RU2766309C1

RU2766309C1 - Device for analyzing liquid quality in ard

Info

Publication number: RU2766309C1
Application number: RU2020131530A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Семенов; Анна Алексеевна Щербакова; Вячеслав Васильевич Андреянов; Зоя Алексеевна Гаврина; Юлия Геннадьевна Бочкарева; Даниил Ильдарович Ишкуватов
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-14

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring equipment and concerns a device for analyzing liquid quality in anti-rollback devices (hereinafter – ARD). The device contains a small-sized sealed case having a channel for liquid flow with open windows limited from above and below by sealed glass inserts. A light source is fixed inside the case, creating a directed luminous flux through a set of lenses and an open liquid channel onto a triangular prism, to the diagonal of which CCD matrix is rigidly fixed. Contacts of CCD matrix are connected to an image analysis unit connected via a connector to an amplification unit, and then to a computer to determine parameters of liquid quality.

EFFECT: providing the possibility of inserting the device into the case of hydraulic ARD and increasing the resolution of the device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптике, а конкретнее к измерительным приборам регистрации спектров оптического диапазона.The invention relates to optics, and more specifically to measuring instruments for recording spectra of the optical range.

Известен интерференционный спектрометр являющийся наиболее близким к предлагаемому решению, содержащий отделение источника, отделение интерферометра с интерферометром Майкельсона, состоящем из светоделителя и двух зеркал внешнего отражения, кюветное отделение с промежуточным изображением источника, отделение приемника и отделение сбора, обработки и получения спектральной информации. Настройка прибора для работы в режиме НПВО достигается путем установки в кюветное отделение приставки НПВО, имеющей оптический элемент НПВО, причем образец устанавливается в ней таким образом, что обеспечивается его физический контакт с гранью полного внутреннего отражения (ШИМАДЗУ. Catalog Fourier Transform Infrared Spectophotometer FTIR-8101/8101 M: Printed by Japan 3010-10122-30 ATD).An interference spectrometer is known, which is closest to the proposed solution, containing a source compartment, an interferometer compartment with a Michelson interferometer, consisting of a beam splitter and two external reflection mirrors, a cuvette compartment with an intermediate source image, a receiver compartment and a department for collecting, processing and obtaining spectral information. Setting up the device for operation in the ATR mode is achieved by installing an ATR attachment with an ATR optical element in the cell compartment, and the sample is installed in it in such a way that its physical contact with the total internal reflection face is ensured (SHIMAZU. Catalog Fourier Transform Infrared Spectophotometer FTIR-8101 /8101 M: Printed by Japan 3010-10122-30 ATD).

Недостатками устройства являются сложность оптической системы с другой уменьшением светосилы за счет потерь на отражение от граней (поверхностей) дополнительных оптических элементов.The disadvantages of the device are the complexity of the optical system with another decrease in luminosity due to reflection losses from the faces (surfaces) of additional optical elements.

Наиболее близким по технической сущности является Двойной интерферометр содержащий источники света, полупризмы, отличающийся тем, что имеет два канала с источниками света со стеклянными треугольными полупризмами - кюветами, подвижными зеркалами, экраном с подсветкой, линейкой ПЗС соединенный с блоком обработки изображения и компьютером (Патент RU2727779 МПК G01J 3/14, G01J 3/45, G01N 21/03, опубликованного 23.07.2020 г.).The closest in technical essence is a Double interferometer containing light sources, semi-prisms, characterized in that it has two channels with light sources with glass triangular semi-prisms - cuvettes, movable mirrors, an illuminated screen, a CCD line connected to an image processing unit and a computer (Patent RU2727779 IPC G01J 3/14, G01J 3/45, G01N 21/03, published on 07/23/2020).

Недостатком изобретения является сложность конструкции, большие габариты, малая разрешающая способность спектра.The disadvantage of the invention is the complexity of the design, large dimensions, low resolution of the spectrum.

Цель изобретения является уменьшение габаритов установки и улучшение точностных характеристик спектрометра.The purpose of the invention is to reduce the installation dimensions and improve the accuracy characteristics of the spectrometer.

