RU63067U1 - Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах - Google Patents

Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах Download PDF

Info

Publication number
RU63067U1
RU63067U1 RU2006141999/22U RU2006141999U RU63067U1 RU 63067 U1 RU63067 U1 RU 63067U1 RU 2006141999/22 U RU2006141999/22 U RU 2006141999/22U RU 2006141999 U RU2006141999 U RU 2006141999U RU 63067 U1 RU63067 U1 RU 63067U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
logarithm
measuring
output
receiver unit
photodetector
Prior art date
Application number
RU2006141999/22U
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Яковлевич Носырев
Анна Геннадьевна Старикова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообщения" (СамГАПС)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообщения" (СамГАПС) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообщения" (СамГАПС)
Priority to RU2006141999/22U priority Critical patent/RU63067U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU63067U1 publication Critical patent/RU63067U1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, конкретнее, к оптическим методам анализа и может быть использована для измерения дымности отходящих газов в энергетических отраслях промышленности и на транспорте. Оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах содержит блок излучателя, состоящий из источника света, коллимирующего элемента, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, блока приемников, состоящего из двух фокусирующих элементов, опорного и измерительного фотоприемников, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, первый и второй линейные усилители с регулируемыми коэффициентами усиления, первый и второй логарифматоры, дифференциальный усилитель, регистратор и компаратор, причем выход измерительного фотоприемника, установленного в блоке приемников, через первый линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом первого логарифматора, выход опорного фотоприемника через второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входами компаратора и второго логарифматора, выходы логарифматоров соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с регистратором. Дополнительно введены двухполюсные переключатели и третий светопровод, который размещен в светопроводах блока излучателя и блока приемников, выполнен в виде полой трубы, ось которой совпадает с оптической осью опорного фотоприемника, который установлен в блоке
приемников, оптически связан с коллимирующим элементом источника света и расположен диаметрально противоположно измерительному фотоприемнику, выход первого логарифматора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, а выход второго логарифматора соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, причем корпус блока приемников выполнен с возможностью поворота на 180°, а линейные усилители через двухполюсные переключатели соединены с фотоприемниками. Предлагаемая конструкция оптикоэлектронного устройства для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах позволяет повысить точность и достоверность получаемых результатов за счет компенсации погрешности измерения, связанной с загрязнением оптических элементов и учета шумовых, темновых и фоновых характеристик фотоприемников.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, конкретнее, к оптическим методам анализа и может быть использована для измерения дымности отходящих газов в энергетических отраслях промышленности и на транспорте.
Известно устройство для измерения концентрации компонент в газовой среде, содержащее излучатель, оптически сопряженный с двумя фотопреобразователями, причем с одним из них - через исследуемую среду, а с другим - через среду и введенную в нее заглушенную оптически прозрачным материалом трубу, делитель, логарифматор, умножитель, два блока памяти и регистратор [А.С. СССР №1704039, МПК G 01 N 21/53, опубликованный 7.01.1992, БИ №1, автор М.И.Сапаров, и д.р. Устройство для измерения концентрации компонент в газовой среде].
Недостатком известного устройства является неисключенная погрешность измерения оптической плотности, обусловленная загрязнением оптических элементов налипающими на них твердыми частицами.
Известно оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах, содержащее излучатель, коллимирующий элемент, два фотоприемника, логарифматоры, защитные стекла, полые светопроводы, отверстия для подачи защитного газа, за защитным стеклом в полом светопроводе блока излучателя закреплен отражатель, оптически сопряженный с фотоприемником опорного канала, установленным в блоке излучателя, в электронную схему устройства введены два линейных усилителя с регулируемыми коэффициентами
усиления, дифференциальный усилитель и компаратор, выход измерительного фотоприемника через линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом первого логарифматора, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход опорного фотоприемника через второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входами компаратора и второго логарифматора, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя [патент РФ №2133462, МПК G 01 №21/59, опубликованный 20.07.1999, БИ №20, автор Гришанов В.Н. и др. Оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах].
