NO174866B

NO174866B - Fluid spreading cell

Info

Publication number: NO174866B
Application number: NO843551A
Authority: NO
Inventors: Gillies David Pitt; Philip Extance
Original assignee: Vaf Instr Bv; Int Standard Electric Corp
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1994-04-11
Also published as: GB2141553A; CH670511A5; AU573254B2; GB2141553B; AU3293984A; NO174866C; NO843551L; GB8316175D0

Abstract

Spredecelle (6) for detektering av f.eks. suspenderte partikler i en fluidumstrm, hvor det gjøres bruk av minst én lyskilde (31 som sender en lysstråle inn i et fluidumvolum, og hvor forekommende partikler i fluidumet sprer lyset som mottas ved flere utfallsvinduer (4, 5, 6) eller detektorer (8, 9, 10) anbragt ved flere ulike steder i spredecellen, f.eks. ved ulike vinkelposisjoner. Spredecellen er forsynt med mikro-prosessorutstyr (14) for å beregne parametre i fluidumet som passerer gjennom cellen. Ved en utførelse med flere lyskilder og flere utgangsvinduer ved ulike vinkler kan flere parametre kalkuleres samtidig i "on-line" utførelse, f.eks. kan fluidumets strømnings-hastighet, partikkelkonsentrasjonen og farge vurderes samtidig.Spread cell (6) for detecting e.g. suspended particles in a fluid stream, where use is made of at least one light source (31 which sends a light beam into a fluid volume, and where particles present in the fluid scatter the light received by several discharge windows (4, 5, 6) or detectors (8, 9, 10) located at several different locations in the spreading cell, for example at different angular positions The spreading cell is provided with microprocessor equipment (14) for calculating parameters in the fluid passing through the cell. at different angles several parameters can be calculated simultaneously in "on-line" design, for example the fluid flow rate, the particle concentration and color can be assessed simultaneously.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår spredecelle med rom for en fluidummengde som skal undersøkes, som angitt i innledningen til krav 1. The present invention relates to a spreading cell with room for a quantity of fluid to be examined, as stated in the introduction to claim 1.

I britisk patent nr. 1 588 862 er det vist en spredecelle for bruk for detektering av faste partikler slik som av rust, samt for detektering av flytende partikler slik som oljedråper i vann. En slik spredecelle ble utviklet for overvåkning av oljeinnhold i vann i skipsballaster, i bunnvann eller i lensevann fra skip, men det kan også benyttes i systemer for å detektere konsentrasjonen av en eller flere oljetyper suspendert i vann som beskrevet i tysk søknad DOS nr. 3 212 734. In British patent no. 1 588 862, a scattering cell is shown for use in detecting solid particles such as rust, as well as for detecting liquid particles such as oil droplets in water. Such a spreading cell was developed for monitoring oil content in water in ship ballast, in bottom water or in bilge water from ships, but it can also be used in systems to detect the concentration of one or more types of oil suspended in water as described in German application DOS no. 3 212,734.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en spredecelle av innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene. According to the present invention, a spreader cell of the type mentioned at the outset is provided, the characteristic features of which appear in claim 1. Further features of the invention appear in the other independent claims.

For å gi en klar forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående beskrivelse av utførelseseksempler og til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 på noe skjematisk måte viser en enkeltkilde flervinklet spredecelle. Fig. 2 viser, også noe skjematisk, en utførelse av en In order to provide a clear understanding of the present invention, reference is made to the following description of embodiment examples and to the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows in a somewhat schematic way a single source multi-angle scattering cell. Fig. 2 shows, also somewhat schematically, an embodiment of a

flerkilde flervinklet spredecelle. multi-source multi-angle scattering cell.

Fig. 3 viser, også noe skjematisk, en ytterligere utførelse Fig. 3 shows, also somewhat schematically, a further embodiment

av en flerkilde, flervinklet spredecelle. of a multi-source, multi-angle scattering cell.

