NL8400451A - Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface - Google Patents
Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface Download PDFInfo
- Publication number
- NL8400451A NL8400451A NL8400451A NL8400451A NL8400451A NL 8400451 A NL8400451 A NL 8400451A NL 8400451 A NL8400451 A NL 8400451A NL 8400451 A NL8400451 A NL 8400451A NL 8400451 A NL8400451 A NL 8400451A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- radiation
- liq
- measuring
- radiation source
- medium
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title abstract 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 6
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000003653 coastal water Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
- G01J1/1626—Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
- G01J2001/1636—Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared one detector directly monitoring the source, e.g. also impulse time controlling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
- G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
Abstract
Description
Sè * . - 1 -Sè *. - 1 -
Optische concentratie- en deeltjesgroottemeter.Optical concentration and particle size meter.
1 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van concentraties van deeltjes of van opgeloste stoffen in een medium en voor het meten van de grootte van in een medium, in een bekende concentratie aanwezige deeltjes, door een electromagnetische straling te sturen door 5 (een deel van) het medium en met behulp van een detectoreeriheid de extinctie van de straling over een bepaalde afstand in het medium te bepalen.The invention relates to a method for measuring concentrations of particles or of solutes in a medium and for measuring the size of particles present in a medium, at a known concentration, by sending an electromagnetic radiation through 5 ( a part of the medium and the extinction of the radiation over a certain distance in the medium to be determined by means of a detector.
Een dergelijke werkwijze is bekend, bijvoorbeeld uit Kohlrausch, F., Praktische Physik, Band I, 1968, p. 499, en wordt in hoofdzaak ge-10 bruikt bij het meten van concentraties van opgeloste stoffen in vloeistoffen. De werkwijze is ook bekend voor het meten van concentraties van zand-deeltjes in water (Glover J.R., An improved Iowa sediment concentration analyzer, IIHR Report no. 209, Iowa Institute of Hydraulic Research) en voldoet goed wanneer het gaat om het meten van concentraties in de orde 15 van 1000 mg/1 of hoger.Such a method is known, for example from Kohlrausch, F., Praktische Physik, Band I, 1968, p. 499, and is mainly used in measuring concentrations of solutes in liquids. The method is also known for measuring concentrations of sand particles in water (Glover JR, An improved Iowa sediment concentration analyzer, IIHR Report no. 209, Iowa Institute of Hydraulic Research) and is satisfactory when it comes to measuring concentrations on the order of 1000 mg / l or higher.
In het algemeen wordt zichtbaar licht gebruikt. Uit de wet van Lambert-Beer I = Io exp - α d, waarin « I staat voor de intensiteit van het doorgelaten lichtVisible light is generally used. From Lambert-Beer's law I = Io exp - α d, where «I stands for the intensity of the transmitted light
Io staat voor de intensiteit van het licht, doorgelaten door een "schoon 20 medium" d staat voor de in het medium door de straling afgelegde weg en a staat voor de extinctiecoefficiënt volgt, wanneer I, Io en d bekend zijn, de extinctiecoefficiënt, die een functie is van de concentratie c, de effectieve diameter D en de soorte-25 lijke massa p van de deeltjes. Wanneer D en p bekend zijn volgt uit α direct de concentratie c.Io stands for the intensity of the light transmitted through a "clean medium" d stands for the path traveled in the medium by the radiation and a stands for the extinction coefficient, when I, Io and d are known, the extinction coefficient, which is a function of the concentration c, the effective diameter D and the species mass p of the particles. When D and p are known, the concentration c immediately follows from α.
Uiteraard kan deze methode ook worden gebruikt om wanneer wordt uitgegaan van een bekende concentratie, de effectieve diameter D, en daarmee de effectieve deeltjesgrootte te bepalen. · f 30 Wanneer men de bekende methode wil toepassen voor het meten van lage concentraties van in een medium opgeloste stoffen en in het bijzonder van lage concentraties van deeltjes, blijkt deze niet meer te voldoen. De nauwkeurigheid blijkt voor zandeoncentraties onder circa 1000 mg/1 onvoldoende te zijn.Of course, this method can also be used to determine the effective diameter D, and thus the effective particle size, when starting from a known concentration. If it is desired to use the known method for measuring low concentrations of substances dissolved in a medium and in particular of low concentrations of particles, it appears to be no longer satisfactory. The accuracy appears to be insufficient for sand concentrations below approximately 1000 mg / l.