Указанная цель достигается путем создания компактной схемы устройства. Анализируемая жидкость подается через герметизированное сквозное окно в корпусе прибора. Это позволяет использовать прибор путем погружения прибора в исследуемую жидкость замкнутых гидравлических цилиндров таких как противооткатные устройства импульсных тепловых машин, путем крепления в корпусе. Такой подход позволяет оперативно определять качество жидкости, для обеспечения надежной работы гидравлических устройств. Повышение разрешающей способности прибора обеспечивается увеличением сканирующей поверхности путем наклона оптической матрицы относительно хода лучей спектрального изображения, получаемого в результате получения спектра освещением лазером исследуемой жидкости поступаемой через окно в корпусе спектрометра, а затем через треугольную призму. Интерференционная картина поступает на оптическую матрицу, затем в блок обработки изображения и через разъем поступает в блок усиления, где усиливается и передается в компьютер для обработки.This goal is achieved by creating a compact scheme of the device. The liquid to be analyzed is fed through a sealed through window in the device body. This makes it possible to use the device by immersing the device in the test liquid of closed hydraulic cylinders, such as recoil devices of impulse heat engines, by fixing it in the housing. This approach allows you to quickly determine the quality of the fluid, to ensure the reliable operation of hydraulic devices. An increase in the resolution of the device is provided by increasing the scanning surface by tilting the optical matrix relative to the path of the rays of the spectral image obtained as a result of obtaining a spectrum by laser illumination of the liquid under study, which enters through a window in the spectrometer housing, and then through a triangular prism. The interference pattern enters the optical matrix, then to the image processing unit and through the connector enters the amplification unit, where it is amplified and transferred to a computer for processing.

Схематично прибор анализа качества жидкости в ПОУ показан на фиг. 1. Он содержит корпус 1 в котором закреплены: источник света 14, набор линз 11, 12, 13, треугольная призма 7, отличающийся тем, что малоразмерный герметичный корпус 1, имеет канал для поступления жидкости с открытыми окнами 9, ограниченными сверху и снизу герметичными стеклянными вставками 8,10, внутри корпуса закреплен источник света 14, создающий направленный световой поток через набор линз 11, 12, 13 и открытый канал жидкости на треугольную призму 7, к диагонали которой жестко закреплена ПЗС матрица 6, контакты которой соединены с блоком анализа изображения 5, связанный через разъем 4 с блоком усиления 3, а затем с компьютером 2 для определения параметров качества жидкости.Schematically, the device for analyzing the quality of the liquid in the FOU is shown in Fig. 1. It contains a housing 1 in which are fixed: a light source 14, a set of lenses 11, 12, 13, a triangular prism 7, characterized in that the small-sized sealed housing 1 has a channel for fluid entry with open windows 9, limited from above and below sealed glass inserts 8,10, a light source 14 is fixed inside the case, creating a directed light flux through a set of lenses 11, 12, 13 and an open liquid channel onto a triangular prism 7, to the diagonal of which a CCD matrix 6 is rigidly fixed, the contacts of which are connected to the image analysis unit 5, connected via connector 4 to amplification unit 3, and then to computer 2 to determine the quality parameters of the liquid.

Работает устройство следующим образом. Корпус прибора вставляется по ресьбе в корпус ПОУ. Испытуемая жидкость заполняет открытый канал в окна 9. Включается освещение. Световой луч источника света 14 проходит через набор линз 11,12,13 и испытуемую жидкость между стеклянных вставок 8,10 попадает на треугольную призму 7, преломляясь в призме интерференционная картина спектра поступает в наклонную матрицу ПЗС 6. Угол поворота матрицы ПЗС 6 позволяет увеличить полученный спектр. С ПЗС матрицы 6 спектральная картинка поступает на блок анализа изображения 5 где обрабатывается и поступает через разъем 4 в блок усиления 3 и в цифровом виде поступает в компьютер 2, где обрабатывается программой, которая анализирует компоненты входящие в исследуемый материал и выдает необходимые данные.The device works as follows. The body of the device is inserted according to the thread into the body of the POU. The liquid under test fills the open channel into windows 9. Lighting is switched on. The light beam of the light source 14 passes through a set of lenses 11,12,13 and the test liquid between the glass inserts 8,10 falls on a triangular prism 7, refracted in the prism, the interference pattern of the spectrum enters the inclined CCD matrix 6. The angle of rotation of the CCD matrix 6 allows you to increase the obtained range. From the CCD matrix 6, the spectral image enters the image analysis unit 5 where it is processed and enters through the connector 4 into the amplification unit 3 and digitally enters the computer 2, where it is processed by a program that analyzes the components included in the material under study and provides the necessary data.

Предлагаемое изобретение имеет простую миниконструкцию, что позволяет вставить прибор в корпус гидравлических ПОУ. Наклонная поверхность матрицы ПЗС относительно направления светового потока увеличивает его разрешающую способность и соответственно повышает качество получаемого спектра.The present invention has a simple mini-construction, which makes it possible to insert the device into the body of hydraulic fenders. The inclined surface of the CCD matrix relative to the direction of the light flux increases its resolution and, accordingly, improves the quality of the resulting spectrum.

Claims

A device for analyzing the quality of liquid in recoil devices (POA), containing a housing in which the following are fixed: a light source, a set of lenses, a triangular prism, characterized in that the small-sized sealed housing has a channel for liquid entry with open windows limited from above and below by sealed glass inserts , a light source is fixed inside the case, creating a directed light flux through a set of lenses, and an open channel of liquid to a triangular prism, to the diagonal of which a CCD matrix is rigidly fixed, the contacts of which are connected to an image analysis unit connected through a connector to an amplification unit, and then to a computer to determine the quality parameters of the liquid.