Fig. 4 viser et skjematisk blokkdiagram for kretser i Fig. 4 shows a schematic block diagram for circuits i

forbindelse med sensorene i henhold til figurene 1-3. connection with the sensors according to figures 1-3.

Fig. 5 viser detektering under bruk av en fiberoptisk rekke. Fig. 5 shows detection using a fiber optic array.

I fig. 1 omfatter den flervinklede spredecellen 1 en innkapsling 2, gjennom hvilken et fluidum som skal avføles, f.eks. vann som medfører suspendert materiale, flyter, og innkapslingen er forsynt med et inngangsvindu 3 for innfallende lys og flere utgangsvinduer 4, 5, 6 for mottakelse av lys som blir spredd av det suspenderte materiale. Den innfallende lysstrålen kan frembringes ved hjelp av en infrarød faststoff-laser (ikke vist) eller an lysemitterende diode (LED) eller andre lyskilder. En avskjerming 7 er montert ved siden av vinduet 3 for å sikre at bare spredd lys når vinduene 4, 5 og 6. I enkelte utførelser kan avskjermin-gen være montert vinkelrett på den innfallende lysstrålen. Mens celleinnkapslingen 2, som er vist på figuren, er sirkulær i tverrsnitt, kan firkantede eller rektangulære celler alternativt benyttes. In fig. 1, the multi-angled spreading cell 1 comprises an enclosure 2, through which a fluid is to be sensed, e.g. water carrying suspended material flows, and the enclosure is provided with an entrance window 3 for incident light and several exit windows 4, 5, 6 for receiving light scattered by the suspended material. The incident light beam can be produced by means of an infrared solid state laser (not shown) or a light emitting diode (LED) or other light sources. A shielding 7 is mounted next to the window 3 to ensure that only scattered light reaches the windows 4, 5 and 6. In some embodiments, the shielding can be mounted perpendicular to the incident light beam. While the cell enclosure 2, which is shown in the figure, is circular in cross-section, square or rectangular cells can alternatively be used.

Spredd lys som når fram til vinduene 4, 5, 6 mates til de respektive fotodetektorer 8, 9, 10 som kan monteres ved vinduene eller som vist, i avstand fra vinduene, men tilkoblet disse optisk ved hjelp av optiske fibre 11. Med fordel kan spredecellen omfatte et ytterligere utgangsvindu 12 og en assosiert detektor (ikke vist). Her kan intensiteten til den innfallende strålen overvåkes og benyttes f.eks. til automatisk forsterkningsstyring. Dette er vist ved element 13, og drivstrømmen til den innfallende lysstrålekilde (transmitter) reguleres for å kompensere for forandringer i intensiteten til den innfallende lysstrålen. Utgangene fra fotodetektorene 8, 9, 10 kobles til (mottaker) elektronisk utstyr, f.eks. en mikroprosessor 14, som f.eks. er programmert til å beregne konsentrasjonsnivået av det suspenderte materiale fra de absolutte og de relative verdier av fotodetektorenes utganger. Dette er mulig fordi spredningen av lyset til bestemte vinkler fra det suspenderte materialet, som f.eks. kan være oljedråper og/eller rust, er en funksjon av konsentrasjonen av disse partiklene og partiklenes størrelse. Generelt sett vil mindre partikler spre lyset ut til større vinkler enn store partikler. Lysintensiteten kan derfor måles ved flere spredevinkler og signalstyrkene kalkuleres slik at den relative partikkelkonsentrasjon kan fastlegges. Derfor er en "on-line" diskriminering mulig ved "bruk av detektering ved flere vinkelutslag forutsatt at partikkelstørrelsene eller brytningsindeksene til bestand-delene i strømmen er tilstrekkelig forskjellig. Scattered light that reaches the windows 4, 5, 6 is fed to the respective photodetectors 8, 9, 10 which can be mounted at the windows or, as shown, at a distance from the windows, but connected to them optically by means of optical fibers 11. Advantageously, the spreading cell comprises a further output window 12 and an associated detector (not shown). Here, the intensity of the incident beam can be monitored and used, e.g. for automatic gain control. This is shown by element 13, and the drive current of the incident light beam source (transmitter) is regulated to compensate for changes in the intensity of the incident light beam. The outputs from the photodetectors 8, 9, 10 are connected to (receiver) electronic equipment, e.g. a microprocessor 14, which e.g. is programmed to calculate the concentration level of the suspended material from the absolute and the relative values of the photodetectors' outputs. This is possible because the scattering of the light to certain angles from the suspended material, such as e.g. may be oil droplets and/or rust, is a function of the concentration of these particles and the size of the particles. Generally speaking, smaller particles will spread the light out to larger angles than large particles. The light intensity can therefore be measured at several scattering angles and the signal strengths calculated so that the relative particle concentration can be determined. Therefore, an "on-line" discrimination is possible by "using detection at several angles provided that the particle sizes or refractive indices of the constituents in the stream are sufficiently different.

