin siten, että valoilmaisin 8 sijoitetaan kulma-asentoon ψ ja tästä ilmaisimesta annettu jännitemerkki syötetään suotimen 9 läpi, joka suodattaa pois vaihtojänniteosan, säätölaitteeseen 9', joka vuorostaan säätää valonlähteen 1 käyttöjännitteen lähdettä 10, niin että ilmaisimesta 8 syötetty tasajännitekomponentti pysyy vakiona. Mitä tahansa muuta värikompensoinnin tyyppiä voidaan tietysti käyttää.

Koska ilmaisimen 2 sijoitus ei ole kriittinen, ilmaisin 2 ja ilmaisin 8 voivat tässä suoritusmuodossa olla yksi ja sama ilmaisin, joka on sijoitettu kulma-asentoon V , jolloin tästä ilmaisimesta tuleva lähtömerkki jaetaan tasajänniteosaksi värikompensointia varten ja vaihtojänniteosaksi suspension pitoisuuden mittausta varten.

Kuviossa 5 esitetyssä laitteessa käytetään hyväksi sitä seikkaa, että kaikentyyppisille fraktioille voidaan saada käytännöllisesti katsoen vaakasuora käyrä, jos ilmaisimesta 2 tulevan merkin vaihto-jänniteosan tehollinen neliöarvo lisätään valoilmaisimesta tulevan kahden tasajännitemerkin väliseen erotukseen kerrottuna vakiolla.

Jos kuviossa 4 käyrä a esittää kirkasta vettä, ts. vettä, joka ei sisällä suspendoituja hiukkasia, ja käyrä 8 vettä, jossa on suspen-doituja hiukkasia, havaitaan, että kulma—asentoon 0° sijoitetun ilmaisimen lähtöjännitetason välinen erotus on x ja kulma-asentoon Θ sijoitetun ilmaisimen lähtöjännitetason välinen erotus y. Kokeet 10 58697 ovat osoittaneet, että y:n ja x:n välinen suhde on suunnilleen vakio niiden suspension alhaisten pitoisuuksien kohdalla, joihin keksinnön mukainen menetelmä soveltuu. Sen tähden voidaan vakioarvoon viitaten käyttää sellaisen ilmaisimen tasajänniteosaa, joka voi olla sijoitettuna mihin tahansa kulma-asentoon lukuunottamatta kulma-asentoa ψ . Kulma-asennon Θ tulee kuitenkin sijaita kirkasvesikäyrän nollasta poikkeavassa, helposti määritettävässä osassa.

Kuviossa 5 ilmaisin 13 on sijoitettu kulma-asentoon 0°. Tästä tuleva lähtömerkki syötetään suotimeen 14, jossa merkin vaihtojänniteosa suodatetaan pois. Suotimen 14 lähtömerkki syötetään vahvistimeen 15, jonka vahvistus sovitetaan sen vakion mukaiseksi, jolla tasajännite-merkki tullaan kertomaan. Vahvistimen vahvistus voi tästä johtuen olla alle 1. Kuvion 3 tapaan valoilmaisimesta 2 tuleva lähtömerkki syötetään suotimeen 11. Tämä suodin suodattaa kuitenkin tässä tapauksessa pois ainoastaan merkin tasajänniteosan. Sen jälkeen muodostetaan merkin tehollinen arvo tehollisarvon muodostajassa 12 ja korotetaan neliöön neliökorostuselementissä 12'. Elementistä 12' tuleva merkki ja vahvistimesta 15 tuleva merkki lasketaan yhteen yhteen-laskimessa 16.

Tässäkin suoritusmuodossa suoritetaan värikompensointi, mutta nyt se suoritetaan lähtömerkille. Nesteen värin lisääntyessä, ts. imeytymisen lisääntyessä, alenevat kuvion 4 molemmat käyrät ja käyrien vähennykset kulma-asennossa 0° ja kulma-asennossa Θ ovat määrätyssä suhteessa toisiinsa. Tätä käytetään hyväksi siten, että merkki ilmaisimesta 2, joka tässä suoritusmuodossa on sijoitettu kulma-asentoon Θ erilleen <P:sta, syötetään vielä suotimeen 16, joka suodattaa pois merkinvaihtojänniteosan. Suotimesta 16 ja vahvistimesta 15 tai vaihtoehtoisesti suotimesta 14 tulevat merkit syötetään kukin omaan sisääntuloonsa merkinkäsittelylaitteessa 17, joka laskee merkkien välisen annetun suhteen. Tästä riippuen syötetään merkki mittauspii-rin 18 säätösisääntuloon, jolloin yhteenlaskimesta 16 saadulla merkillä korvataan väriä. Sen sijaan että käytetään ilmaisimista 2 ja 13 tulevia merkkejä, voidaan tässäkin tapauksessa tietysti ilmaisin 8 sijoittaa kulma-asentoon if , ja tämän lähtömerkki syötetään mittaus-piirin 18 säätösisääntuloon värin säätöä varten.

