RU178357U1 - Инфракрасный влагомер - Google Patents
Инфракрасный влагомер Download PDFInfo
- Publication number
- RU178357U1 RU178357U1 RU2017133708U RU2017133708U RU178357U1 RU 178357 U1 RU178357 U1 RU 178357U1 RU 2017133708 U RU2017133708 U RU 2017133708U RU 2017133708 U RU2017133708 U RU 2017133708U RU 178357 U1 RU178357 U1 RU 178357U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- optical
- fiber
- optic assembly
- optical channels
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- -1 silver halide Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 235000019476 oil-water mixture Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 abstract description 3
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области инфракрасной спектроскопии и касается инфракрасного влагомера. Влагомер содержит источник инфракрасного излучения, параболический рефлектор, пробоотборник и коллиматор, соединенный с приемным концом волоконно-оптической сборки, выходной конец которой разделен на оптические каналы. Каждый канал имеет равное количество волокон. Концы оптических каналов через оптические фильтры связаны с фотоприемниками. Волоконно-оптическая сборка содержит волокна, выполненные из кварца и галогенида серебра. Соотношение кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра равно 1:1, а их общее количество составляет не менее 90. Конец волоконно-оптической сборки разделен на девять оптических каналов, соединенных с девятью фотоприемниками через девять оптических фильтров, соответственно, при этом три оптических канала являются опорными. Технический результат заключается в повышении чувствительности прибора и точности получаемых результатов. 2 ил., 1 табл.
Description
Полезная модель относится к области физико-химических методов анализа, в частности к инфракрасной спектроскопии определения состава смесей нефтепродуктов.
Известен инфракрасный влагомер углеводородов, содержащий оптический излучатель для излучения инфракрасных лучей и инфракрасный фотоприемник, расположенные на одной вертикальной оси, кювету с пробой нефти, размещенную горизонтально между излучателем и приемником и выполненную прозрачной, усилитель сигналов, блок обработки для вычисления концентрации воды в нефти и дисплей влагомера для вывода результатов измерений, при этом излучатель и приемник дополнительно оснащены устройствами температурной стабилизации с блоком управления (патент RU 80955, МПК G01N 21/81, 2009 год).
Недостатками известного влагомера являются, во-первых, сложность осуществления измерения в потоке нефти непосредственно в трубопроводе, во-вторых, сложность монтажа устройства на трубопровод через стандартное фланцевое соединение.
Известен многоканальный инфракрасный датчик для измерения фазового состава многокомпонентного потока, в частности потока нефтепродуктов, содержащий инфракрасный излучатель, соединенный с источником питания, параболический рефлектор, пробоотборник, состоящий из двух плоскопараллельных сапфировых пластин, с пробой нефтепродуктов, коллиматор, соединенный с приемным концом волоконно-оптической сборки, состоящей из кварцевых волокон, при этом выходной конец волоконно-оптической сборки разделен на оптические каналы, имеющие равное количество волокон, причем по крайней мере один канал является опорным, концы оптических каналов через оптические фильтры связаны с фотодиодами, на выходе которых получают электрический сигнал, передаваемый на компьютерную обработку с получением изображения на дисплее (патент GB 2423817; МПК G01N 21/25, G01N 33/28; 2006 год).
Недостатком прибора является его низкая точность за счет недостаточно высокой чувствительности.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать конструкцию датчика для определения количественного состава нефтепродуктов, обеспечивающего высокую точность за счет повышения чувствительности.
Поставленная задача решена в предлагаемой конструкции инфракрасного влагомера, содержащего источник инфракрасного излучения, соединенный с источником питания, параболический рефлектор, пробоотборник, состоящий из двух плоскопараллельных сапфировых пластин, с пробой водонефтяной смеси, коллиматор, соединенный с приемным концом волоконно-оптической сборки, состоящей из кварцевых волокон, при этом выходной конец волоконно-оптической сборки разделен на оптические каналы, имеющие равное количество волокон, причем по крайней мере один канал является опорным, концы оптических каналов через оптические фильтры связаны с фотоприемниками, на выходе которых получают электрический сигнал с получением его изображения на экране дисплея после компьютерной обработки, в котором волоконно-оптическая сборка дополнительно содержит волокна, выполненные из галогенида серебра, причем соотношение кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра равно 1:1, а их общее количество составляет не менее 90, при этом конец волоконно-оптической сборки разделен на девять оптических каналов, соединенных с девятью фотоприемниками через девять оптических фильтров, соответственно, при этом три оптических канала являются опорными.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен инфракрасный влагомер предлагаемой конструкции, в котором волоконно-оптическая сборка дополнительно содержит волокна, выполненные из галогенида серебра, причем соотношение кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра равно 1:1, а их общее количество составляет не менее 90, при этом конец волоконно-оптической сборки разделен на девять оптических каналов.