Særlig kan, ved bruk av en rektangulær celle, men ikke utelukkende da, mottakerelektronikken være utformet slik at detektorene som f.eks. omfatter faststoffdetektorer, og deres tilforordnede forforsterkere kan være montert på et første flatt mønsterkort montert direkte på cellen. På det samme mønsterkort kan også mikroprosessoren 14, lyskilden og den automatiske forsterkningsstyringen 13, samt andre nødvendige elementer for å frembringe et intelligent avfølingshode som kan innebygges i en "on-line" strømningslinje f.eks., og med utganger som kan tilkobles fremvisningsskjermer eller styringselementer etter behov. In particular, when using a rectangular cell, but not exclusively then, the receiver electronics can be designed so that the detectors such as e.g. include solid state detectors and their associated preamplifiers may be mounted on a first flat pattern board mounted directly on the cell. On the same pattern board, the microprocessor 14, the light source and the automatic gain control 13, as well as other necessary elements to produce an intelligent sensing head that can be built into an "on-line" flow line, for example, and with outputs that can be connected to display screens or control elements as required.

Mens spredecellene og detekteringssystemet som er beskrevet i britisk patent nr. 1 588 862 og i den tyske DOS 3 212 734 ble utviklet for overvåkning av olje og særlig slike partikkel-forurensninger som rust eller slagg i vann, kan slik spredeceller og detekteringssystemer alternativt benyttes i forbindelse med et hvilket som helst strømningssystem, gjennom hvilket relativt gjennomsiktige væsker eller fluidumer overføres, og p.g.a. den hurtige responsen som fås fra cellene og systemet, er oppfinnelsen godt egnet for "on-line" bruk i mange strømningssystemer. Relativt gjennomsiktige eller gjennomskinnelige væsker eller fluidumer er viktige for at lyset skal kunne sendes gjennom en slik "on-line" celle. While the scattering cells and the detection system described in British patent no. 1 588 862 and in the German DOS 3 212 734 were developed for monitoring oil and in particular such particulate contaminants as rust or slag in water, such scattering cells and detection systems can alternatively be used in connection with any flow system through which relatively transparent liquids or fluids are transferred, and due to the rapid response obtained from the cells and the system, the invention is well suited for "on-line" use in many flow systems. Relatively transparent or translucent liquids or fluids are important for the light to be able to be sent through such an "on-line" cell.

"Vi har nå funnet at en spredecelle som er enda bedre egnet i mange industrielle strømningssystemer fås dersom mer enn en lysstråle benyttes sammen med et egnet antall detektorer. Bruken av mer enn en lyskilde gjør det mulig å overvåke flere "We have now found that a scattering cell that is even better suited in many industrial flow systems is obtained if more than one light beam is used together with a suitable number of detectors. The use of more than one light source makes it possible to monitor several

