RU2471175C1 - Method of determining turbidity of medium - Google Patents

Method of determining turbidity of medium Download PDF

Info

Publication number
RU2471175C1
RU2471175C1 RU2011132902/28A RU2011132902A RU2471175C1 RU 2471175 C1 RU2471175 C1 RU 2471175C1 RU 2011132902/28 A RU2011132902/28 A RU 2011132902/28A RU 2011132902 A RU2011132902 A RU 2011132902A RU 2471175 C1 RU2471175 C1 RU 2471175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
medium
turbidity
window
frame
Prior art date
Application number
RU2011132902/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Станиславович Фетисов
Евгения Викторовна Торопчина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2011132902/28A priority Critical patent/RU2471175C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471175C1 publication Critical patent/RU2471175C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method involves detecting radiation scattered by the analysed medium using a photodetector which is a photodetector matrix which enables to obtain an image of the scarred radiation. Contours of spots of parasitic deposits on the window are then selected on the image and their relative area is determined in order to determine the contamination level of the window. The brightness profile is determined from the middle horizontal line of the frame of the photomatrix. The brightness profile is corrected on sections distorted by deposit spots, and said profile is smoothed via a filtration procedure. Turbidity of the medium is then determined using an empirical formula.
EFFECT: image has higher noise-immunity and less dependence of the result on presence of parasitic deposits on the photodetector windows.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для поточного контроля качества воды, экологического мониторинга, измерения концентрации эмульсий и суспензий.The invention relates to the field of measuring technology and can be used for flow control of water quality, environmental monitoring, measuring the concentration of emulsions and suspensions.

Мутность - оптическая величина, характеризующая способность среды рассеивать свет, которую измеряют с целью определения концентрации взвешенных частиц в среде. Как правило, мутность жидких или газовых сред измеряют с помощью турбидиметрических или нефелометрических методов.Turbidity is an optical quantity characterizing the ability of a medium to scatter light, which is measured in order to determine the concentration of suspended particles in a medium. Typically, turbidity of liquid or gaseous media is measured using turbidimetric or nephelometric methods.

Турбидиметрический способ определения мутности - такой способ, в котором излучатель и приемник излучения находятся напротив друг друга, фотоприемник регистрирует ослабленное в среде излучение [Андреев B.C., Попечителев Е.П. Лабораторные приборы для исследования жидких сред. - Л.: Машиностроение. - 1981. - С.99-101].A turbidimetric method for determining turbidity is such a method in which the emitter and radiation receiver are opposite each other, the photodetector detects radiation attenuated in the medium [Andreev B.C., Popechitelev EP Laboratory instruments for the study of liquid media. - L .: Mechanical engineering. - 1981. - S.99-101].

Нефелометрический способ определения мутности отличается тем, что ось излучения расположена под некоторым углом к оптической оси приемника, как правило под углом 90°, и фотоприемник воспринимает рассеянное частицами излучение [Андреев B.C., Попечителев Е.П. Лабораторные приборы для исследования жидких сред. - Л.: Машиностроение. - 1981. - С.99-101].The nephelometric method for determining turbidity is characterized in that the radiation axis is located at a certain angle to the optical axis of the receiver, typically at an angle of 90 °, and the photodetector receives radiation scattered by the particles [Andreev B.C., Popechitelev EP Laboratory instruments for the study of liquid media. - L .: Mechanical engineering. - 1981. - S.99-101].

При измерении мутности среды в полевых (промышленных) условиях очень важно обеспечить длительные непрерывные измерения без участия обслуживающего персонала. Однако в условиях, когда на прозрачных окнах фотоприемника образуются паразитные отложения (липкие частицы масел, смол, глины, отложения солей, наросты водорослей и т.д.), прозрачность окна постепенно уменьшается, что ведет к значительной погрешности и к потере работоспособности устройства.When measuring the turbidity of the medium in field (industrial) conditions, it is very important to ensure continuous continuous measurements without the participation of maintenance personnel. However, under conditions when parasitic deposits (sticky particles of oils, resins, clays, salt deposits, algae growths, etc.) are formed on the transparent windows of the photodetector, the transparency of the window gradually decreases, which leads to a significant error and loss of operability of the device.

