PL210877B1 - Optical dust meter - Google Patents
Optical dust meterInfo
- Publication number
- PL210877B1 PL210877B1 PL384963A PL38496308A PL210877B1 PL 210877 B1 PL210877 B1 PL 210877B1 PL 384963 A PL384963 A PL 384963A PL 38496308 A PL38496308 A PL 38496308A PL 210877 B1 PL210877 B1 PL 210877B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- optical fiber
- measuring
- chambers
- slot
- axis
- Prior art date
Links
Description
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 384963 (51) Int.Cl. Patent Office of the Republic of Poland (21) Application number: 384963 (51) Int.Cl.
G01N 21/59 (2006.01) G01N 21/53 (2006.01) G01N 15/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 18.04.2008 (54)G01N 21/59 (2006.01) G01N 21/53 (2006.01) G01N 15/06 (2006.01) (22) Date of notification: 18.04.2008 (54)
Pyłomierz optyczny (73) Uprawniony z patentu:Optical dust meter (73) Authorized by the patent:
AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZAACADEMY OF MINING AND HUTNICZA
IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:THEM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL (43) Application was announced:
20.07.2009 BUP 15/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:20.07.2009 BUP 15/09 (45) The grant of the patent was announced:
(72) Twórca(y) wynalazku:(72) Inventor (s):
EDWARD WOJNAR, Kraków, PL BOLESŁAW KARWAT, Kraków, PL RYSZARD MACHNIK, Kraków, PLEDWARD WOJNAR, Krakow, PL BOLESLAW KARWAT, Krakow, PL RYSZARD MACHNIK, Krakow, PL
30.03.2012 WUP 03/12 (74) Pełnomocnik:30.03.2012 WUP 03/12 (74) Proxy:
rzecz. pat. Elżbieta Postołekitem. stalemate. Elżbieta Postołek
PL 210 877 B1PL 210 877 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest pyłomierz optyczny, znajdujący zastosowanie do określania zawartości pyłów w spalinach i lotnych odpadach/gazach emitowanych do atmosfery w różnego rodzaju procesach przemysłowych.The subject of the invention is an optical dust meter, applicable to the determination of dust content in exhaust gases and volatile waste / gases emitted into the atmosphere in various types of industrial processes.
Znane są pyłomierze optyczne absorbcyjne do określania zawartości składników stałych w gazach przemysłowych, w których wiązka światła emitowana przez źródło światła prześwietla strumień badanego gazu pod kątem prostym do jego kierunku ruchu. Zawierają one źródło światła, układ optyczny i sondę pomiarową z odbłyśnikiem, która jest sprzężona optycznie z układem fotodetekcji bloku optoelektronicznego.Optical absorption dust meters are known for determining the solids content of industrial gases, in which a light beam emitted by a light source shines through the stream of the tested gas at right angles to its direction of movement. They contain a light source, an optical system and a measuring probe with a reflector which is optically coupled to the photodetection system of the optoelectronic block.
Znane są również pyłomierze optyczne refleksyjne, w których dla oznaczenia koncentracji pyłów w gazach wykorzystuje się pomiar natężenia światła rozproszonego na ziarnach pyłów. Znany z literatury technicznej (M. Teisseyre „Pył omierze przemysł owe - Pomiary i Aparatura wyd. l, Fundacja Ochrony Powietrza Atmosferycznego W-wa 1995, str. 14) pyłomierz refleksyjny składa się z głowicy nadawczo-odbiorczej i pułapki świetlnej. Głowica zawiera dwa tory optyczne: tor pomiarowy i tor porównawczy oraz jedno wspólne źródło światła. Tor pomiarowy utworzony jest ze źródła światła, pierwszego obiektywu oświetlającego i pułapki świetlnej oraz drugi obiektyw, zbierający światło rozproszone w oświetlanej przestrzeni i kierujący je do fotodetektora pomiarowego. Wiązka światła emitowana ze źródła światła po przejściu przez pierwszy obiektyw biegnie skośnie przez cały kanał przepływowy badanego gazu pod kątem ostrym w stosunku do kierunku przepływu badanego gazu, gdzie ulega rozproszeniu na ziarnach pyłów, a następnie jej część jest wychwytywana przez pułapkę świetlną usytuowaną na przeciwległej ścianie kanału przepływowego zanieczyszczonych gazów. Natomiast rozproszone światło tej wiązki pod kątem określonym przez konstrukcję głowicy jest zbierane przez drugi obiektyw i kierowane na fotodetektor pomiarowy. Tor porównawczy zaś utworzony jest przez wspólne źródło światła, które sprzężone jest z fotodetektorem odniesienia poprzez odpowiedni układ optyczny zawierający filtr wzorcowy.There are also known optical reflective dust meters, which use the intensity of light scattered on the dust grains to determine the concentration of dust in gases. Known from technical literature (M. Teisseyre "Dust measuring industry - Measurements and Apparatus, 1st edition, Warsaw Atmospheric Air Protection Foundation 1995, p. 14), the reflex dust meter consists of a transmitting-receiving head and a light trap. The head contains two optical paths: measurement path and reference path, and one common light source. The measuring path consists of a light source, a first illuminating objective and a light trap, and a second objective collecting the scattered light in the illuminated space and directing it to the measuring photodetector. The light beam emitted from the light source, after passing through the first objective lens, runs obliquely through the entire flow channel of the tested gas at an acute angle to the direction of flow of the tested gas, where it is scattered on the dust grains, and then part of it is captured by a light trap located on the opposite wall contaminated gas flow channel. On the other hand, the scattered light of this beam at an angle defined by the head structure is collected by the second lens and directed to the measuring photodetector. The reference path is formed by a common light source which is coupled with the reference photodetector through a suitable optical system containing a reference filter.