parametere i fluidumstrømmen samtidig. En slik multilyskilde spredecelle er vist skjematisk i fig. 2. Den inneholder to lyskilder eller vinduer for disse, 15 og 16, en rekke detektorer eller vinduer for disse, 17, 18, 19 og 20, sammen med en egnet avskjerming 21 for å hindre at lys som ikke er spredd når fram til detektorene eller vinduene. En alternativ form på en slik flerlyskilde spredecelle er vist i fig. 3. I dette arrangementet er det derfor plassert to lyskilder eller vinduer, 22 og 23, aksielt i en avstand "d" langs cellens innkapsling 23, og strømmen gjennom denne er vist med pilen A. Hver lyskilde eller hvert vindu har et tilsvarende sett detektorer eller vinduer 24, 25 og 26, 27, som ligger i samme plan. Avstand mellom lyskildene langs cellens lengde er nødvendig for enkelte typer optiske systemer, f.eks. for å fastlegge strømningshastigheter. Optiske metoder for å bestemme strømningshastigheter omfatter bruk av vandretiden, kraftspektra eller krysskorrelasjon. Eksempler på metoder som gjør bruk av lysstråler for å fastlegge strømningshastigheter er gitt i britisk patentsøknad nr. 8206028 og 8206031. I søknad nr. 8206028 fastlegges hastigheten til et fluidum som flyter i et rør ved beregninger av fasevinkeldifferansen for forskjellige frekvensverdier mellom to romlig adskilte (i strømretningen) optiske signaler som sendes gjennom fluidumet. Helningen på fasevinkelkurven relateres til over-føringstiden av en bestemt forstyrrelse i strømmen mellom de to optiske signalene, og således fås strømningshastigheten. Elektronikken som skal utføre beregningene av strømnings-hastigheten kan omfatte en mikroprosessor og en hurtig Fourier transformering. I søknad nr. 8206031 gjøres bruk at det forhold at et lysstrålesignal moduleres ved passasje gjennom en fluidumstrøm, som f.eks. en fluidumstrøm gjennom et rør. Ved å detektere det modulerte signalet og la det gjennomløpe en hurtig Fourier transformering fås et kraft-spektrum. Strømningshastigheten v kan beregnes fra et uttrykk som v = Kf c, hvor K er en konstant og fc er "cut-off" frekvensen til det første minimum i kraftspektrumet. parameters in the fluid flow at the same time. Such a multi-light source scattering cell is shown schematically in fig. 2. It contains two light sources or windows thereto, 15 and 16, a series of detectors or windows thereto, 17, 18, 19 and 20, together with a suitable shield 21 to prevent unscattered light from reaching the detectors or the windows. An alternative form of such a multi-light source diffusion cell is shown in fig. 3. In this arrangement, therefore, two light sources or windows, 22 and 23, are positioned axially at a distance "d" along the cell enclosure 23, and the current through this is shown by arrow A. Each light source or window has a corresponding set of detectors or windows 24, 25 and 26, 27, which are in the same plane. Distance between the light sources along the length of the cell is necessary for certain types of optical systems, e.g. to determine flow rates. Optical methods for determining flow velocities include the use of travel time, power spectra or cross-correlation. Examples of methods that make use of light rays to determine flow rates are given in British patent application no. 8206028 and 8206031. In application no. 8206028, the speed of a fluid flowing in a pipe is determined by calculations of the phase angle difference for different frequency values between two spatially separated ( in the direction of flow) optical signals that are sent through the fluid. The slope of the phase angle curve is related to the transmission time of a specific disturbance in the flow between the two optical signals, and thus the flow rate is obtained. The electronics which will carry out the calculations of the flow rate can comprise a microprocessor and a fast Fourier transformation. In application no. 8206031, use is made of the fact that a light beam signal is modulated when passing through a fluid flow, such as e.g. a fluid flow through a pipe. By detecting the modulated signal and passing it through a fast Fourier transformation, a power spectrum is obtained. The flow velocity v can be calculated from an expression such as v = Kf c, where K is a constant and fc is the "cut-off" frequency of the first minimum in the power spectrum.