На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого инфракрасного влагомера, где 1 - источник инфракрасного излучения (λ 0,5-10,0 мкм), соединенный с электрическим источником питания (на схеме не показан); 2 - параболический рефлектор; 3 - пробоотборник, выполненный из двух плоскопараллельных сапфировых пластин (3.1, 3.2) с регулируемым зазором; 4 коллиматор; 5 - волоконно-оптическая сборка, состоящая из кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра, взятых в соотношении 1:1; 6 - приемный торец волоконно-оптической сборки; 7 - оптические каналы с равным количеством оптических волокон; 8 - выходные концы оптических каналов; 9 - оптические фильтры (выделение необходимых длин волн); 10 - фотопиемники (фотодиод или пироэлектрический детектор); 11 - образец водонефтяной смеси.
На фиг. 2 изображены спектральные характеристики воды и нефти, где 1-9 каналы для выделения характеристических сигналов, 10 - спектральные характеристики поглощения воды; 11 -спектральные характеристики поглощения нефти, при этом 3, 5, 8 - каналы для выделения пиков поглощения нефти; 2, 4, 7 - каналы для выделения пиков поглощения воды; 1, 6, 9 - опорные каналы.
Инфракрасная спектроскопия является одним из основных методов анализа нефти и нефтепродуктов. Она имеет ряд преимуществ, поскольку при ее использовании для определения количественного состава природных смесей не происходит разрушение веществ, что не затрудняет их дальнейшее использование. В связи с этим актуальным является вопрос использования волоконно-оптических материалов в качестве световодов инфракрасного излучения. К перспективным материалам относится волоконно-оптический материал на основе галогенида серебра (Лисицкий И.С., Голованов В.Ф., Поляков Г.В. "Монокристаллы галогенидов серебра для волоконной оптики", "Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования", 2003, №7, с. 20-23). Однако в настоящее время он используется в основном в качестве одномодовых световодов для передачи излучения лазера в инфракрасной области спектра (http://jewishnews.com.ua). Исследования, проведенные авторами, позволили выявить перспективность использования волокна, выполненного из галогенида серебра, в предлагаемой конструкции инфракрасного влагомера. В связи с тем, что оптические волокна на основе галогенида серебра прозрачны в диапазоне сигналов от 2,0 мкм до 10,0 мкм, авторами было установлено, что наиболее интенсивный пик поглощения воды находится в области 3,0 мкм, а нефти - в области 3,4 мкм (см. фиг. 2). Полученные данные свидетельствуют о значительном увеличении чувствительности прибора, и как следствие, повышение точности полученных результатов. Необходимо отметить, что при использовании только кварцевых оптических волокон, прозрачных в области от 0,4 до 2,2 мкм, ближайший детектируемый пик поглощения воды находится в области 1,95 мкм, а нефти - в области 1,72 мкм. При этом интенсивность поглощения в указанном диапазоне значительно ниже, чем интенсивность поглощения при использовании волокон на основе галогенида серебра (в 15 и в 28 раз, соответственно). Кроме того, в случае использования волокон из галогенида серебра в области 5,0 мкм поглощение воды и нефти максимально близкое, что также способствует увеличению чувствительности прибора. В предлагаемой конструкции влагомера используют смешанный состав волоконно-оптической сборки: кварцевые волокна и волокна из галогенида серебра при их соотношении 1:1, что обеспечивает увеличение рабочего диапазона длин волн и, как следствие, суммарной детектируемой мощности излучения, что обеспечивает повышение чувствительности прибора. Использование в конструкции трех опорных каналов (1,00 мкм; 2,55 мкм; 5, мкм) обеспечивает увеличение надежности получаемых результатов.