Znana z opisu patentowego nr PL 160 868 sonda pomiarowa analizatora fotometrycznego gazów odlotowych składa się z rury zamkniętej z jednej strony kwarcowym okienkiem oświetlacza zawierającego źródło światła, a z drugiej strony nasadką połączoną ze znanym układem detekcyjnym. Rura sondy pomiarowej zaopatrzona jest w naprzeciwległe wzdłużne szczeliny, usytuowane w pobliżu oświetlacza.The measuring probe of a photometric exhaust gas analyzer known from the patent description PL 160 868 consists of a tube closed on one side with a quartz window of an illuminator containing a light source, and on the other side with a cap connected to a known detection system. The probe tube is provided with opposite longitudinal slots located near the illuminator.
Wewnątrz tej części rury sondy pomiarowej, gdzie znajdują się szczeliny, umieszczona jest kuweta pomiarowa, która przylega do kwarcowego okienka oświetlacza. Kuweta pomiarowa w postaci walca, korzystnie o średnicy równej wewnętrznej średnicy rury zaopatrzona jest we wzdłużny otwór usytuowany w płaszczyźnie osi symetrii obu szczelin sondy oraz korytka wykonane na całej długości jego pobocznicy w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny osi symetrii szczelin sondy. W obu podstawach walca kuwety pomiarowej usytuowane są odpowiednio wyprofilowane wybrania połączone z korytkami oraz otworem przelotowym kuwety pomiarowej poprzez otwory, które wykonane są w dnach tych wybrań . Sonda pomiarowa zawiera również kuwetę kalibracyjną zamknię t ą kwarcowymi okienkami, która ma kształt szpuli, której kołnierz przylegający do kuwety pomiarowej ma wzdłużne korytka usytuowane na pobocznicy w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny osi symetrii obu szczelin sondy pomiarowej. Natomiast przeciwległy jej kołnierz, do którego przylega nasadka, wyposażony jest w dwa króćce, które wraz z otworami wykonanymi w rurze sondy pomiarowej otoczone są odpowiednio zewnętrznymi pokrywami służącymi do pneumatycznego połączenia wnętrza kuwety kalibracyjnej z wnętrzem sondy pomiarowej, przy czym jedna z pokryw wyposażona jest w filtr powietrza i otwór wlotowy.Inside the part of the probe tube where the slots are located, a measuring cuvette is placed, which is adjacent to the quartz window of the illuminator. The measuring cuvette in the form of a cylinder, preferably with a diameter equal to the inner diameter of the pipe, is provided with a longitudinal opening located in the plane of the symmetry axis of both probe slots and with trays made along the entire length of its side in a plane perpendicular to the plane of the symmetry axis of the probe slots. In both bases of the measuring cuvette cylinder there are suitably profiled recesses connected with the trays and the through-opening of the measurement cuvette through the holes that are made in the bottoms of these recesses. The measurement probe also includes a calibration cuvette closed with a spool-shaped quartz window, the flange of which adjoining the measurement cuvette has longitudinal trays situated on the side surface in a plane perpendicular to the plane of the symmetry axis of both measurement probe slots. On the other hand, the opposite flange, to which the cap adjoins, is equipped with two connectors, which, together with the holes made in the measuring probe tube, are surrounded by respectively outer covers for pneumatic connection of the inside of the calibration cuvette with the inside of the measuring probe, one of the covers is equipped with air filter and intake port.
Wadą znanych pyłomierzy, w których mierzy się natężenie światła przechodzącego przez warstwę badanego gazu jest to, że uniemożliwiają pomiary wysokich koncentracji zapylenia występujących na przykład w przypadku awarii urządzeń odpylających, natomiast przy niskich lub bardzo niskich koncentracjach zapylenia pomiar obarczony jest wysokim względnym uchybem pomiarowym przekraczającym 70-80% mierzonej wielkości.The disadvantage of the known dust meters, which measure the intensity of light passing through the layer of the tested gas, is that they prevent the measurement of high dust concentrations occurring, for example, in the case of failure of dust removal devices, while at low or very low dust concentrations the measurement is burdened with a high relative measurement error exceeding 70 -80% of measured value.