Hvis to eller flere kilder i en flerkilde og flervinklet spredecelle hver gjør bruk av inngangslys med forskjellig bølgelengde, vil en fargemåling kunne oppnås for fluidumet. Således vil en enkelt sensor med en slik flerkilde og flervinklet spredecelle og en mikroprosessor, samt andre egnede elektroniske kretser tillate samtidig måling "on-line" av en fluidumstrøm hva angår f.eks. partikkelkonsentrasjon, farge- og strømningshastighet, siden mikroprosessoren vil tillate gjennomføring av flere kalkulasjoner. If two or more sources in a multi-source and multi-angle scattering cell each use input light of a different wavelength, a color measurement can be obtained for the fluid. Thus, a single sensor with such a multi-source and multi-angle scattering cell and a microprocessor, as well as other suitable electronic circuits, will allow simultaneous measurement "on-line" of a fluid flow as regards e.g. particle concentration, color and flow rate, as the microprocessor will allow multiple calculations to be performed.

I en slik sensor som primært er nødvendig for å måle turbulens eller farge, vil strømningshastighetsmålinger kunne benyttes for å gi en enkel alarm for strøm-"på" eller strøm-"av". Forandringer i strømningshastigheten kan forårsake endringer i tilsynelatende spredningsmålinger, kompensasjon kan imidlertid utføres automatisk ved målehode med kombinert strømnings- og konsentrasjonsmåling. In such a sensor which is primarily needed to measure turbulence or colour, flow rate measurements can be used to provide a simple alarm for current "on" or current "off". Changes in the flow rate can cause changes in apparent dispersion measurements, however, compensation can be performed automatically by measuring head with combined flow and concentration measurement.

Da måling av partikkelstørrelsen i °n-line" er mulig med to eller tre vinkelmålere, kan området for partikkelstørrelse observeres og alarm gis. Dette kan f.eks. benyttes i forbindelse med hydrauliske væsker eller brenseloljer. I særdeleshet kan mørkning når kvaliteten til en olje redu-seres, bli indikert, eller plutselige tilsynekomster av store partikler ved feil i filteret kan utløse en alarm. As measurement of the particle size in °n-line" is possible with two or three angle meters, the range of particle size can be observed and an alarm given. This can, for example, be used in connection with hydraulic fluids or fuel oils. In particular, darkening can reach the quality of a oil is reduced, be indicated, or the sudden appearance of large particles due to a fault in the filter can trigger an alarm.

De elektroniske kretser som benyttes i forbindelse med en flerkilde flervinklet spredecelle kan hovedsakelig bestemmes av typen målinger og kalkulasjoner som kreves, det vil imidlertid være hovedsakelig de samme som vist i britisk patentsøknad nr. 8206027, bortsett fra at de ekstra lyskildene og detektorene vil kreve tilsvarende kretsutstyr og egnet beregningsutstyr for de aktuelle strømningskalkula-sjoner. Med mikroprosessorer kan hurtige Fourier-transforma-sjoner og krysskorrelasjoner utføres av komponenter som tar relativt lite volum og således kan monteres i en spredecelle for å gi en "on-line" intelligent sensor. The electronic circuitry used in conjunction with a multi-source multi-angle scattering cell can be determined mainly by the type of measurements and calculations required, however, it will be essentially the same as that shown in British Patent Application No. 8206027, except that the additional light sources and detectors will require similar circuit equipment and suitable calculation equipment for the relevant flow calculations. With microprocessors, fast Fourier transformations and cross-correlations can be carried out by components that take up relatively little volume and can thus be mounted in a scattering cell to provide an "on-line" intelligent sensor.