Инфракрасный влагомер предлагаемой конструкции работает следующим образом. Источник инфракрасного излучения 1, соединенный с электрическим источником питания, генерирует непрерывный или импульсный сигнал с определенной (стабильной) мощностью в диапазоне длин волн от 0,5 мкм до 10 мкм. Параболический рефлектор 2, расположенный за источником инфракрасного излучения 1, направляет условно параллельный оптический сигнал в пробоотборник 3 через первую защитную сапфировую пластину 3.1 на образец водонефтяной смеси 11. В результате прохождения излучения через жидкость часть мощности оптического сигнала поглощается. На длинах волн, соответствующих характеристическим пикам воды и нефти, поглощение происходит наиболее интенсивно, в области с окнами прозрачности оптический сигнал поглощается меньше (см. фиг. 2). После взаимодействия с исследуемой средой измененный (ослабленный) оптический сигнал через вторую ответную защитную сапфировую пластину 3.2 пробоотборника 3 попадает на коллиматор 4. Коллиматор 4 собирает оптическое излучение и направляет его в волоконно-оптическую сборку 5, приемный конец 6 которой состоит из не менее 90 кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра, взятых в соотношении 1:1. Выходной конец волоконно-оптической сборки 5 разделен на девять оптических каналов 7 с равным количеством оптических волокон обоих видов в каждом. Таким образом, мощность оптического излучения, поступившая в приемный конец 6 волоконно-оптической сборки 5, равномерно распределяется по выходным концам 8 оптических каналов 7. Каждый выходной конец 8 каждого из оптических каналов 7 смонтирован напротив одного из узкополосных оптических фильтров 9, каждый из которых выделяет мощность только одной длины волны: 1,45 мкм; 1,95 мкм; 3,00 мкм (пики поглощения воды); 1,72 мкм; 2,31 мкм; 3,41 мкм (пики поглощения нефти); 1,10 мкм; 2,55 мкм; 5,00 мкм (опорные каналы). За каждым оптическим фильтром 9 расположен фотоприемник 10, каждый из которых синхронно регистрирует мощность приходящего оптического излучения и преобразует ее в электрический сигнал, изображение которого после компьютерной обработки поступает на экран дисплея в виде спектра поглощения, который представляет собой график, по оси абсцисс которого откладывается длина волны, а по оси ординат - поглощение, то есть величина, равная отношению интенсивности прошедшего через поглощающее вещество и падающего на него излучения. При исследовании нефтепродуктов спектр изображается рядом максимумов и минимумов, при этом область спектра, в котором поглощение проходит через максимум и является полосой поглощения, характеризующей количество составляющей (воды или нефти) смеси. Одновременное использование девяти каналов в предлагаемой конструкции инфракрасного влагомера позволяет измерять концентрацию воды в нефти в диапазонах от 0,1 до 100,0% со следующими пределами абсолютной погрешности в зависимости от содержания газовой фазы:
Таким образом, предлагаемая конструкция инфракрасного влагомера позволяет повысить точность получаемых результатов за счет повышения его чувствительности.