Pyłomierz, według wynalazku, zawierający cylindryczną sondę pomiarową sprzężoną za pomocą światłowodów z układem optoelektronicznym, a zawierający co najmniej jeden tor pomiarowy oraz tor referencyjny, przy czym układ optoelektroniczny zawiera co najmniej jedno źródło światła i fotodetektor charakteryzuje się tym, że wewnątrz rury nośnej sondy pomiarowej usytuowany jest współosiowo odpowiednio wyprofilowany korpus ze wzdłużną przepływową szczeliną pomiarową badanychThe dust meter according to the invention, comprising a cylindrical measuring probe coupled to an optoelectronic system by means of optical fibers, and including at least one measuring path and a reference path, the optoelectronic system comprising at least one light source and the photodetector being characterized by the fact that inside the probe support tube there is a coaxially located appropriately profiled body with a longitudinal flow measurement gap of the examined
PL 210 877 B1 gazów, o płaszczyźnie symetrii wspólnej z płaszczyzną symetrii znanych wzdłużnych szczelin rury nośnej. W korpusie wykonana jest także jedna para odpowiednio ukształtowanych i naprzeciwległych kanałów przepływowych, które są połączone ze szczeliną pomiarową badanych gazów poprzez otwory o wspólnej osi pokrywającej się ze wzdłużną osią szczeliny pomiarowej oraz druga para odpowiednio ukształtowanych naprzeciwległych kanałów przepływowych, które są połączone również ze szczeliną pomiarową badanych gazów poprzez otwory o wspólnej osi, równoległej do poprzecznej osi szczeliny pomiarowej, przy czym punkt przecięcia się osi obu par otworów usytuowany jest w pobliżu czołowej części wzdłużnej szczeliny pomiarowej. Kanały przepływowe są połączone z wewnętrzną przestrzenią rury nośnej oraz bezpośrednio z wnętrzem przewodu badanego gazu poprzez dodatkowe otwory w rurze nośnej, a także odpowiednio z wyprofilowanymi komorami korpusu sondy. Natomiast pierwszy tor pomiarowy utworzony jest przez pierwsze źródło światła bloku optoelektronicznego, pierwszy światłowód nadawczy wprowadzony do komory usytuowanej w przeciwległym końcu sondy w stosunku do jej czoła, jeden kanał przepływowy pierwszej pary kanałów, otwór, szczelinę pomiarową drugi otwór, drugi kanał przepływowy, drugą komorę i pierwszy światłowód odbiorczy oraz pierwszy fotodetektor bloku optoelektronicznego, przy czym czoła pierwszego światłowodu nadawczego i pierwszego ś wiatł owodu odbiorczego są osadzone w komorach tak, ż e szczelina pomiarowa prześwietlana jest przez wiązkę światła z pierwszego światłowodu nadawczego w osi wzdłużnej tej szczeliny pomiarowej. Drugi tor pomiarowy utworzony jest przez drugie źródło światła bloku optoelektronicznego, drugi światłowód nadawczy wprowadzony do następnej komory, jeden kanał przepływowy drugiej pary kanałów, otwór, szczelinę pomiarową kolejny otwór, drugi kanał przepływowy tej pary, kolejną komorę i drugi światłowód odbiorczy oraz drugi fotodetektor bloku optoelektronicznego, przy czym czoła drugiego światłowodu nadawczego i drugiego światłowodu odbiorczego są osadzone odpowiednio w komorach tak, że szczelina pomiarowa prześwietlana jest przez wiązkę światła z drugiego światłowodu nadawczego równolegle do osi poprzecznej tej szczeliny, zaś trzeci tor pomiarowy utworzony jest przez drugie źródło światła bloku optoelektronicznego, drugi światłowód nadawczy, komorę, jeden kanał przepływowy drugiej ich pary, otwór, szczelinę pomiarową otwór, drugi kanał przepływowy pierwszej ich pary, drugą komorę pierwszego toru pomiarowego, pierwszy światłowód odbiorczy oraz pierwszy fotodetektor bloku optoelektronicznego i stanowi tor pomiarowy światła rozproszonego o kąt 90° na cząsteczkach pyłów badanego gazu, a rura nośna sondy w części czołowej wyposażona jest w co najmniej jeden króciec dopływu gazu ochronnego i zamknięta jest pokrywami.Of gases having a plane of symmetry common to the plane of symmetry of the known longitudinal slots of the support tube. The body also includes one pair of suitably shaped and opposite flow channels, which are connected to the measuring gap of the tested gases through openings with a common axis coinciding with the longitudinal axis of the measuring gap, and a second pair of suitably shaped opposite flow channels, which are also connected to the measuring gap. tested gases through the holes with a common axis, parallel to the transverse axis of the measurement slot, the point of intersection of the axes of both pairs of holes located near the frontal part of the longitudinal measurement slot. The flow channels are connected to the inner space of the support tube and directly to the interior of the tested gas conduit through additional openings in the support tube, as well as appropriately profiled chambers of the probe body. On the other hand, the first measurement path is formed by the first light source of the optoelectronic block, the first transmitting optical fiber inserted into the chamber located at the opposite end of the probe to its front, one flow channel of the first pair of channels, an opening, a measurement slot, a second opening, a second flow channel, and a second chamber. and a first receiving optical fiber and a first photodetector of the optoelectronic block, the fronts of the first transmitting optical fiber and the first receiving optical fiber are embedded in the chambers such that the measuring slot is shone through the light beam from the first transmitting optical fiber in the longitudinal axis of the measuring slot. The second measurement path is formed by the second light source of the optoelectronic block, the second transmitting optical fiber inserted into the next chamber, one flow channel of the second pair of channels, an opening, the measurement slot, another opening, the second flow channel of this pair, the next chamber and the second receiving optical fiber and the second photodetector of the block the ends of the second transmitting optical fiber and the second receiving optical fiber are embedded in the chambers, respectively, so that the measuring slot is shone through the light beam from the second transmitting optical fiber parallel to the transverse axis of this slot, and the third measuring path is formed by the second light source of the optoelectronic block , second transmitting optical fiber, chamber, one flow channel of their second pair, hole, measuring aperture, hole, second flow channel of their first pair, second chamber of the first measurement path, first receiving optical fiber and first optoelectronic block photodetector It is a measurement path of the light scattered by 90 ° on the particles of the tested gas, and the probe support pipe in the front part is equipped with at least one protective gas inlet port and is closed with covers.