Для борьбы с подобным недостатком используются различные способы:To combat this drawback, various methods are used:

- периодически включаемые щетки [Model WW102: Window Wiper Controller and Actuator: Техн. информация компании Wedgewood Technology, http://www.wedgewoodtech.com];- periodically turned brushes [Model WW102: Window Wiper Controller and Actuator: Tech. Wedgewood Technology Company Information, http://www.wedgewoodtech.com];

- подача на окно фотоприемника струи воды, воздуха [Патент РФ на полезную модель №2370754, опуб. 20.10.2009];- supply to the window of the photodetector jet of water, air [RF Patent for utility model No. 2370754, publ. 10/20/2009];

- периодический впрыск в измерительную камеру растворителей или детергентов [Беляков В.Л. Автоматизация промысловой подготовки нефти и воды. - М.: Недра. - 1988. - С.133];- periodic injection of solvents or detergents into the measuring chamber [Belyakov V.L. Automation of oil and water field preparation. - M .: Subsoil. - 1988. - P.133];

- воздействие на окна ультразвуком [VisoTurb and ViSolid - new sensors for turbidity and solid matter measurement: Техн. информация фирмы WTW. http://www.wtw.com/media/US_O_05_TSS_028_033.pdf];- exposure to windows with ultrasound [VisoTurb and ViSolid - new sensors for turbidity and solid matter measurement: Tech. Company Information WTW. http://www.wtw.com/media/US_O_05_TSS_028_033.pdf];

- нагрев стекла окна фотоприемника [Беляков В.Л. Автоматизация промысловой подготовки нефти и воды. - М.: Недра. - 1988. - С.133].- heating the glass of the window of the photodetector [Belyakov V.L. Automation of oil and water field preparation. - M .: Subsoil. - 1988. - P.133].

Однако все перечисленные способы не всегда экономически эффективны и надежны. Так, устройство очистки работает нерационально (слишком часто), а наличие механических подвижных частей часто вообще недопустимо по техническим условиям.However, all of these methods are not always cost effective and reliable. So, the cleaning device works irrationally (too often), and the presence of mechanical moving parts is often generally unacceptable according to technical conditions.

Один из общих подходов к решению подобных проблем в технике заключается в использовании аппаратной и информационной избыточности, за счет которой можно организовать анализ поступающей измерительной информации и отбраковку искаженных помехами отсчетов. Относительное количество искаженных отсчетов является при этом мерой оценки степени подверженности измерений помехам и может служить критерием принятия решения о включении того или иного средства борьбы с помехой.One of the common approaches to solving such problems in technology is to use hardware and information redundancy, due to which it is possible to organize an analysis of the incoming measurement information and the rejection of samples distorted by noise. The relative number of distorted readings is a measure of assessing the degree of susceptibility of measurements to interference, and can serve as a criterion for deciding whether to turn on one or another means of combating interference.

В данной конкретной области возможное решение проблемы лежит в сфере использования мультисенсорных систем. Такими мультисенсорными системами являются фотоприемные матрицы - устройства, содержащие большое количество фотоприемных элементов - пикселей (в отличие от дискретных фотоприемников с одним чувствительным элементом). Обычно фотоматрица - это специализированная интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов и электронной схемы для предварительной обработки и оцифровки сигналов. Фотоматрицы могут выполняться по ПЗС-технологии [Бейкер В.Д., Барб Д.Ф, Бурке Х.К. Приборы с зарядовой связью: Пер. с англ. / Под ред. Д.Ф.Барба. - М.: Мир, 1982] или по КМОП-технологии [Zimmermann H.K. Integrated Silicon Optoelectronics. - Springer, 2nd ed. Edition, 2009. - 388 p.].In this particular area, a possible solution to the problem lies in the use of multisensor systems. Such multisensor systems are photodetector arrays - devices containing a large number of photodetector elements - pixels (in contrast to discrete photodetectors with one sensitive element). Typically, a photomatrix is a specialized integrated circuit consisting of photosensitive elements and an electronic circuit for pre-processing and digitizing signals. Photomatrixes can be performed using CCD technology [Baker V.D., Barb D.F., Burke H.K. Charge coupled devices: Per. from English / Ed. D.F.Barba. - M .: Mir, 1982] or according to CMOS technology [Zimmermann H.K. Integrated Silicon Optoelectronics. - Springer, 2nd ed. Edition, 2009. - 388 p.].

