RU2075064C1 - Анализатор примесей - Google Patents
Анализатор примесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075064C1 RU2075064C1 RU93017154A RU93017154A RU2075064C1 RU 2075064 C1 RU2075064 C1 RU 2075064C1 RU 93017154 A RU93017154 A RU 93017154A RU 93017154 A RU93017154 A RU 93017154A RU 2075064 C1 RU2075064 C1 RU 2075064C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- channel
- drive
- data processing
- processing unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к оптоэлектронной технике и может быть использовано для непрерывного контроля примесей в светорассеивающих поглощающих средах. Сущность изобретения: фотоприемное устройство прибора выполнено двухканальным: один канал выполнен (спектральных характеристик) в составе монохроматора на основе отражательной дифракционной решетки с приводом поворота, фотоприемника, измерительного усилителя с платой связи с блоком обработки данных (БОД); другой канал (пространственно-временных характеристик) - в составе телевизионной камеры, перед которой установлен клиньевой ослабитель с приводом перемещения поперек оси камеры, платы связи с БОД, причем перечисленные элементы и блок питания осветителя охвачены цепью обратной связи. 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптоэлектронной технике и может быть использовано для непрерывного контроля примесей в светорассеивающих поглощающих жидких, твердых и газообразных средах в машиностроении, агрохимической, пищевой промышленности, экологии.
Известны анализаторы примесей, в основу которых положена рефлексометрия на обратном отражении [1] Эти измерители работают без учета характеристик рассеяния анализируемых сред.
Известно также устройство контроля концентрации взвешенных частиц, в которое введена оптическая маска, расположенная на пути светового пучка между источником и кюветой с контролируемой средой; устройство действует на рассеянии вперед [2]
Из известных технических решений наиболее близким заявляемому является устройство для регистрации частиц на материалах (патент США N 4377340 от 22.03.1983 г.), в котором, как и заявляемом, осветитель и фотоприемное устройство расположены по одну сторону от трубопровода для анализируемой среды, при этом фотоприемное устройство выполнено в виде телевизионной камеры [3]
Основные недостатки прототипа.
Из известных технических решений наиболее близким заявляемому является устройство для регистрации частиц на материалах (патент США N 4377340 от 22.03.1983 г.), в котором, как и заявляемом, осветитель и фотоприемное устройство расположены по одну сторону от трубопровода для анализируемой среды, при этом фотоприемное устройство выполнено в виде телевизионной камеры [3]
Основные недостатки прототипа.
При его работе, как и при работе устройства [2] в системах непрерывного контроля примесей в многокомпонентных средах отсутствует возможность установления однозначного соответствия между наблюдаемой общей концентрацией частиц и вкладом отдельных химических компонент. При этом утрачивается информация об отклонении от нормы концентрации компонент в анализируемой среде.
Изобретение направлено на решение задачи обеспечения высокой разрешающей способности обнаружения примесей в многокомпонентных поглощающих и рассеивающих средах в режиме непрерывного контроля.
Решение достигается тем, что в анализаторе примесей (АП), содержащем осветитель, фотоприемное устройство (ФПУ), включающее канал измерения пространственно-временных характеристик, выполненный в виде телевизионной камеры (ТВК), соединенной с помощью платы связи с блоком обработки данных (БОД), причем осветитель и фотоприемное устройство (ФПУ) расположены по одну сторону от трубопровода для анализируемой среды, в дополнение к каналу измерения пространственно-временных характеристик в устройство введен канал измерения спектральных характеристик, содержащий отражательную дифракционную решетку с приводом поворота, фотоприемник, измерительный усилитель, соединенный через плату связи с БОД, а перед телевизионной камерой установлен клиньевой ослабитель, причем выходы БОД подключены к входам привода перемещения клиньевого ослабителя, привода поворота дифракционной решетки, к каналу управления фотоприемником телевизионной камеры, блоку питания осветителя, образуя цепь обратной связи.
На чертеже показан предлагаемый анализатор.
АП состоит из осветителя 1 на основе источника 2 с коллимирующей оптикой 3 и блоком питания 4; ФПУ 5, включающего объектив 6, светоделительную пластину 7 и два канала: 1 спектральных характеристик и 2 пространственно-временных характеристик. Первый канал ФПУ включает согласующую линзу 8, светофильтр 9, монохроматор, состоящий из зеркал 10 и 11, цилиндрической отражательной дифракционной решетки 12 с приводом 13, фотоприемника 14 с измерительным усилителем 15, платой связи 16, согласующей канал спектральных характеристик с БОД через pазъем и кабель 17. Второй канал ФПУ включает клиньевой ослабитель 18 с приводом перемещения 19 и ТВК 20 с платой 21 связи с БОД через разъем и кабель 17.