W komorach pierwszego toru pomiarowego, na drodze wiązki światła w osi wzdłużnej szczeliny pomiarowej, usytuowane są płasko-wypukłe soczewki, które są osadzone tak, że czoła pierwszego światłowodu nadawczego i pierwszego światłowodu odbiorczego odpowiednio doprowadzonych do tych komór leżą w ogniskowych soczewek. W komorach drugiego toru pomiarowego, na drodze wiązki światła równoległej do poprzecznej osi szczeliny, usytuowane są płasko-wypukłe soczewki, które są osadzone tak, że czoła drugiego światłowodu nadawczego i drugiego światłowodu odbiorczego odpowiednio doprowadzonych do tych komór leżą w ogniskowych soczewek. W komorach drugiego toru pomiarowego osadzone są pryzmaty w taki sposób, że jedne krótsze ich boki usytuowane są w pobliżu soczewek drugiego toru pomiarowego i są równoległe do osi otworów tego toru pomiarowego, a drugie krótsze boki tych pryzmatów są usytuowane w pobliżu szczeliny pomiarowej i są prostopadłe do osi tych otworów. Ponadto korpus ma przekrój koła ograniczonego płaszczyznami równoległymi do płaszczyzny symetrii szczeliny pomiarowej oraz przewężenie w środkowej części.In the chambers of the first measurement path, on the path of the light beam along the longitudinal axis of the measurement aperture, planar-convex lenses are placed, which are mounted so that the faces of the first transmitting optical fiber and the first receiving optical fiber suitably led to these chambers lie in the focal lenses. In the chambers of the second measurement path, on the path of the light beam parallel to the transverse axis of the aperture, flat-convex lenses are located, which are mounted so that the faces of the second transmitting optical fiber and the second receiving optical fiber, respectively brought to these chambers, lie within the focal lenses. In the chambers of the second measurement path, prisms are embedded in such a way that some of their shorter sides are located near the lenses of the second measurement path and are parallel to the axis of the openings of this measurement path, and the other shorter sides of these prisms are located near the measurement aperture and are perpendicular to the axis of these holes. Moreover, the body has a circle section limited by planes parallel to the plane of symmetry of the measurement slot and a narrowing in the middle part.
W komorze pierwszego toru pomiarowego, na drodze wiązki światła z pierwszego światłowodu nadawczego, umieszczony jest pryzmat kierunkowy, którego podstawa jest prostopadła do osi soczewki i równocześnie do osi otworu (6).In the chamber of the first measurement path, on the path of the light beam from the first transmitting optical fiber, a directional prism is placed, the base of which is perpendicular to the axis of the lens and simultaneously to the axis of the opening (6).
Pyłomierz optyczny, według wynalazku, umożliwia pomiary bardzo wysokich koncentracji zanieczyszczeń w badanych gazach z niewielkim uchybem pomiarowym.The optical dust meter, according to the invention, enables the measurement of very high concentrations of pollutants in the tested gases with a small measurement error.
Rozwiązanie, według wynalazku, przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok pyłomierza w częściowym przekroju podłużnym, a fig. 2 - przekrój poprzeczny sondy pomiarowej w płaszczyźnie D-D.The solution according to the invention is illustrated in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a partial longitudinal section view of the dust meter, and Fig. 2 - a cross-sectional view of the measuring probe in the D-D plane.
Pyłomierz, według wynalazku, zawiera cylindryczną sondę pomiarową A sprzężoną optycznie z układem optoelektronicznym B. Sonda pomiarowa A zawiera rurę nośną 1, wewnątrz której usytuowany jest współosiowo korpus 2 ze wzdłużną przepływową szczeliną pomiarową 3 badanych gazów S o płaszczyźnie symetrii wspólnej z płaszczyzną symetrii znanych wzdłużnych szczelin rury nośnej 1, który ma przekrój koła ograniczonego płaszczyznami równoległymi do płaszczyzny symetrii szczeliny pomiarowej 3 oraz przewężenie w środkowej części. W korpusie 2 wykonana jest również jedna paraThe dust meter, according to the invention, comprises a cylindrical measuring probe A optically coupled to the optoelectronic system B. The measuring probe A comprises a support tube 1, inside which a body 2 is coaxially located with a longitudinal flow measuring gap 3 of the gases S to be tested with a symmetry plane common to the symmetry plane of the known longitudinal of the slots of the support tube 1, which has a circle section delimited by planes parallel to the symmetry plane of the measurement slot 3 and a narrowing in the middle part. One pair is also made in the body 2