Обработка изображений, полученных на фотоматрице, может выполняться с помощью универсальных программных продуктов, таких как LabView. Информацию о распределении яркости на пикселях матрицы удобно анализировать с помощью процедуры, позволяющей получать так называемый профиль яркости - кривую интенсивности пикселей изображения вдоль заданной линии, например горизонтальной линии кадра [Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю. и др. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabView IMAQ Vision. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 464 с.- С.155].Processing images obtained on a photomatrix can be performed using universal software products, such as LabView. It is convenient to analyze the information about the brightness distribution on the pixels of the matrix using a procedure that allows you to get the so-called brightness profile - the intensity curve of the image pixels along a given line, for example, a horizontal frame line [Yu.V. Visilter, S.Yu. Zheltov. etc. Processing and analysis of digital images with examples on LabView IMAQ Vision. - M.: DMK Press, 2007. - 464 p. - P.155].

Способом определения мутности, наиболее близким к предлагаемому, является способ, реализуемый в нефелометре для измерения мутности воды [Патент US №7,663,751 В1 МПК G01N 21/00, опуб. 16.02.2010]. Способ заключается в том, что через анализируемую среду пропускают зондирующее излучение и регистрируют рассеянное средой излучение фотоприемником, отделенным от среды прозрачным окном и расположенным под углом 90 градусов относительно оптической оси излучателя, затем по сигналам фотоприемника рассчитывают искомое значение мутности среды. Описанный способ может иметь множество вариантов исполнения, отличающихся друг от друга различными деталями, в частности, в прототипе используют особую длину волны излучения, равную 525 нм, что обеспечивает повышенную чувствительность метода.The method for determining turbidity closest to the proposed one is a method implemented in a nephelometer for measuring turbidity of water [US Patent No. 7,663,751 B1 IPC G01N 21/00, publ. 02.16.2010]. The method consists in the fact that probing radiation is passed through the analyzed medium and the radiation scattered by the photodetector is recorded, separated from the medium by a transparent window and located at an angle of 90 degrees relative to the optical axis of the emitter, then the sought value of the turbidity of the medium is calculated from the signals of the photodetector. The described method can have many options, differing from each other in various details, in particular, in the prototype use a special radiation wavelength equal to 525 nm, which provides increased sensitivity of the method.

Такой способ, однако, не обеспечивает инвариантности измерений по отношению к загрязнению окна фотоприемника, в качестве которого используют дискретное устройство (например, фотодиод), и в случае отложения липкой дисперсной фазы на окне, не имеет никаких средств автоматической защиты от действия этого фактора, что вызывает необходимость установления короткого межрегламентного периода для поддержания приемлемой метрологической надежности.Such a method, however, does not ensure measurement invariance with respect to the contamination of the photodetector window, which is used as a discrete device (for example, a photodiode), and in the case of depositing a sticky dispersed phase on the window, does not have any means of automatic protection from this factor, which necessitates the establishment of a short inter-regulatory period to maintain acceptable metrological reliability.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение помехозащищенности метода и достижение независимости измерений мутности среды от наличия паразитных отложений на окнах фотоприемника при минимальном использовании процедуры очистки.The problem solved by this invention is to increase the noise immunity of the method and to achieve independence of measurements of turbidity of the medium from the presence of spurious deposits on the windows of the photodetector with minimal use of the cleaning procedure.