En mulig form på elektronisk utstyr for bruk med en flerkilde. flervinklet spredecelle er vist skjematisk i fig. 4 og bruker digital prosesseringsteknikk. Forbundet med hver lyskilde Sl, S2 befinner det seg tre detektorer D^, D^2, D^3, henholdsvis D2I, Dg2, 1^3. Utgangene fra detektorene D^l, D^2, D^3 føres til de respektive prøvetaknings/holdekretser 30, 31, 32 via de respektive forsterkere Al, A2, A3. Utgangen fra detektorene Dgl, T>22 > D23 blir ført til de respektive prøvetagnings/holdekretser 33, 34, 35 over de respektive forsterkere A4, A5, A6. Utgangene fra detektorene D^l og D2I, som er tilforbrdnet de direkte stråleveier gjennom cellen, føres tilbake til de respektive drivkretser LD1 og LD2 for å gi automatisk forsterkningsstyring ved tilbakekoblingssløyfer for å kompensere for både elding og andre endringer i lyskildene, og således gi kontinuerlig kalibrering på automatisk måte for detektorarrangementet. Utgangene fra prøvetaknings- og holdekretsene 30, 31, 32 og en utgang fra drivkrets LD1 føres til en analog/digital omformer 36, mens utgangene fra prøvetaknings- og holdekretsene 33, 34, 35 og en utgang fra drivkretsen LD2 føres til en analog/digital omformer 37. Omformerutgangene føres til en egnet programmert mikroprosessor 38, som omfatter de nødvendige hurtige Fourier-transformerings- og krysskorreleringsbrikker, hvis utganger kan føres til fremvisningselementer og/eller styringselementer etter behov. A possible form of electronic equipment for use with a multi-source. multi-angled scattering cell is shown schematically in fig. 4 and uses digital processing technology. Connected to each light source S1, S2 are three detectors D^, D^2, D^3, respectively D2I, Dg2, 1^3. The outputs from the detectors D^1, D^2, D^3 are fed to the respective sampling/holding circuits 30, 31, 32 via the respective amplifiers A1, A2, A3. The output from the detectors Dgl, T>22 > D23 is fed to the respective sampling/holding circuits 33, 34, 35 via the respective amplifiers A4, A5, A6. The outputs from the detectors D^1 and D2I, which are connected to the direct beam paths through the cell, are fed back to the respective drive circuits LD1 and LD2 to provide automatic gain control by feedback loops to compensate for both aging and other changes in the light sources, thus providing continuous automatic calibration of the detector arrangement. The outputs from the sampling and holding circuits 30, 31, 32 and an output from drive circuit LD1 are fed to an analog/digital converter 36, while the outputs from the sampling and holding circuits 33, 34, 35 and an output from drive circuit LD2 are fed to an analog/digital converter 37. The converter outputs are fed to a suitable programmed microprocessor 38, which includes the necessary fast Fourier transform and cross-correlation chips, whose outputs can be fed to display elements and/or control elements as required.

Teknikken med gjennomføringen av optiske målinger kan gi svært stabile måleresultater i vanskelige omgivelser slik som strømningsmålinger og turbulensstudier. For eksempel kan en optisk probe undersøke mindre volumer i en strømningsprofil enn ultrasoniske sonder er i stand til, og derved vil båndbredden for de tilgjengelige informasjoner for behandling av måleresultater være større. De samme "on-line" spredeceller kan således benyttes for å måle kontinuerlig og i parallell (a) strømningshastighet (b) konsentrasjonen i sammensetningen og tre faser (f.eks. olje, vann, rust) og (c) strømningsprofil. Energispektrumanalyser, algoritmer og styringsfunksjoner kan alle inneholdes i logiske behandlings-brikker (mikroprosessorer). The technique of carrying out optical measurements can provide very stable measurement results in difficult environments such as flow measurements and turbulence studies. For example, an optical probe can examine smaller volumes in a flow profile than ultrasonic probes are capable of, and thereby the bandwidth for the available information for processing measurement results will be greater. The same "on-line" spreader cells can thus be used to measure continuously and in parallel (a) flow rate (b) the concentration in the composition and three phases (eg oil, water, rust) and (c) flow profile. Energy spectrum analyses, algorithms and control functions can all be contained in logic processing chips (microprocessors).