35 Dit vindt zijn oorzaak in de temperatuurafhankelijkheid van Io.This is due to the temperature dependence of Io.
Toch is er behoefte aan een methode voor het meten van dergelijke lage concentraties, waarbij vooral gedacht moet worden aan metingen in kustwateren afvalwater, maar ook in bierleidingen, bloed, etc....Nevertheless, there is a need for a method for measuring such low concentrations, especially in the case of measurements in coastal waters, waste water, but also in beer pipes, blood, etc.
3400451 S-» «t . . . - 2 - I .koorts is er behoefte aan concentratiemetingen in andere media dan vloeistoffen, zoals van stofdeeltjes in lucht etc.3400451 S- »« t. . . - 2 - I. Fever, there is a need for concentration measurements in media other than liquids, such as dust particles in air, etc.
De uitvinding betreft nu een werkwijze volgens welke de nauwkeurigheid met een factor 10 of meer toeneemt, zodat bijvoorbeeld massacon-5 centraties zand (D = 200 ym) van 20 mg/1 kunnen worden gemeten.The invention now relates to a method according to which the accuracy increases by a factor of 10 or more, so that, for example, mass concentrations of sand (D = 200 µm) of 20 mg / l can be measured.
De werkwijze volgens de uitvinding berust op het inzicht, dat de temperatuurafhankelijkheid van Io in belangrijke mate kan worden geëlimineerd, zowel door te zorgen voor een thermische koppeling tussen stralingsbron en detector, als ook door andere maatregelen te treffen waardoor de in-10 vloed van thermische instabiliteit en van veroudering van de stralingsbron wordt gecompenseerd.The method according to the invention is based on the insight that the temperature dependence of Io can be largely eliminated, both by providing a thermal coupling between the radiation source and the detector, as well as by taking other measures whereby the influence of thermal instability and aging of the radiation source is compensated for.
De werkwijze is daardoor gekenmerkt dat invloeden' van de temperatuur worden geëlimineerd door compensatie via een aan het temperatuur-traject aangepaste inwendige weerstand van de stralingsbronvoedende span-15 ningsbron, respectievelijk door gebruik te maken van een referentiedetec-tor, die straling opvangt, die niet het medium is gepasseerd.The method is characterized in that influences of the temperature are eliminated by compensation via an internal resistance of the radiation source-supplying voltage source adapted to the temperature range, or by using a reference detector which receives radiation, which does not the medium has passed.
Opzichzelf is het compenseren van de temperatuurcoëfficiënt door een geschikte keuze te maken van de inwendige weerstand van de spanningsbron niet nieuw. Deze methode is bijvoorbeeld beschreven in "Report 120" 20 van het Iowa Institute of Hydraulic Research. Dit geldt ook voor het elimineren van temperatuurinvloeden en veroudering van de stralingsbron door het gebruik van een referentiekring.By itself, compensating for the temperature coefficient by making a suitable choice of the internal resistance of the voltage source is not new. This method is described, for example, in "Report 120" 20 of the Iowa Institute of Hydraulic Research. This also applies to the elimination of temperature influences and aging of the radiation source by the use of a reference circuit.
Deze beide,, opzichzelf bekende maatregelen, in combinatie met de eerder genoemde thermische koppeling van stralingsbron en detector leiden tot een 25 verrassend hoge nauwkeurigheid.Both these measures, which are known per se, in combination with the aforementioned thermal coupling of the radiation source and detector lead to a surprisingly high accuracy.
Opgemerkt wordt nog, dat de keuze van de lichtweglengte wordt bepaald door de toegestane statistische en instrumentele fouten (Bosman, J., Optical Measurements of Sediment Concentration, Rep. on investigation, R 717 IV, Delft Hydraulics Laboratory).It should also be noted that the choice of the light path length is determined by the permitted statistical and instrumental errors (Bosman, J., Optical Measurements of Sediment Concentration, Rep. On investigation, R 717 IV, Delft Hydraulics Laboratory).
30 Om de invloed van omgevingslicht terug te dringen is gekozen voor infrarood LED en fotodioden en van glasvezels met een kleine numerieke apertuur.30 To reduce the influence of ambient light, an infrared LED and photodiodes and glass fibers with a small numerical aperture were chosen.