Claims (1)
- Инфракрасный влагомер, содержащий источник инфракрасного излучения, соединенный с источником питания, параболический рефлектор, пробоотборник, состоящий из двух плоскопараллельных сапфировых пластин, с пробой водонефтяной смеси, коллиматор, соединенный с приемным концом волоконно-оптической сборки, состоящей из кварцевых волокон, при этом выходной конец волоконно-оптической сборки разделен на оптические каналы, имеющие равное количество волокон, причем по крайней мере один канал является опорным, концы оптических каналов через оптические фильтры связаны с фотоприемниками, на выходе которых получают электрический сигнал с получением его изображения на экране дисплея после компьютерной обработки, отличающийся тем, что волоконно-оптическая сборка дополнительно содержит волокна, выполненные из галогенида серебра, причем соотношение кварцевых волокон и волокон из галогенида серебра равно 1:1, а их общее количество составляет не менее 90, при этом конец волоконно-оптической сборки разделен на девять оптических каналов, соединенных с девятью фотоприемниками через девять оптических фильтров, соответственно, при этом три оптических канала являются опорными.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133708U RU178357U1 (ru) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Инфракрасный влагомер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133708U RU178357U1 (ru) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Инфракрасный влагомер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU178357U1 true RU178357U1 (ru) | 2018-03-30 |
Family
ID=61867737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133708U RU178357U1 (ru) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Инфракрасный влагомер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU178357U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA036344B1 (ru) * | 2018-12-05 | 2020-10-29 | Виктор Сергеевич Корсаков | Спектральный анализатор нефти |
RU2794428C1 (ru) * | 2022-11-17 | 2023-04-18 | Акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" | Влагомер многофазный поточный |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022257C1 (ru) * | 1991-05-12 | 1994-10-30 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко | Инфракрасный влагомер для измерения влажности конденсаторной бумаги |
US6184980B1 (en) * | 1995-02-27 | 2001-02-06 | The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Fiber optic sensor for petroleum |
GB2423817A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-06 | Weatherford Lamb | Multi-channel infrared optical phase fraction meter |
US8541743B2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-09-24 | Roc8Sci Co. | Apparatus and method for detecting and quantifying analytes in solution |
-
2017
- 2017-11-22 RU RU2017133708U patent/RU178357U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022257C1 (ru) * | 1991-05-12 | 1994-10-30 | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко | Инфракрасный влагомер для измерения влажности конденсаторной бумаги |
US6184980B1 (en) * | 1995-02-27 | 2001-02-06 | The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Fiber optic sensor for petroleum |
GB2423817A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-06 | Weatherford Lamb | Multi-channel infrared optical phase fraction meter |
US8541743B2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-09-24 | Roc8Sci Co. | Apparatus and method for detecting and quantifying analytes in solution |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA036344B1 (ru) * | 2018-12-05 | 2020-10-29 | Виктор Сергеевич Корсаков | Спектральный анализатор нефти |
RU2794428C1 (ru) * | 2022-11-17 | 2023-04-18 | Акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" | Влагомер многофазный поточный |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2007305640B2 (en) | Ultraviolet radiation detector and apparatus for evaluating ultraviolet radiation protection effect | |
US5923035A (en) | Infrared absorption measuring device | |
US6969857B2 (en) | Compensated infrared absorption sensor for carbon dioxide and other infrared absorbing gases | |
JP6380665B2 (ja) | 光学測定装置 | |
AU2009300424A1 (en) | An arrangement adapted for spectral analysis of high concentrations of gas | |
RU178357U1 (ru) | Инфракрасный влагомер | |
JP2807777B2 (ja) | スラブ光導波路を利用した光吸収スペクトル測定装置 | |
CN109839365A (zh) | 一种基于硅基中红外亚波长光栅波导的气体传感器 | |
US3334537A (en) | Light scattering attachment | |
JP2018518669A (ja) | 光学導管の光送達を伴う光学分析システム | |
JP2710352B2 (ja) | 紫外線計 | |
CN109001168A (zh) | 一种导光毛细管光度仪 | |
RU132548U1 (ru) | Фотометр пламенный | |
CN114152583A (zh) | 一种基于ccd探测的多光纤二维光谱分析装置 | |
RU51742U1 (ru) | Газоанализатор | |
CN112147094A (zh) | 一种均衡式光纤阵列生化光谱分光装置 | |
RU159104U1 (ru) | Устройство для контроля параметров аэрозольных потоков | |
RU2785693C2 (ru) | Инфракрасная волоконно-оптическая система мониторинга растворенных газов и влаги в трансформаторном масле | |
WO2023112358A1 (ja) | 分光光度計 | |
NL8400451A (nl) | Optische concentratie- en deeltjesgroottemeter. | |
SU152091A1 (ru) | Прибор дл измерени индикатрисы рассе ни | |
CN208488173U (zh) | 可置换式光路模块及具有该光路模块的光谱仪 | |
JP2019506610A (ja) | 少なくとも1つの溶液中の物質の吸光度を測定する方法及び測定装置 | |
NAKAMURA et al. | On a Method of the Concentration Measurement by the Use of Light Absoption Law | |
RU81334U1 (ru) | Оптический газоанализатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20201217 |