Задача решается за счет того, что в способе, заключающемся в том, что через анализируемую среду пропускают зондирующее излучение и регистрируют рассеянное средой излучение фотоприемником, отделенным от среды прозрачным окном и расположенным под углом 90 градусов относительно оптической оси излучателя, затем по сигналам фотоприемника рассчитывают искомое значение мутности среды, согласно изобретению регистрацию рассеянного излучения выполняют посредством фотоприемника, представляющего собой фотоприемную матрицу, с помощью которой получают картину рассеянного на частицах излучения, затем на полученном изображении выделяют контуры пятен паразитных отложений на окне и вычисляют их относительную площадь для определения степени загрязнения окна, определяют профиль яркости по средней горизонтальной линии кадра фотоматрицы, корректируют профиль яркости на участках, искаженных пятнами отложений, и производят его сглаживание с помощью процедуры фильтрации, затем по эмпирической формуле определяют мутность среды:The problem is solved due to the fact that in the method consisting in the fact that probing radiation is passed through the analyzed medium and the radiation scattered by the medium is detected by a photodetector, separated from the medium by a transparent window and located at an angle of 90 degrees relative to the optical axis of the emitter, then the sought-for signal is calculated the turbidity of the medium, according to the invention, the registration of scattered radiation is performed by a photodetector, which is a photodetector matrix, with which radiate a picture of the radiation scattered by the particles, then select the contours of stains of stray deposits on the window on the resulting image and calculate their relative area to determine the degree of contamination of the window, determine the brightness profile from the mid-horizontal line of the photomatrix frame, adjust the brightness profile in areas distorted by the spots of deposits, and it is smoothed out using the filtration procedure, then the turbidity of the medium is determined by the empirical formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где U1 - выходной сигнал фотоприемной ячейки, измеренный в центральной точке кадра,where U1 is the output signal of the photodetector cell, measured at the center point of the frame,

U2 - выходной сигнал фотоприемной ячейки, взятый на той же линии в периферийной точке кадра, отстоящей от края кадра на фиксированное небольшое количество пикселей.U2 is the output signal of the photodetector cell, taken on the same line at the peripheral point of the frame, separated from the edge of the frame by a fixed small number of pixels.

Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена общая схема нефелометра, реализующего способ определения мутности.Figure 1 presents a General diagram of a nephelometer that implements a method for determining turbidity.

На фиг.2а-2в изображена картина распределения света на фотоматрице для разных значений мутности среды.On figa-2c shows a picture of the distribution of light on the photomatrix for different values of the turbidity of the medium.

На фиг.2г изображена картина распределение яркости пикселей по средней горизонтальной линии кадра, полученного с фотоматрицы, для разных значений мутности среды.Figure 2g shows a picture of the distribution of pixel brightness along the average horizontal line of the frame obtained from the photomatrix for different values of the turbidity of the medium.

На фиг.3а изображена картина распределения света на фотоматрице с учетом загрязнений окна фотоприемника паразитными отложениями.On figa shows a picture of the distribution of light on a photomatrix, taking into account contamination of the window of the photodetector by parasitic deposits.

На фиг.3б изображена картина распределения яркости пикселей по средней горизонтальной линии кадра, полученного с фотоматрицы, для случая, когда картина искажена наличием отложений.On figb shows a picture of the distribution of brightness of pixels along the average horizontal line of the frame obtained from the photomatrix, for the case when the picture is distorted by the presence of deposits.

На фиг.3в изображена картина распределение яркости пикселей по средней горизонтальной линии кадра после применения специальной процедуры «вырезания» искаженных участков и замены их усредненными значениями.Figure 3c shows a picture of the distribution of pixel brightness along the mid-horizontal line of the frame after applying a special procedure for “cutting out" distorted sections and replacing them with averaged values.

На фиг.3г изображена картина распределение яркости пикселей, полученная из предыдущего изображения путем низкочастотной фильтрации.On figg shows a picture of the distribution of brightness of pixels obtained from the previous image by low-pass filtering.