De uitvinding omvat ook een instrument voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.The invention also includes an instrument for performing the method according to the invention.
35 De uitvoeringsvorm is zodanig dat het medium niet behoeft te worden gebracht in een cuvet, zoals gebruikelijk bij absorptiemeters.The embodiment is such that the medium need not be placed in a cuvette, as is usual with absorbers.
Dit instrument is daardoor gekenmerkt dat het een bron bevat voor electro-magnetische straling, een eenheid voor het detecteren van deze straling, bestaande uit twee detectoren, waarvan de ene straling opvangt, direct uit 40 de stralingsbron en een meeteenheid, bestaande uit twee geleiders van de 8400451 ^5· · ► . fc - 3 - - ' 1 electromagnetische straling, waarbij het ene einde van de eerste geleider open is naar de stralingsbron toe en het andere einde zodanig is gefixeerd op afstand van het ene einde van de tweede geleider, dat straling vanuit dit andere einde over die afstand wordt ingevoerd in de tweede geleider, 5 waarvan het andere einde zodanig is gefixeerd ten opzichte van de andere detector, dat straling uit deze geleider door de detector wordt opgevangen, terwijl stralingsbron en detectoreenheid thermisch zijn gekoppeld.This instrument is characterized in that it contains a source of electromagnetic radiation, a unit for detecting this radiation, consisting of two detectors, one of which receives radiation, directly from the radiation source and a measuring unit, consisting of two conductors of the 8400451 ^ 5 · ►. fc - 3 - - '1 electromagnetic radiation, where one end of the first conductor is open towards the radiation source and the other end is fixed at such a distance from one end of the second conductor that radiation from this other end extends over that distance is introduced into the second conductor, the other end of which is fixed relative to the other detector, such that radiation from this conductor is received by the detector, while the radiation source and detector unit are thermally coupled.
In de praktijk worden voor de geleiders van de straling glasvezels gébruikt. De beide, ten opzichte van elkaar gefixeerde uiteinden van 10 de glasvezelstukken worden gedompeld in het te meten medium, terwijl stralingsbron en detectoreenheid buiten het medium blijven.In practice, glass fibers are used for the conductors of the radiation. The two ends of the glass fiber pieces fixed relative to each other are immersed in the medium to be measured, while the radiation source and detector unit remain outside the medium.
Als detectors worden in het algemeen fotodiodes gebruikt, -ieder via een foto-versterker aangesloten op een logarithmische omzetter.Photodiodes are generally used as detectors, each connected to a logarithmic converter via a photo-amplifier.
Terwille van de handzaamheid van het instrument en om een efficiënte ther-15 mische koppeling te verzekeren zijn stralingsbron, detectoren etc. in een huis samengebouwd.For the sake of handiness of the instrument and to ensure efficient thermal coupling, radiation source, detectors etc. are assembled in a house.
De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, die schematisch een instrument volgens de uitvinding weergeeft, en waarin 1 de stralingsbron voorsteld, van waaruit straling via het scheidingspris-20 ma 2 terechtkomt op de fotodiode 3 en ook in de glasvezel 4. Glasvezel 4 hangt met zijn andere uiteinde 5 in de te meten vloeistof 6. De straling gaat via het prisma 7 door de vloeistof 6 over een afstand 8, bijvoorbeeld 30 mm. Daarna gaat de straling via prisma 9 naar glasvezel 10 en naar de fotodiode 1I.The invention is further elucidated with reference to the drawing, which schematically shows an instrument according to the invention, and in which 1 represents the radiation source, from which radiation ends up on the photodiode 3 via the separation prism 2 and also in the glass fiber 4. Glass fiber 4 hangs with its other end 5 in the liquid 6 to be measured. The radiation passes via the prism 7 through the liquid 6 over a distance 8, for example 30 mm. Then the radiation goes via prism 9 to glass fiber 10 and to the photodiode 1I.
25 Via de versterkers 12 en 13 gaan de signalen naar de logarithmische omzetter en weergeefeenheid 14.The signals go via the amplifiers 12 and 13 to the logarithmic converter and display unit 14.