Kuten edellä olevasta käy ilmi, ilmaisimet 2 ja 13 voivat tietysti suspension pitoisuuden mittausta varten olla yksi ja sama ilmaisin,

Claims (12)

1. Menetelmä virtaavassa aineessa olevien, suspendoitujen aineiden pitoisuuden mittaamiseksi, jossa menetelmässä väliainetta valaistaan valolla suoraan virtaussuunnan poikki mittauksen aikana ajassa oleellisesti muuttumattomalla ja määrätyllä voimakkuudella ja ennalta määrätyssä suunnassa väliaineesta säteilleen valon ilmoittaa ensimmäinen valoilmaisin (2), joka muuntaa ilmaistun valon valon voimakkuudesta riippuen vaihtelevaksi sähkösignaaliksi, tunnettu siitä, että signaalin ennalta määrätyllä taajuusalueella olevan osan tehollisen arvon neliö muodostetaan ja että pitoisuus johdetaan tehollisen arvon mainitun neliön avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taajuusalueen rajataajuudet on sijoitettu merkin jännitteen kahden käyrän välisen leikkauspisteen molemmille puolille taajuuden funktioksi, jolloin toinen käyrä kuvaa suuria hiukkasia ja toinen pieniä hiukkasia, ja että rajataajuudet on valittu niin, että raja-taajuuksien välisen merkin tehollisen arvon neliö muodostuu yhtä suureksi sekä karkeafraktiolle että hienofraktiolle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taajuusalue käsittää ainoastaan ennalta määrätyn alarajataajuu-den yläpuolella olevat taajuudet.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä. 58697 että merkin tehollisen arvon neliö muodostetaan koko vaihtojännitteen osalle ja että nesteestä säteillyt valo ennalta määrätyssä suunnassa ilmaistaan toisessa valoilmaisimessa (13) ja muunnetaan sähkömerkiksi, jonka tasajännitekomponentti määrätään samassa suunnassa ilman suspensiota olevasta virtaavassa väliaineessa ilmaisimesta saatavan tasajännitekomponentin suhteen, jotta se yhdessä tehollisen arvon mainitun neliön kanssa muodostaa merkin, joka ilmaisee suspendoitujen aineiden pitoisuuden.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tehollisen arvon neliö ja vakiolla kerrottu tasajännitekomponentti lasketaan yhteen.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että tehollisen arvon neliö ja tasajännitekomponentti jaetaan keskenään ja näin saatu arvo osoittaa fraktioiden jakautumista väliaineessa .

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että kolmannesta valoilmaisimesta (8) jännitteeksi muunnetun, väliaineesta säteilleen valon tasajännitekomponentti suunnassa, joka tulevan valon avaruuskulmasta riippuen on niin valittu, että tämän tasajännitekomponentin vaihtelut ainoastaan riippuvat valon imeytymisestä väliaineeseen, syötetään säätölaitteeseen väliaineen valaistuksen säätämiseksi niin, että kolmannen valo-ilmaisimen (8) lähtömerkin tasajännitekomponentti pidetään vakiona ja/tai että se saa aikaan lähtömerkin säädön.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kahdesta ilmaisimesta jännitteeksi muunnetun, väliaineesta säteilleen valon tasajännitekomponentit kahdessa suunnassa, jotka sijaitsevat kukin omalla puolellaan yhtä suuntaa, joka tulevan valon avaruuskulmasta riippuen on niin valittu, että tähän suuntaan otetun tasajännitekomponentin vaihtelut riippuvat ainoastaan valon imeytymisestä väliaineeseen, muodostavat yhdessä merkin, joka on riippuvainen valon imeytymisestä väliaineeseen, jolloin tämä merkki joko syötetään säätölaitteeseen väliaineen valaistuksen säätämiseksi niin, että tämä merkki pidetään vakiona ja/tai että se saa aikaan lähtömerkin säädön. i3 58697

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ensimmäinen ja toinen valoilmaisin (2 ja 13) ovat yksi ja sama ilmaisin, jonka lähtömerkki jaetaan vaihtojänniteosaksi ja tasajänniteosaksi.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että ensimmäinen ja kolmas valoilmaisin (2 ja 8) ovat yksi ja sama ilmaisin, jonka lähtömerkki jaetaan vaihtojänniteosaksi suspensiopi-toisuuden ilmaisemista varten ja tasajänniteosaksi värikompensointia varten.

11. Jonkin patenttiväätimuksen 4-8 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että toinen valoilmaisin (13) sijoitetaan kulma-asentoon, joka on erilainen kuin se kulma-asento, johon kolmas valoilmaisin (8) täytyy sijoittaa.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannesta valoilmaisimesta (8) tuleva lähtömerkki kerrottuna ennalta määrätyllä vakiolla saatetaan yhdessä ensimmäisestä valoilmaisimesta (2) ja joissakin tapauksissa toisesta valoilmaisimesta (13) tulevan merkin kanssa muodostamaan merkki, joka osoittaa suspendoitujen aineiden pitoisuuden.