На фиг.4 изображен график зависимости мутности среды τ от отношения R, рассчитываемого по яркости пикселей фотоматрицы.Figure 4 shows a graph of the turbidity of the medium τ on the ratio R, calculated by the brightness of the pixels of the photomatrix.

Устройство (фиг.1) содержит излучатель 1, окно излучателя 2, объектив 3, окно фотоприемника 4, фотоматрицу 5, кювету 6. Позицией 7 обозначены частицы среды, 8 - зондирующий луч и 9 - рассеянное излучение. Фотоматрица 5 связана со входом измерительно-вычислительного устройства (ИВУ) 10 посредством шины 11. Излучатель 1 запитан от соответствующего управляющего выхода ИВУ 10 через шину 12.The device (Fig. 1) contains a radiator 1, a window of a radiator 2, a lens 3, a window of a photodetector 4, a photomatrix 5, a cuvette 6. Position 7 denotes particles of a medium, 8 - a probe beam and 9 - scattered radiation. Photomatrix 5 is connected to the input of the measuring and computing device (IVU) 10 via the bus 11. The emitter 1 is powered from the corresponding control output of the IVU 10 through the bus 12.

Способ реализуется следующим образом. В начале цикла работы по сигналу ИВУ 10 излучатель 1 генерирует зондирующий луч 8, который проходит через прозрачное окно 2 в исследуемую среду 6. Рассеянное излучение 9, обусловленное наличием частиц 7, поступает на объектив 3, расположенный под углом 90 градусов относительно оптической оси излучателя, через прозрачное окно 4. С помощью фотоматрицы 5 регистрируют картину ослабленного излучения, которая может быть искажена загрязнениями окна фотоприемника. Сигнал с фотоматрицы 5 подается на ИВУ 10. Полученную на фотоматрице картину распределения света, искаженную загрязнениями (фиг.3, а), подвергают программной обработке, а именно: на изображении выделяют контуры пятен паразитных отложений на окне, по отношению общей площади, занятой частицами загрязнения, ко всей площади изображения определяют степень загрязнения окна фотоприемника k. Если k превышает некоторое пороговое значение, например 20%, принимают решение об очистке окна (ИВУ выдает сигнал о необходимости ручной очистки устройства или включении автоматической очистки устройства). Также определяют профиль яркости по средней горизонтальной линии кадра фотоматрицы (фиг.3, б), корректируют профиль яркости на участках, искаженных пятнами отложений (фиг.3, в), и производят его сглаживание с помощью процедуры фильтрации (фиг.3, г). Затем вычисляют значение отношения R:The method is implemented as follows. At the beginning of the operation cycle, according to the signal of the IVU 10, the emitter 1 generates a probe beam 8, which passes through a transparent window 2 into the test medium 6. The scattered radiation 9, due to the presence of particles 7, enters the lens 3 located at an angle of 90 degrees relative to the optical axis of the emitter, through a transparent window 4. Using a photomatrix 5, a pattern of attenuated radiation is recorded, which may be distorted by contamination of the photodetector window. The signal from photomatrix 5 is fed to the IVU 10. The picture of the light distribution distorted by pollution obtained on the photomatrix (Fig. 3, a) is subjected to program processing, namely: the contours of stains of stray deposits on the window are distinguished in the image, relative to the total area occupied by particles pollution, to the entire image area determine the degree of contamination of the photodetector window k. If k exceeds a certain threshold value, for example, 20%, a decision is made to clean the window (the PMD gives a signal about the need to manually clean the device or enable automatic cleaning of the device). The brightness profile is also determined by the average horizontal line of the photomatrix frame (Fig. 3, b), the brightness profile is adjusted in the areas distorted by the spots of deposits (Fig. 3, c), and its smoothing is performed using the filtering procedure (Fig. 3, d) . Then calculate the ratio R:

Figure 00000002
Figure 00000002

Соответствующие значения U1 и U2 на профиле яркости показаны на фиг.3, г. Затем по эмпирической формуле (1), вид которой определяют заранее в процессе градуировки, пример которой показан на фиг.4, определяют мутность τ.The corresponding values of U 1 and U 2 on the brightness profile are shown in Fig. 3, g. Then, according to the empirical formula (1), the form of which is determined in advance during the calibration process, an example of which is shown in Fig. 4, the turbidity τ is determined.

Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method

В результате действия зондирующего излучения 8 и рассеяния его на частицах 7 на фотоприемной матрице 5 получено изображение, показанное на фиг.3, а. Оно искажено пятнами паразитных отложений. Ширина кадра фотоматрицы составляет 800 пикселей. После оцифровки сигналов пикселей в ИВУ 10 с помощью программной процедуры выделения контуров пятен обозначают границы пятен и получают отдельное изображение, которое сильно контрастирует (паразитные пятна - черные, все остальное - белое), затем подсчитывают относительную площадь пятен на кадре, которая определяет степень загрязнения окна фотоприемника. Например, для фиг.3, а она равна 2,2%. При необходимости это значение используют для принятия решения о выполнении процедуры ручной или автоматической очистки окна. Кроме того, по фиг.3, а строят профиль яркости по средней горизонтальной линии кадра. Он будет выглядеть, как показано на фиг.3, б, темным пятнам отложений будут соответствовать провалы на кривой. Далее искаженные участки кривой профиля корректируют с помощью процедуры, производящей замену значений яркости пикселей, соответствующих темным пятнам, средними значениями яркости пикселей, расположенных до и после пятна. В результате получают картину, изображенную на фиг.3, в. Полученное изображение подвергают низкочастотной фильтрации (сглаживанию), после чего кривая профиля приобретает правильную колоколообразную форму, показанную на фиг.3, г. Затем выделяют пиксели с номерами 400 (средняя точка профиля) и 700 (периферийная точка профиля, отстоящая от края на 100 пикселей) и определяют значения их яркостей - соответственно U1 и U2. Далее находят отношение по формуле (2). Оно не зависит от нестабильности яркости излучателя. После чего по градуировочной формуле (1) определяют значение мутности среды. Например, для фиг.3 R=4, а по фиг.4 τ=2100 ЕМФ (ЕМФ - единица мутности по формазину 7027 ИСО).As a result of the action of the probe radiation 8 and its scattering by particles 7 on the photodetector matrix 5, the image shown in Fig. 3, a is obtained. It is distorted by stains of parasitic deposits. The width of the photomatrix frame is 800 pixels. After digitizing the pixel signals in the IVU 10 using the software procedure for spotting outlines, the boundaries of the spots are indicated and a separate image is obtained that contrasts strongly (stray spots are black, everything else is white), then the relative area of the spots on the frame is calculated, which determines the degree of window contamination photodetector. For example, for figure 3, and it is 2.2%. If necessary, this value is used to decide on the procedure for manual or automatic window cleaning. In addition, figure 3, and build the brightness profile along the mid-horizontal line of the frame. It will look, as shown in figure 3, b, the dark spots of the deposits will correspond to the dips on the curve. Further, the distorted sections of the profile curve are corrected using a procedure that replaces the brightness values of pixels corresponding to dark spots with average brightness values of pixels located before and after the spot. The result is a picture depicted in figure 3, c. The resulting image is subjected to low-pass filtering (smoothing), after which the profile curve acquires the correct bell-shaped shape shown in Fig. 3, d. Then, pixels with numbers 400 (mid-point of the profile) and 700 (peripheral point of the profile, 100 pixels apart from the edge) are then selected. ) and determine the values of their brightnesses, respectively, U1 and U2. Next, find the ratio by the formula (2). It does not depend on the instability of the brightness of the emitter. Then, using the calibration formula (1), the turbidity of the medium is determined. For example, for Fig. 3, R = 4, and in Fig. 4, τ = 2100 EMF (EMF is the turbidity unit of ISO Formazin 7027).

Предложенный способ определения мутности среды может быть реализован на основе различных относительно недорогих и доступных элементов. В качестве фотоматрицы 5 может быть использована одна из фотоматриц, выпускаемых фирмой Micron.The proposed method for determining the turbidity of the medium can be implemented on the basis of various relatively inexpensive and affordable elements. As photomatrix 5 can be used one of the photomatrix manufactured by Micron.