PL 210 877 B1 odpowiednio ukształtowanych i naprzeciwległych kanałów przepływowych 4, 5, które są połączone ze szczeliną pomiarową 3 badanych gazów S poprzez otwory 6, 7 o wspólnej osi pokrywającej się ze wzdłużną osią szczeliny pomiarowej 3. W korpusie 2 wykonana jest także druga para odpowiednio ukształtowanych naprzeciwległych kanałów przepływowych 8, 9, które są połączone również ze szczeliną pomiarową 3 badanych gazów S poprzez otwory 10, 11 o wspólnej osi, równoległej do osi poprzecznej szczeliny pomiarowej 3 i odpowiednio z wyprofilowanymi komorami 14, 15, przy czym punkt przecięcia się osi otworów 6, 7 i 10, 11 usytuowany jest w pobliżu czołowej części wzdłużnej szczeliny pomiarowej 3. Ponadto kanały przepływowe 4, 5 i 8, 9 są połączone z odpowiednio wyprofilowanymi komorami 12, 13 i 14, 15, a także z wewnętrzną przestrzenią rury nośnej 1 oraz bezpośrednio poprzez dodatkowe otwory 16 w rurze nośnej 1, z wnętrzem przewodu K badanego gazu S. Natomiast pierwszy tor pomiarowy pyłomierza, według wynalazku, utworzony jest przez pierwsze źródło światła 17 bloku optoelektronicznego B, pierwszy światłowód nadawczy 18 wprowadzony do komory 12, kanał przepływowy 4, otwór 6, szczelinę pomiarową 3, otwór 7, kanał przepływowy 5, komorę 13 i pierwszy światłowód odbiorczy 19 oraz pierwszy fotodetektor 20 bloku optoelektronicznego B, przy czym czoła pierwszego światłowodu nadawczego 18 i pierwszego światłowodu odbiorczego 19 są osadzone w komorach 12, 13 tak, że szczelina pomiarowa 3 prześwietlana jest przez wiązkę światła z pierwszego światłowodu nadawczego 18 wzdłuż osi wzdłużnej tej szczeliny pomiarowej 3. Drugi tor pomiarowy, rozwiązania, według wynalazku, utworzony jest przez drugie źródło światła 21 bloku optoelektronicznego B, drugi światłowód nadawczy 22 wprowadzony do komory 14, kanał przepływowy 8, otwór 10, szczelinę pomiarową 3, otwór 11, kanał przepływowy 9, komorę 15 i drugi światłowód odbiorczy 23 oraz drugi fotodetektor 24 bloku optoelektronicznego B, przy czym czoła drugiego światłowodu nadawczego 22 i drugiego światłowodu odbiorczego 23 są osadzone odpowiednio w komorach 14, 15 tak, że szczelina pomiarowa 3 prześwietlana jest przez wiązkę światła z drugiego światłowodu nadawczego 22 równolegle do osi poprzecznej tej szczeliny 3, zaś trzeci jego tor pomiarowy utworzony jest przez drugie źródło światła 21 bloku optoelektronicznego B, drugi światłowód nadawczy 22, komorę 14, kanał przepływowy 8, otwór 10, szczelinę pomiarową 3, otwór 7, kanał przepływowy 5, komorę 13, pierwszy światłowód odbiorczy 19 oraz pierwszy fotodetektor 20 bloku optoelektronicznego B i stanowi tor pomiarowy światła rozproszonego o kąt 90° na cząsteczkach pyłów badanego gazu S. W komorach 12, 13, na drodze wiązki światła wzdłuż osi wzdłużnej szczeliny pomiarowej 3 usytuowane są płasko-wypukłe soczewki 25, 26, które są osadzone tak, że czoła odpowiednio doprowadzonych do tych komór 12, 13 pierwszego światłowodu nadawczego 18 i pierwszego światłowodu odbiorczego 19 leżą w ich ogniskowych. Natomiast w komorach 14, 15 na drodze wiązki światła, równoległej do poprzecznej osi szczeliny 3, usytuowane są płasko-wypukłe soczewki 27, 28, które są osadzone tak, że czoła odpowiednio doprowadzonych do tych komór 14, 15 drugiego światłowodu nadawczego 22 i drugiego światłowodu odbiorczego 23 leżą w ich ogniskowych. W komorach 14, 15 ponadto, osadzone są pryzmaty 29, 30 w taki sposób, że jedne krótsze ich boki usytuowane są w pobliżu soczewek 27, 28 i są równoległe do osi otworów 10, 11, a drugie krótsze boki tych pryzmatów 29, 30 są usytuowane w pobliżu szczeliny pomiarowej 3 i są prostopadłe do osi tych otworów 10, 11. W komorze 12 usytuowany jest także pryzmat kierunkowy 31, którego podstawa jest prostopadła do osi soczewki (5) i równocześnie do osi otworu (6). W komorze 12 usytuowane jest również okienko optyczne 32 przylegające do kanału przepływowego 4. Ponadto rura nośna 1 sondy A w części czołowej wyposażona jest w co najmniej jeden króciec 33 dopływu gazu ochronnego i jest zamknięta pokrywami 34, 35.In the case of suitably shaped and opposing flow channels 4, 5, which are connected to the measuring gap 3 of the tested gases S through openings 6, 7 with a common axis coinciding with the longitudinal axis of the measuring gap 3. A second pair is also made in the body 2, respectively shaped opposite flow channels 8, 9, which are also connected with the measuring gap 3 of the tested gases S through the openings 10, 11 with a common axis, parallel to the transverse axis of the measuring gap 3 and with the profiled chambers 14, 15, respectively, with the axis intersection the openings 6, 7 and 10, 11 are located near the front part of the longitudinal measurement slot 3. Moreover, the flow channels 4, 5 and 8, 9 are connected with the appropriately profiled chambers 12, 13 and 14, 15, as well as with the inner space of the support tube 1 and directly through additional holes 16 in the support pipe 1, with the interior of the conduit K of the tested gas S. The first The beam according to the invention is formed by the first light source 17 of the optoelectronic block B, the first transmitting optical fiber 18 inserted into the chamber 12, the flow channel 4, the opening 6, the measuring slot 3, the opening 7, the flow channel 5, the chamber 13 and the first receiving optical fiber 19 and a first photodetector 20 of the optoelectronic block B, the ends of the first transmitting optical fiber 18 and of the first receiving optical fiber 19 are embedded in the chambers 12, 13 such that the measuring slot 3 is shone through the light beam from the first transmitting optical fiber 18 along the longitudinal axis of said measuring slot 3 The second measuring path, of the solution according to the invention, is formed by the second light source 21 of the optoelectronic block B, the second transmitting optical fiber 22 inserted into the chamber 14, the flow channel 8, the opening 10, the measuring slot 3, the opening 11, the flow channel 9, the chamber 15. and a second receiving optical fiber 23 and a second photodetector 24 of the optoelectronic block B, connection The fronts of the second transmitting optical fiber 22 and the second receiving optical fiber 23 are embedded in the chambers 14, 15, respectively, so that the measuring slot 3 is shone through