Для осуществления калибровки устройство содержит светоотводящие пластины 22 и 23.
Анализатор примесей размещен в герметичном корпусе 24, установленном на штатном основании экстрактора 25 над трубой пробоотборника 26 и трубопровода 29.
В течение времени анализа примесей пятно, создаваемое освещающим пучком 27, должно находиться в поле зрения 28 ФПУ.
Выходы БОД, связанные с АП с помощью разъема и кабеля 17, подключены к входам приводов 13, 19, к выходам канала управления режимами фотоприемника ТВК 20 и блока питания осветителя 4, образуя цепь обратной связи.
Работа АП по контролю параметров среды основана на непрерывном измерении с помощью измерительного усилителя 15 отношения показаний Ii в области длины волны λi, где наблюдается заметное поглощение излучения, к показаниям Io в области длины волны λo, где поглощение излучения средой отсутствует.
Концентрация поглощающей компоненты К определяется по отношению показаний Ii/Io на основе закона Бугера-Бэра по формуле
K= -(εl)-1lnIi/Io,
где l радиус светового пятна, измеряемый по поверхности среды с помощью ТВК, за вычетом радиуса пучка осветителя;
ε коэффициент, определяемый при градуировке АП по стандартным растворам.
K= -(εl)-1lnIi/Io,
где l радиус светового пятна, измеряемый по поверхности среды с помощью ТВК, за вычетом радиуса пучка осветителя;
ε коэффициент, определяемый при градуировке АП по стандартным растворам.
Для перекрытия диапазона частот 0,22-0,8 и 0,8-2,5 мкм функционирования первого канала в АП используются сменные источники 2 (галогенная лампа типа КГМ и лампа накаливания типа ОПТ) и набор решеток 12 (соответственно с числом штрихов 900 и 600 на мм).
Пластины 22, 23 вводятся периодически с частотой F 1 кГц в поток излучения осветителя, на входе каналов спектральных характеристик и пространственно-временных характеристик происходит периодическое с частотой F изменение светового потока. Это изменение светового потока преобразуется в фотоприемниках (ТВК и ФЭУ) в периодическое с той же частотой изменения электрического напряжения, с помощью которого осуществляется управление элементами АП.
Параметры цепи обратной связи выбраны так, чтобы снижение уровня сигнала на длине волны минимального (нулевого) поглощения излучения анализируемой средой преобразовывалось в увеличение мощности блока питания осветителя, а также повышение напряжения на приемнике и снижение напряжения на клиньевом ослабителе ТВК, а снижение отношения сигналов на длинах волн минимального и максимального поглощения, обусловленного средой, приводило к формированию на приводе дифракционной решетки напряжения, необходимого для ее установки в положение минимального значения сигнала, соответствующего полосе поглощения.
Величина Io для исследуемой среды заносится в память БОД, включается привод 13, измеряются значения Ii на длинах волн li в полосах поглощения среды, вычисляются значения концентрации поглощающей компоненты К по отношению Ii/Io, которые отображаются с помощью распечаток или на экран дисплея БОД.
Преимуществом данного метода перед известными является то, что отношение Ii/Io не чувствительно к изменению пропускания на трассе осветитель-среда ФПУ, а также к возможному загрязнению объектива и оптических элементов канала спектральных характеристик под воздействием веществ, имеющих одинаковые оптические характеристики на длинах волн λi и λo (пыль и др.).
Постоянно сравнивая измеряемую концентрацию заданной компоненты с эталонным значением, занесенным в память БОД, можно судить об изменениях в технологическом процессе производства.
АП с помощью канала пространственно-временных характеристик позволяет непрерывно контролировать в реальном времени изменение концентрации и размера частиц твердой фазы, оптических неоднородностей в растворах, задымленных газовых средах, на поверхности расплавов и твердых материалов.
По сравнению с прототипом изменение изобретения позволяет:
осуществить с высокой точностью непрерывный контроль параметров отдельных химических компонент в среде;
устранить влияние на точность измерения старения (загрязнения) оптических элементов АП;
производить непрерывную оценку доли твердой фазы в жидкой либо газообразной средах;
измерять шероховатость поверхности твердых сред;
оптимизировать в зависимости от характеристик среды параметры АП.