Spesielle anvendelser hvor en slik "on-line" intelligent sensor ville være fordelaktig, omfatter overvåkning av kjelekondensat (olje), overvåkning av rent vann i halv-lederindustrien, rene rom, disketter, elektronikk, data-teknologi, intravenøs væskeovervåkning, overvåkning av saltløsninger i medisinsk bruk, overvåkning av bunnfall (f.eks. ved raffinerier og kraftstasjoner), styringsutgang for hydrosykloner (f.eks. kan oljekonsentrasjonsmålinger benyttes til å styre utgangsåpningens størrelse fra en hydrosyklon. Graden av separasjon kan avhenge av partik-kelstørrelsen på oljedråpene. Utgangsåpningen kan strupes eller åpnes basert på spredecelleutgangen, dvs. sensoren benyttes til å overvåke og styre), kjemisk industri og næringsindustrier, overvåkning av vann i olje og brensler, samt overvåkning av vann i gasstrømmer. Special applications where such an "on-line" intelligent sensor would be advantageous include boiler condensate (oil) monitoring, clean water monitoring in the semiconductor industry, clean rooms, floppy disks, electronics, computer technology, intravenous fluid monitoring, salt solution monitoring in medical use, sediment monitoring (e.g. at refineries and power stations), control output for hydrocyclones (e.g. oil concentration measurements can be used to control the size of the outlet opening from a hydrocyclone. The degree of separation can depend on the particle size of the oil droplets. The output opening can be throttled or opened based on the spreader cell output, i.e. the sensor is used to monitor and control), chemical and food industries, monitoring of water in oil and fuels, as well as monitoring of water in gas streams.

Sensoren kan benyttes for overvåkning av faststoffpartikler i gasser og særlig for å detektere overflødig salt i strømmer av gasser for å identifisere situasjoner hvor saltet sannsynligvis vil krystalliseres ut og påvirke målingene av gasstrømmen gjennom en tverrsnittssone. Det er et behov for å detektere vann i naturlige gasstrømmer, typisk ved nivåer på 65 lb pr. mmcf til en nøyaktighet på 6,5 lb/mmcf, dette kan oppnås ved bruk av en intelligent sensor i henhold til foreliggende oppfinnelse. Ved å benytte sensoren til å detektere endringer i partikkelstørrelsen i en strøm av hydraulisk olje er det tilveiebrakt utstyr for å identifisere det punkt ved hvilket øket systemslitasje finner sted. Ved lignende anvendelse i oljen til maskiner innen luftfart, kan den benyttes til å detektere forventede maskinsvikt. Ved overvåkning av vann i gass kan kondensasjonskorrosjon og andre effekter minimaliseres. Partikler i gasstrømmer kan detekteres, noe som f.eks. kan være nyttig ved brønnbehand-ling. Sensoren er i stand til å detektere lave nivåer av faststoffer i vann, og det kan være viktig for vannfor-syninger i halvlederproduksjonsanlegg. The sensor can be used for monitoring solid particles in gases and in particular to detect excess salt in streams of gases to identify situations where the salt is likely to crystallize out and affect the measurements of the gas flow through a cross-sectional zone. There is a need to detect water in natural gas streams, typically at levels of 65 lb per mmcf to an accuracy of 6.5 lb/mmcf, this can be achieved using an intelligent sensor according to the present invention. By using the sensor to detect changes in particle size in a flow of hydraulic oil, equipment is provided to identify the point at which increased system wear takes place. In a similar application in the oil for machines in aviation, it can be used to detect expected machine failures. By monitoring water in gas, condensation corrosion and other effects can be minimised. Particles in gas streams can be detected, which e.g. can be useful in well treatment. The sensor is able to detect low levels of solids in water, and this can be important for water supplies in semiconductor production facilities.