the light beam from the second transmitting optical fiber 22 parallel to the transverse axis of this slot 3, and its third measuring path is formed through the second light source 21 of the optoelectronic block B, the second transmitting optical fiber 22, the chamber 14, the flow channel 8, the opening 10, the measuring slot 3, the opening 7, the flow channel 5, the chamber 13, the first receiving optical fiber 19 and the first photodetector 20 of the optoelectronic block B and it is the measurement path of the light scattered by 90 ° on the particles of dust of the tested gas S. In the chambers 12, 13, on the path of the light beam along the longitudinal axis of the measurement slot 3, there are flat-convex lenses 25, 26, which are mounted so that the faces respectively the first transmitting optical fiber 18 and the first receiving optical fiber 19 fed into these chambers 12, 13 lie at their focal lengths. On the other hand, in the chambers 14, 15 in the path of the light beam, parallel to the transverse axis of the slit 3, there are flat-convex lenses 27, 28, which are mounted in such a way that the faces of the second transmitting optical fiber 22 and the second optical fiber, respectively brought to these chambers 14, 15 are arranged. receiver 23 lie at their focal length. In the chambers 14, 15, moreover, prisms 29, 30 are mounted in such a way that one of their shorter sides are located near the lenses 27, 28 and are parallel to the axis of the holes 10, 11, and the other shorter sides of these prisms 29, 30 are located near the measurement aperture 3 and perpendicular to the axis of these openings 10, 11. Also located in the chamber 12 is a directional prism 31, the base of which is perpendicular to the axis of the lens (5) and simultaneously to the axis of the opening (6). In the chamber 12 there is also an optical window 32 adjacent to the flow channel 4. Moreover, the support tube 1 of the probe A in the head part is provided with at least one protective gas inlet port 33 and is closed by covers 34, 35.
Działanie pyłomierza, według wynalazku, jest następujące. Pomiar zawartości pyłów w zanieczyszczonych gazach emitowanych do atmosfery w różnego rodzaju procesach przemysłowych, zwłaszcza spalin S realizowany jest po zamocowaniu sondy pomiarowej A pyłomierza w ścianie odprowadzającego przewodu K w taki sposób, że badane spaliny S przepływają przez jej szczelinę pomiarową 3.Operation of the dust meter according to the invention is as follows. Measurement of the dust content in polluted gases emitted into the atmosphere in various industrial processes, especially flue gases S, is carried out after mounting the measuring probe A of the dust meter in the wall of the discharge pipe K in such a way that the tested flue gas S flows through its measuring gap 3.
Jeśli mierzona koncentracja pyłu w badanych spalinach S jest na poziomie wartości średnich to załączone zostaje pierwsze źródło światła 17. Wiązka światła emitowana przez to źródło 17 kierowana jest przy pomocy pierwszego światłowodu nadawczego 18 na płasko-wypukłą soczewkę 25 osadzoną w komorze 12 korpusu sondy A, gdzie ulega kolimacji w wiązkę równoległą która padając następnie na ścianki kierunkowego pryzmatu 31 ulega dwukrotnemu całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i prześwietla spaliny S wzdłuż przepływowej szczeliny pomiarowej 3 sondy A. Światło przechodząc przez spaliny S ulega na zawartych w nich ziarnach pyłów częściowemu rozproszeniu i absorpcji, przy czym jego ekstynkcja jest proporcjonalna do koncentracji pyłów. Światło po przejściu przez spaliny S przePL 210 877 B1 chodzi przez soczewkę 26, osadzoną w czołowej komorze 13 korpusu sondy A, a następnie dociera pierwszym światłowodem odbiorczym 19 do pierwszego fotodetektora 20 układu optoelektronicznego B, gdzie zostaje przetworzona na sygnał elektryczny proporcjonalny do natężenia tego światła. Uzyskany sygnał jest porównywany w układzie optoelektronicznym B z sygnałem elektrycznym odniesienia, uzyskanym z nie uwidocznionego na rysunku, znanego fotodetektora referencyjnego, a który jest proporcjonalny do natężenia wiązki światła emitowanej przez pierwsze źródło światła 17.If the measured dust concentration in the tested exhaust gas S is at the level of average values, the first light source 17 is turned on. The light beam emitted by this source 17 is directed by means of the first transmitting optical fiber 18 onto a flat-convex lens 25 embedded in the chamber 12 of the probe body A, where it collimates into a parallel beam which then falls on the walls of the directional prism 31, undergoes a double total internal reflection and illuminates the exhaust gas S along the flow measurement gap 3 of the probe A. Light passing through the exhaust gas S is partially dispersed and absorbed on the dust grains contained in it, while its extinction is proportional to the dust concentration. After passing through the exhaust gas S, the light passes through the lens 26 embedded in the front chamber 13 of the probe body A, and then reaches the first photodetector 20 of the optoelectronic system B through the first receiving optical fiber 19, where it is converted into an electric signal proportional to the intensity of this light. . The signal obtained is compared in the optoelectronic system B with the reference electrical signal obtained from a known reference photodetector not shown in the figure, and which is proportional to the intensity of the light beam emitted by the first light source 17.