Недостатком оптикоэлектронного устройства является то, что контролируется загрязнение только защитного стекла блока излучателя, а также возможно загрязнение отражателя, кроме того, шумовые, темновые и фоновые характеристики фотоприемников и усилителей могут изменяться со временем и при изменении параметров контролируемого потока. Все это ограничивает функциональные возможности устройства и снижает достоверность контроля концентрации твердых частиц в дымовых газах.
Техническим результатом является повышение точности и достоверности получаемых результатов за счет компенсации погрешности измерения, связанной с загрязнением оптических элементов, и учета шумовых, темновых и фоновых характеристик фотоприемников.
Технический результат достигается тем, что в оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах, содержащее блок излучателя, состоящий из источника света, коллимирующего элемента, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, блока приемников, состоящего из двух фокусирующих элементов, опорного и измерительного
фотоприемников, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, первый и второй линейные усилители с регулируемыми коэффициентами усиления, первый и второй логарифматоры, дифференциальный усилитель, регистратор и компаратор, причем выход измерительного фотоприемника, установленного в блоке приемников, через первый линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом первого логарифматора, выход опорного фотоприемника через второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входами компаратора и второго логарифматора, выходы логарифматоров соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с регистратором дополнительно введены двухполюсные переключатели и третий светопровод, который размещен в светопроводах блока излучателя и блока приемников, выполнен в виде полой трубы, ось которой совпадает с оптической осью опорного фотоприемника, который установлен в блоке приемников, оптически связан с коллимирующим элементом источника света и расположен диаметрально противоположно измерительному фотоприемнику, выход первого логарифматора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, а выход второго логарифматора соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, причем корпус блока приемников выполнен с возможностью поворота на 180°, а линейные усилители через двухполюсные переключатели соединены с фотоприемниками.
На фиг.1 принципиальная схема устройства.
Устройство содержит блок излучателя 1, блок приемников 2, источник света 3, коллимирующий элемент 4, защитные стекла 5 и 6, светопроводы блока излучателя 7 и блока приемников 8, два фокусирующих элемента 9, 10, опорный фотоприемник 11, измерительный фотоприемник 12, линейные усилители с регулируемым коэффициентом
усиления 13, 14, логарифматоры 15, 16, компаратор (пороговый элемент) 17, дифференциальный усилитель (вычитатель) 18, регистратор 19, блок двухполюсных переключателей 20, корпуса 21, 22, в светопроводы блока излучателя и блока приемников помещен третий светопровод 23, выполненный в виде полой трубы, на входе и выходе которой, выполнены отверстия, совмещенные с отверстиями 24, 25 для подачи защитного газа в светопроводах блока излучателя и блока приемников, блоки излучателя и приемников соосно располагаются на противоположных стенках дымохода 26, в которых предварительно выполнены отверстия 27, источник электропитания 28.
Источник света (светодиод, лазер, лампа и т.п.) 3, коллимирующий элемент 4, защитное стекло 5 вместе с корпусом 21, светопроводом 7 и отверстиями для подачи защитного газа 24 объединены в блок излучателя 1, а два фокусирующих элемента (линза, объектив, фокусатор и т.п.) 9, 10, опорный фотоприемник (фотодиод, фотоэлемент, и т.п.) 11, измерительный фотоприемник (фотодиод, фотоэлемент, и т.п.) 12 вместе с защитным стеклом 6 и герметичным корпусом 22, светопроводом 8 и отверстиями подачи защитного газа 25 объединены в блок приемников 2. Фокусирующий элемент 9, фотоприемник 11, второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 13, второй логарифматор 15 образуют опорный канал, а фокусирующий элемент 10, фотоприемник 12, первый линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 14 и первый логарифматор 16 измерительный канал. Выходы первого 16 и второго 15 логарифматоров соединены с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя 18, выход которого соединен с регистратором 19. Излучатель 3, первый 14 и второй 13 линейные усилители с регулируемым коэффициентом усиления, первый 16 и второй 15 логарифматоры, компаратор 17, дифференциальный усилитель 18 и регистратор 19 подключены к источнику питания 28.