осуществить с высокой точностью непрерывный контроль параметров отдельных химических компонент в среде;
устранить влияние на точность измерения старения (загрязнения) оптических элементов АП;
производить непрерывную оценку доли твердой фазы в жидкой либо газообразной средах;
измерять шероховатость поверхности твердых сред;
оптимизировать в зависимости от характеристик среды параметры АП.
Технико-экономическая или иная эффективность изобретения характеризуется следующим: c помощью двухканальной схемы ФПУ, элементов обратной связи АП выводится на максимальную чувствительность обнаружения поглощающих химических примесей и определение размеров и концентрации рассеивающих неоднородностей, что приведет к качественному повышению обнаружительной способности малых концентраций примесей в условиях непрерывного производства.
Claims (1)
- Анализатор примесей, содержащий осветитель, фотоприемное устройство, включающее канал измерения пространственно-временных характеристик, выполненный в виде телевизионной камеры, соединенной с помощью платы связи с блоком обработки данных, причем осветитель и фотоприемное устройство расположены по одну сторону от трубопровода для анализируемой среды, отличающийся тем, что в устройство введен канал измерения спектральных характеристик, содержащий отражательную дифракционную решетку с приводом поворота, фотоприемник, измерительный усилитель, соединенный через плату связи с блоком обработки данных, а перед телевизионной камерой установлен клиньевой ослабитель, причем выходы блока обработки данных подключены к входам привода перемещения клиньевого ослабителя, привода поворота дифракционной рещетки, к каналу управления фотоприемником телевизионной камеры, блоку питания осветителя, образуя цепь обратной связи.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93017154A RU2075064C1 (ru) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Анализатор примесей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93017154A RU2075064C1 (ru) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Анализатор примесей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93017154A RU93017154A (ru) | 1995-09-20 |
RU2075064C1 true RU2075064C1 (ru) | 1997-03-10 |
Family
ID=20139651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93017154A RU2075064C1 (ru) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Анализатор примесей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2075064C1 (ru) |
-
1993
- 1993-04-02 RU RU93017154A patent/RU2075064C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Многоточечные измерителъные системы. Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. - 1988, 985, р.90-104. 2. Авторское свидетельство СССР N 1500917, кл. G 01N 21/47, 1989. 3. Патент СЩА N 4377340, кл. G 01N/21/47, 1983. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4771629A (en) | System for chemical analysis | |
US4081215A (en) | Stable two-channel, single-filter spectrometer | |
US5039855A (en) | Dual beam acousto-optic tunable spectrometer | |
EP0480753B1 (en) | Optical analytical instrument and method | |
US3994590A (en) | Discrete frequency colorimeter | |
US5929981A (en) | System for monitoring contamination of optical elements in a Raman gas analyzer | |
EP0250070A1 (en) | Optical analysis method and apparatus having programmable rapid random wavelength access | |
US5923035A (en) | Infrared absorption measuring device | |
JPH0231820B2 (ru) | ||
US4371785A (en) | Method and apparatus for detection and analysis of fluids | |
US4781456A (en) | Absorption photometer | |
US4193694A (en) | Photosensitive color monitoring device and method of measurement of concentration of a colored component in a fluid | |
JPH0688782A (ja) | 濃度測定方法および濃度測定装置 | |
EP0581858A1 (en) | Concentration measuring apparatus and method | |
EP0176826A2 (en) | Method and apparatus for dual-beam spectral transmission measurements | |
RU2075064C1 (ru) | Анализатор примесей | |
FR2784464A1 (fr) | Tete de mesure optique, notamment pour un analyseur automatique de reaction chimique ou biochimique | |
GB2287785A (en) | Optical transmissometer for open path gas monitoring | |
JPH07151685A (ja) | 非分散形赤外線ガス分析計 | |
JP4524087B2 (ja) | 吸光式分析計 | |
JP2005037180A (ja) | 吸光式分析計 | |
Stepanov et al. | Multicomponent fiber-optical gas sensor based on MIR tunable diode lasers | |
JP4140965B2 (ja) | 吸光式分析計 | |
CN209624301U (zh) | 一种双角度偏振光颗粒物监测光度计 | |
JPH087097B2 (ja) | 分光光度計 |