Gdy w czasie pomiaru nastąpi przekroczenie wartości maksymalnej podstawowego zakresu pomiarowego pyłomierza dla średnich stężeń pyłów i trwa dłużej niż określony interwał czasu, wówczas pierwsze źródło światła 17 zostaje automatycznie wyłączone, a załączone zostaje drugie źródło światła 24. Emitowana w tym momencie wiązka światła przesyłana jest drugim światłowodem nadawczym 22 do sondy A, gdzie po przejściu przez soczewkę 27 i pryzmat 29 prześwietla spaliny S w kanale pomiarowym 3 sondy A wzdłuż bardzo krótkiej drogi optycznej, prostopadłej do wzdłużnej osi sondy A. Po odbiciu w pryzmacie 30 i przejściu przez kolejną soczewkę 28 światło zostaje przesłane drugim światłowodem odbiorczym 23 do drugiego fotodetektora 24 układu optoelektronicznego B, gdzie wyjściowy sygnał elektryczny fotodetektora 24 poddawany jest opisanej procedurze pomiarowej. Dla zbyt dużych stężeń pyłów w spalinach S, co ma miejsce w stanach awaryjnych urządzenia odpylającego, długość drogi optycznej dla tego toru pomiarowego, a więc szerokość szczeliny pomiarowej 3 sondy A nie powinna przekraczać wartości 10 cm.When during the measurement the maximum value of the basic measuring range of the dust meter for average dust concentrations is exceeded and it lasts longer than the specified time interval, the first light source 17 is automatically turned off and the second light source 24 is turned on. through the transmitting optical fiber 22 to the probe A, where, after passing through the lens 27 and the prism 29, it illuminates the exhaust gas S in the measuring channel 3 of the probe A along a very short optical path, perpendicular to the longitudinal axis of the probe A. After reflection in the prism 30 and passing through the next lens 28, the light is transmitted via the second receiving optical fiber 23 to the second photo detector 24 of the optoelectronic system B, where the electrical output signal of the photo detector 24 is subjected to the described measurement procedure. For too high concentrations of dust in the exhaust gas S, which occurs in emergency states of the dust extraction device, the optical path length for this measurement path, i.e. the width of the measurement gap 3 of probe A, should not exceed 10 cm.
Gdy w czasie pomiaru nastąpi obniżenie zapylenia spalin S poniżej wartości minimalnej podstawowego zakresu pomiarowego pyłomierza dla średnich stężeń pyłów i trwa dłużej niż określony interwał czasu, wówczas pierwsze źródło światła 17 zostaje automatycznie wyłączone, a załączone zostaje drugie źródło światła 21. Emitowana w tym momencie wiązka światła przesyłana jest drugim światłowodem nadawczym do sondy A, gdzie po przejściu przez soczewkę 27 i pryzmat 29 prześwietla spaliny S w szczelinie pomiarowej 3 korpusu sondy A wzdłuż krótszej drogi optycznej, prostopadłej do wzdłużnej osi sondy A i biegnie dalej drogą opisaną powyżej. Część światła tej wiązki, które uległo rozproszeniu pod kątem 90° w stosunku do osi wiązki światła padającego na warstwę zapylonych spalin S, dociera przez otwór 7, soczewkę 26 i pierwszy światłowód odbiorczy 19 do pierwszego fotodetektora 20. Sygnał elektryczny otrzymywany z tego fotodetektora 20 przy zapalonym drugim źródle światła 21 i równocześnie wygaszonym pierwszym źródle 17 po porównaniu z sygnałem z fotodetektora referencyjnego jest sygnałem proporcjonalnym do stężeń pyłów w badanych spalinach S w zakresie ich bardzo niskich wartości.When, during the measurement, the dust content S falls below the minimum value of the basic measuring range of the dust meter for average dust concentrations and lasts longer than a specified time interval, the first light source 17 is automatically turned off and the second light source 21 is turned on. The light is transmitted via the second transmitting optical fiber to the probe A, where, after passing through the lens 27 and the prism 29, it shines the exhaust gas S in the measuring aperture 3 of the probe body A along a shorter optical path perpendicular to the longitudinal axis of the probe A and continues along the path described above. The part of the light of this beam, which is scattered at an angle of 90 ° to the axis of the light beam incident on the dust layer S, reaches through the aperture 7, the lens 26 and the first receiving optical fiber 19 to the first photodetector 20. The electrical signal obtained from this photodetector 20 at the lit second light source 21 and at the same time extinguished first source 17 after comparison with the signal from the reference photodetector is a signal proportional to the dust concentrations in the tested exhaust gas S within their very low values.