Het 15 is aangegeven het huis waarbinnen de diverse onderdelen zijn samengebouwd.It is indicated the house within which the various parts are assembled.
840045 f840045 f
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8400451A NL8400451A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8400451A NL8400451A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface |
| NL8400451 | 1984-02-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8400451A true NL8400451A (en) | 1985-09-02 |
Family
ID=19843478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8400451A NL8400451A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL8400451A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988002109A1 (en) * | 1986-09-15 | 1988-03-24 | Hughes Aircraft Company | System for sensing ions in aqueous solution |
| JPH01501247A (en) * | 1986-09-15 | 1989-04-27 | ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー | Ion sensing system in aqueous solution |
| CN105891070A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | 安荣信科技(北京)有限公司 | Automatic calibration device of online continuous monitoring instrument for concentration of particulate matters |
| CN105891921A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | 安荣信科技(北京)有限公司 | Beam splitter prism device for generation of non-interference reference light |
| CN108844870A (en) * | 2018-08-08 | 2018-11-20 | 重庆交通大学 | PM based on optical fiber structure10And PM2.5Detection instrument device and system |
-
1984
- 1984-02-10 NL NL8400451A patent/NL8400451A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988002109A1 (en) * | 1986-09-15 | 1988-03-24 | Hughes Aircraft Company | System for sensing ions in aqueous solution |
| JPH01501247A (en) * | 1986-09-15 | 1989-04-27 | ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー | Ion sensing system in aqueous solution |
| CN105891070A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | 安荣信科技(北京)有限公司 | Automatic calibration device of online continuous monitoring instrument for concentration of particulate matters |
| CN105891921A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | 安荣信科技(北京)有限公司 | Beam splitter prism device for generation of non-interference reference light |
| CN105891921B (en) * | 2014-12-12 | 2019-03-01 | 安荣信科技(北京)有限公司 | A kind of beam splitting prism attachment generated without interference reference light |
| CN108844870A (en) * | 2018-08-08 | 2018-11-20 | 重庆交通大学 | PM based on optical fiber structure10And PM2.5Detection instrument device and system |
| CN108844870B (en) * | 2018-08-08 | 2021-09-21 | 重庆交通大学 | PM based on optical fiber structure10And PM2.5Probe instrument apparatus and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2053398C (en) | Optical analytical instrument and method | |
| US4278887A (en) | Fluid sample cell | |
| CA2115797A1 (en) | Optical sensor | |
| US4118625A (en) | Nephelometer having pulsed energy source | |
| US4152070A (en) | Turbidimeter | |
| US10126229B2 (en) | Optical measurement device | |
| JPS57142546A (en) | Infrared multiple reflection type oil concentration measuring apparatus | |
| Minato et al. | Remote refractive index difference meter for salinity sensor | |
| SE8800686D0 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE CONCENTRATION OF A SUBJECT CONNECTED TO PARTICLES IN A FLOWING MEDIUM | |
| US4037973A (en) | Light sensitive device for measuring particles in a liquid | |
| US3999857A (en) | Refractive index detector | |
| EP0540035A2 (en) | Sensor for monitoring solutes in a liquid stream | |
| FI72603C (en) | MAETHUVUD FOER INFRAROED FUKTMAETARE. | |
| NL8400451A (en) | Optical device measuring particle concn. in liq. - has beam splitter providing reference beam for photodiode and measuring beam for optical fibre ending below liq. surface | |
| AU590223B2 (en) | Concentration meter | |
| US4755048A (en) | Optical analysis of impurity absorptions | |
| US4658149A (en) | Method and apparatus for measuring the depth of a flowing liquid | |
| JPS60501125A (en) | Method and device for measuring suspended solids content in a fluid medium | |
| RU178357U1 (en) | INFRARED HYDROGEN | |
| Mendoza et al. | Embeddable distributed moisture and pH sensors for nondestructive inspection of aircraft lap joints | |
| RU2356028C1 (en) | Device for proximate analysis of fluid industrial-class purity | |
| EP0456763A1 (en) | Sensor | |
| US4240753A (en) | Method for the quantitative determination of turbidities, especially of immune reactions | |
| US20060128878A1 (en) | Paste solids measurement in real time | |
| JPS59206746A (en) | Measuring device for refractive index of fluid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BV | The patent application has lapsed |