Излучатель 1 может быть реализован на основе красного или инфракрасного лазера либо на основе светодиода с собирающей линзой.The emitter 1 can be implemented on the basis of a red or infrared laser, or on the basis of an LED with a collecting lens.

ИВУ 10 может быть реализовано на базе микроконтроллера или одноплатного компьютера с приставкой сбора информации.IVU 10 can be implemented on the basis of a microcontroller or a single-board computer with a data collection prefix.

Разработка программных кодов процедур обработки изображения, локализации пятен отложений, выделения полезного сигнала и расчета мутности, а также определения степени загрязнения окна фотоприемника возможно в среде пакета программ Lab View.The development of software codes for image processing procedures, localization of sediment spots, extraction of a useful signal and calculation of turbidity, as well as determining the degree of contamination of the photodetector window is possible in the environment of the Lab View software package.

Предлагаемый способ определения мутности среды выгодно отличается от прототипа возможностью длительных непрерывных измерений мутности без участия обслуживающего персонала, что достигнуто за счет избыточности получаемой с фотоматрицы информации и инвариантности измерений относительно загрязнения окон фотоприемника.The proposed method for determining the turbidity of the medium compares favorably with the prototype with the possibility of continuous continuous turbidity measurements without the participation of maintenance personnel, which is achieved due to the redundancy of the information received from the photomatrix and the invariance of the measurements regarding contamination of the photodetector windows.

Claims (1)

Способ определения мутности среды, заключающийся в том, что через анализируемую среду пропускают зондирующее излучение и регистрируют рассеянное средой излучение фотоприемником, отделенным от среды прозрачным окном и расположенным под углом 90° относительно оптической оси излучателя, затем по сигналам фотоприемника рассчитывают искомое значение мутности среды, отличающийся тем, что регистрацию рассеянного излучения выполняют посредством фотоприемника, представляющего собой фотоприемную матрицу, с помощью которой получают картину рассеянного на частицах излучения, затем на полученном изображении выделяют контуры пятен паразитных отложений на окне и вычисляют их относительную площадь для определения степени загрязнения окна, определяют профиль яркости по средней горизонтальной линии кадра фотоматрицы, корректируют профиль яркости на участках, искаженных пятнами отложений, и производят его сглаживание с помощью процедуры фильтрации, затем по эмпирической формуле определяют мутность среды:
τ=f(R)=f(U1/U2),
где U1 - выходной сигнал фотоприемной ячейки, измеренный в центральной точке кадра,
U2 - выходной сигнал фотоприемной ячейки, взятый на той же линии в периферийной точке кадра, отстоящей от края кадра на фиксированное небольшое количество пикселей.
The method for determining the turbidity of the medium, namely, that probing radiation is passed through the analyzed medium and the radiation scattered by the photodetector is recorded by a photodetector separated from the medium by a transparent window and located at an angle of 90 ° relative to the optical axis of the emitter, then the desired value of the turbidity of the medium, which differs, is calculated from the photodetector. the fact that the registration of scattered radiation is performed by means of a photodetector, which is a photodetector matrix, with which a picture is obtained deposited on the radiation particles, then the contour stains of stray deposits on the window are selected on the image and their relative area is calculated to determine the degree of contamination of the window, the brightness profile is determined from the mid-horizontal line of the photomatrix frame, the brightness profile is corrected in the areas distorted by the spots of the deposits, and produced smoothing using the filtering procedure, then the turbidity of the medium is determined by the empirical formula:
τ = f (R) = f (U 1 / U 2 ),
where U1 is the output signal of the photodetector cell, measured at the center point of the frame,
U2 is the output signal of the photodetector cell, taken on the same line at the peripheral point of the frame, separated from the edge of the frame by a fixed small number of pixels.
RU2011132902/28A 2011-08-04 2011-08-04 Method of determining turbidity of medium RU2471175C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132902/28A RU2471175C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Method of determining turbidity of medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132902/28A RU2471175C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Method of determining turbidity of medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2471175C1 true RU2471175C1 (en) 2012-12-27