Sygnały elektryczne uzyskiwane odpowiednio z pomiarowych fotodetektorów 20, 24 oraz fotodetektora referencyjnego po przetworzeniu na sygnały cyfrowe poddawane są procedurze cyfrowej obróbki matematycznej przy pomocy komputera, nie uwidocznionego na rysunku, a odpowiednie do sytuacji pomiarowej krzywe kalibracyjne przechowywane w jego pamięci pozwalają otrzymać wyniki pomiarów koncentracji pyłów w różnych badanych gazach, przy czym informacja ta może być rejestrowana i równocześnie wizualizowana.The electrical signals obtained from the measuring photodetectors 20, 24 and the reference photodetector, respectively, after processing into digital signals, are subjected to the procedure of digital mathematical processing using a computer, not shown in the drawing, and the calibration curves appropriate to the measurement situation stored in its memory allow obtaining the results of dust concentration measurements in various test gases, whereby this information can be recorded and visualized at the same time.
Wykaz oznaczeń na rysunkuList of symbols in the drawing
- rura nośna- support pipe
- korpus- body
- szczelina pomiarowa- measuring gap
4, 5 - jedna para kanałów przepływowych4, 5 - one pair of flow channels
6, 7 - otwory w korpusie6, 7 - holes in the body
8, 9 - druga para kanałów przepływowych8, 9 - the second pair of flow channels
10, 11 - otwory w korpusie10, 11 - holes in the body
12, 13, 14, 15 - komory wyprofilowane12, 13, 14, 15 - profiled chambers
- dodatkowy otwór w rurze nośnej- additional hole in the support pipe
- pierwsze źródło światła- the first light source
- pierwszy światłowód nadawczy- the first transmitting optical fiber
- pierwszy światłowód odbiorczy- the first receiving optical fiber
- pierwszy fotodetektor- the first photodetector
- drugie źródło światła- second light source
- drugi światłowód nadawczy- second transmitting optical fiber
- drugi światłowód odbiorczy- second receiving optical fiber
- drugi fotodetektor- second photo detector
PL 210 877 B1PL 210 877 B1
25, 26, 27, 28 - soczewki płasko-wypukłe25, 26, 27, 28 - flat-convex lenses
29, 30 - pryzmaty29, 30 - prisms
- pryzmat kierunkowy- directional prism
- okienko optyczne- optical window
- króciec- stub
34, 35 - pokrywy34, 35 - covers
A - sonda pomiarowaA - measuring probe
B - układ optoelektronicznyB - optoelectronic system
K - przewód badanego gazuK - test gas line
S - badany gazS - test gas
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384963A PL210877B1 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Optical dust meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384963A PL210877B1 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Optical dust meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL384963A1 PL384963A1 (en) | 2009-07-20 |
| PL210877B1 true PL210877B1 (en) | 2012-03-30 |
Family
ID=42986682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384963A PL210877B1 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Optical dust meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210877B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL425210A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-21 | Główny Instytut Górnictwa | Laser optical dust meter |
| PL425211A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-21 | Główny Instytut Górnictwa | Optical dust meter casing |
-
2008
- 2008-04-18 PL PL384963A patent/PL210877B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL425210A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-21 | Główny Instytut Górnictwa | Laser optical dust meter |
| PL425211A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-21 | Główny Instytut Górnictwa | Optical dust meter casing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL384963A1 (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7659980B1 (en) | Nephelometric turbidity sensor device | |
| CA1078641A (en) | Pulsed light colorimeter | |
| ES2359968T3 (en) | SPECTROPHOTOMETRIC AND NEFELOMETRIC DETECTION UNIT. | |
| US6900893B2 (en) | Optical path structure for open path emissions sensing with particulate matter and lubricating oil consumption absorption methodology | |
| US8013995B2 (en) | Method and apparatus for determining size and composition of a particulate matter in a fume flow | |
| JP2001503865A (en) | New multi-gas NDIR analyzer | |
| NO800630L (en) | DEVICE FOR DETECTING FLUID PARTICLES IN A GAS | |
| EP1866629B1 (en) | A monitor for monitoring particles flowing in a stack | |
| KR940002496B1 (en) | Method and apparatus for measuring floating fine particles | |
| AU2009300424A1 (en) | An arrangement adapted for spectral analysis of high concentrations of gas | |
| US20190033224A1 (en) | Measurement device for measuring fine particulate matter in at least one volume of air for a vehicle, particularly for a motor vehicle | |
| US7869037B2 (en) | Particle size distribution measuring device | |
| PL210877B1 (en) | Optical dust meter | |
| GB2495703A (en) | Optical sensor without wavelength filter | |
| KR100408155B1 (en) | Dust measuring instrument | |
| CN202119710U (en) | Exhaust gas emission monitoring probe device | |
| US11609179B2 (en) | Apparatus and method for monitoring particle flow in a stack | |
| US7139075B2 (en) | Method and apparatus for measuring the size distribution and concentration of particles in a fluid | |
| JP2014115200A (en) | Measuring apparatus for gas composition in gas using laser measurement | |
| RU2801784C1 (en) | Method for control of content of mechanical impurities in aerosols and liquids and device of optical cell for its implementation | |
| CN210221767U (en) | Particulate matter monitor | |
| ES2913024T3 (en) | Device and method for detecting the properties of a fluid to be examined | |
| ES2902406T3 (en) | Method for measuring the properties of particles in a medium and device for measuring the properties of particles in a flue gas | |
| WO2000050873A1 (en) | Method and device for candling eggs | |
| PL234434B1 (en) | Laser optical dust meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20120418 |