Sensorene som er beskrevet ovenfor, gjør bare bruk av et lite antall diskrete detektorer eller detektorvinduer som er anbrakt langs celleinnkapslingen. Alternativt vil imidlertid en hel rekke av fiberoptiske detektorer kunne anbringes rundt målecellen. I tillegg til at det vil forbedre oppløsningen i måleresultatene vil dette gjøre det mulig å tilveiebringe tilleggsinformasjon og overvinne ulempene med de relativt store fysiske dimensjoner på pakkede silikondetektorer og vanskeligheten ved å montere disse tett sammen. Typisk kan optiske fibre ha en ytre diameter på 200 mikrometer, og de kan anbringes i avstand omkring cellen som f.eks. vist i fig. 5 i en leselederrekke 40 sammen med en detektor 41 og avsøkningssystem 42. Dette muliggjør kontinuerlig måling av partikkelstørrelser i "on-line" med automatisk utlesning og over spredeprofiler både forover og bakover. The sensors described above make use of only a small number of discrete detectors or detector windows located along the cell enclosure. Alternatively, however, a whole series of fiber optic detectors could be placed around the measuring cell. In addition to improving the resolution of the measurement results, this will make it possible to provide additional information and overcome the disadvantages of the relatively large physical dimensions of packaged silicon detectors and the difficulty of mounting these closely together. Typically, optical fibers can have an outer diameter of 200 micrometres, and they can be placed at a distance around the cell, e.g. shown in fig. 5 in a line of reading conductors 40 together with a detector 41 and scanning system 42. This enables continuous measurement of particle sizes "on-line" with automatic reading and over spreading profiles both forwards and backwards.

Spredecellene og sensorer som inngår i disse, er særlig fordelaktig for kontinuerlig overvåkning "on-line" i industrianlegg og styringsanvendelser, på grunn av at cellene er svært robuste uten bevegelige deler og har stor nøyaktig-het og kan skjelne mellom ulike stoffer. De tillater overvåkning av konsentrasjonen av partikler og forandringer som foregår i prosesslinjen og er anvendbare innenfor et stort område av konsentrasjoner, f.eks. fra 0 til 2 ppm (± 0,1 ppm), som f.eks. ved overvåkning av vann for halvlederproses-ser, til 0 til 3000 ppm i lensevann fra ballasttanker eller opp til 4000 ppm i svært tette strømninger som i en hydrosyklon. The diffusion cells and sensors included in them are particularly advantageous for continuous monitoring "on-line" in industrial plants and control applications, due to the fact that the cells are very robust without moving parts and have great accuracy and can distinguish between different substances. They allow monitoring of the concentration of particles and changes taking place in the process line and are applicable within a large range of concentrations, e.g. from 0 to 2 ppm (± 0.1 ppm), such as when monitoring water for semiconductor processes, to 0 to 3000 ppm in bilge water from ballast tanks or up to 4000 ppm in very dense flows such as in a hydrocyclone.

Claims

1. Diffusion cell (1) with space for a quantity of fluid to be "examined, for example for its content of suspended particles, where the examination is carried out by sending light into the diffusion cell from entrance windows in an enclosure (2) and where light that is diffused from any particles in the amount of fluid inside the spreading cell is detected by output windows in the enclosure, characterized in that the enclosure (2) has at least two input windows (15-16, 22-23) with at least two output windows (17-20, 24-27) for each input window, that the first entrance window (15, 22) and at least two associated exit windows (17-18, 24-25) are arranged along the circumference of the enclosure in a first plane perpendicular to the direction of flow (A), and that the second entrance window (16, 23) and its associated exit windows (19-20, 26-27) are placed along the circumference of the enclosure in a second plane, also perpendicular to the direction of flow, the two planes either coinciding or lying one behind the other in the direction of flow.

2. Spreading cell as stated in claim 1, characterized in that the output windows contain detection equipment or are connected to detection equipment (41) via several optical fibers in a fiber optic row (40) arranged around the enclosure (2).

3. Spreading cell as specified in one of claims 1-2, characterized in that it includes microprocessor equipment (38) for calculating parameters in a fluid that passes through the spreading cell and its sensors.

4. Spreading cell as specified in one of claims 1-3, characterized in that the output windows with their detectors are located at different angular ranges.

5 . Scatter cell as stated in claim 4, characterized in that it comprises a single light source, while the output signals from the scatter cell are derived from light that is spread to the output windows in the cell which are connected to detection equipment (41) via optical fibers in a light guide row (40).

6. Scatter cell as stated in claim 4, characterized in that it comprises two or more light sources, and that the light from these is spread to different groups of exit windows which are connected to detection equipment (41) via optical fibers in a light guide row (40).

7. Scatter cell as specified in claim 6, characterized in that the light sources emit light with different wavelengths.