Family

ID=49257557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132902/28A RU2471175C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Method of determining turbidity of medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2471175C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1366922A1 (en) * 1985-05-15 1988-01-15 Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности Nephelometer
JPH07209184A (en) * 1994-01-11 1995-08-11 Yamatake Honeywell Co Ltd Turbidity meter
RU60220U1 (en) * 2006-08-29 2007-01-10 Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ФОТОН" PHOTOMETRIC CONCENTROMETER FOR LIQUID DISPERSED MEDIA
RU2370754C1 (en) * 2008-07-07 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Stream turbidimetre with automatic purification
US7659980B1 (en) * 2008-11-24 2010-02-09 Herbert Leckie Mitchell Nephelometric turbidity sensor device
US7663751B1 (en) * 2009-02-10 2010-02-16 Herbert Leckie Mitchell Nephelometer instrument for measuring turbidity of water

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1366922A1 (en) * 1985-05-15 1988-01-15 Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности Nephelometer
JPH07209184A (en) * 1994-01-11 1995-08-11 Yamatake Honeywell Co Ltd Turbidity meter
RU60220U1 (en) * 2006-08-29 2007-01-10 Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ФОТОН" PHOTOMETRIC CONCENTROMETER FOR LIQUID DISPERSED MEDIA
RU2370754C1 (en) * 2008-07-07 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Stream turbidimetre with automatic purification
US7659980B1 (en) * 2008-11-24 2010-02-09 Herbert Leckie Mitchell Nephelometric turbidity sensor device
US7663751B1 (en) * 2009-02-10 2010-02-16 Herbert Leckie Mitchell Nephelometer instrument for measuring turbidity of water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102171541B (en) Methods and apparatus for determining a liquid level in a container using imaging
US20080100840A1 (en) Method and Apparatus for Analyzing Particles in a Fluid
CN104596990A (en) Two-channel optical fiber method and sensor for measuring turbidity
CN100526883C (en) Reflection photometer of gold label immune test paper
CN104730054A (en) Integrated probe type photoelectric water-quality multi-parameter online measuring system
JP7112420B2 (en) Lateral flow test system
CN113607676B (en) Milk component rapid detection method based on special-shaped cuvette and near-infrared image
CN105911060B (en) A kind of visible detection method and device of the pollution of transmission-type visual range visibility meter window mirror
CN106483285A (en) A kind of checking matter density calculating method for test strips Fast Detection Technique
CN111366510A (en) Suspended particulate matter flux measuring device utilizing synchronous polarization and fluorescence
Zhu et al. Development of a new method for turbidity measurement using two NIR digital cameras
CN102494977A (en) Method and system for detecting broken rice rate on line
CN114998664A (en) Rapid detection method and device for micro-plastic in seawater by multiple optical platforms
RU2471175C1 (en) Method of determining turbidity of medium
CN101520456B (en) Automatic measuring and analyzing method based on machine visual flu vaccine hemagglutinin content
CN211877766U (en) Water turbidity measuring device based on infrared camera shooting
JPH09113245A (en) Device for detecting abnormality of belt-shaped surface on web material
de Oliveira Ramos et al. A video processing and machine vision-based automatic analyzer to determine sequentially total suspended and settleable solids in wastewater
CN109298179A (en) A kind of immunochromatography detection system and its Background Recognition method
Chu et al. Surface-cleanliness inspection apparatus for optical component based on machine vision
CN219737273U (en) Liquid pollution degree measurement system based on evanescent wave principle
EP3485257A1 (en) Method and apparatus for determining solids content in a liquid medium
KR102643749B1 (en) Apparatus and method for evaluating a pollution level of vehicle sensor
CN209231347U (en) A kind of immuno-chromatography detection device
WO2023095414A1 (en) Microparticle measurement method, microparticle measurement device, and microparticle measurement system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130805