Устройство работает следующим образом.
Подается питание от источника электропитания 28 к излучателю 3, первому 14 и второму 13 линейным усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, первому 16 и второму 15 логарифматору, компаратору 17, дифференциальному усилителю 18 и регистратору 19. Свет от излучателя 3, проходя через коллимирующий элемент 4, преобразуется в параллельный пучок, который проходит сквозь защитное стекло 5, установленное в корпусе 21. В первом и втором светопроводах 7 и 8 формируется измерительный пучок света, который, проходя через защитное стекло 6, установленное в корпусе 22 поступает на фокусирующий элемент 10 и попадает на измерительный фотоприемник 12. Опорный пучок света формируется с помощью третьего светопровода 23, изготовленного в виде полой трубы на входе и выходе которой выполнены отверстия, совмещенные с отверстиями 24, 25 в светопроводах блока излучателя 7 и блока приемников 8, через которые подается защитный газ. Опорный пучок света проходит через защитное стекло 6, установленное в корпусе 22 блока приемников, поступает на фокусирующий элемент 9 и попадает на опорный фотоприемник 11. Сигналы от фотоприемников 11 и 12 через блок двухполюсных переключателей 20 поступают на входы первого 14 и второго 13 линейных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления. С выходов первого 14 и второго 13 линейных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления сигналы поступают на входы первого 16 и второго 15 логарифматоров, где преобразуются и поступают на неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилителя 18, где измерительный сигнал вычитается из опорного. С выхода дифференциального усилителя результирующий сигнал поступает в регистратор 19. Опорный сигнал с выхода второго линейного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 13 поступает также в компаратор
17, где сравнивается с заданным (опорным) уровнем. При отсутствии дыма в дымоходе 26 с отверстиями 27 сигналы от измерительного канала, образованного фокусирующим элементом 10, измерительным фотоприемником 12, первым линейным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 14, первым логарифматором 16 и опорного канала, образованного фокусирующим элементом 9, опорным фотоприемником 11, вторым линейным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 13, вторым логарифматором 15 на входе в дифференциальный усилитель 18 должны быть одинаковыми. Путем регулировки коэффициентов усиления первого 14 и второго 13 линейных усилителей устанавливают равенство сигналов, подаваемых на входы дифференциального усилителя 18, соответственно устанавливают нулевое значение результирующего сигнала, и соответственно нулевое значение оптической плотности или уровня дымности отходящих газов на регистраторе 19. При загрязнении газового потока сажевыми частицами оптическое пропускание его уменьшится, в результате чего уменьшится выходной сигнал измерительного канала и соответственно регистратор 19 покажет значение дымности потока. Компаратор 17 выдает сигнал предупреждения о недопустимом снижении интенсивности опорного пучка света (недопустимом загрязнении защитных стекол 5 и 6), который указывает на необходимость для очистки стекол 5, 6 или замены излучателя 3. Для того чтобы контролировать состояние защитного стекла по всей поверхности, а также учитывать шумовые, темновые и фоновые характеристики фотоприемников и усилителей, блок приемников выполнен с возможностью поворота на 180°. Блок двухполюсных переключателей 20 кинематически связан с положением корпуса блока приемников. В левом положении двухполюсных переключателей 20 опорный фотоприемник 11, второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 13, второй логарифматор 15 регистрируют
опорный сигнал, а измерительный фотоприемник 12, первый линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 14, первый логарифматор 16 - измерительный сигнал. При повороте корпуса 22 блока приемников опорный фотоприемник 11 переходит в положение измерительного фотоприемника 12. При этом кинематически связанный с корпусом приемников, блок двухполюсных переключателей 20, устанавливается в правое положение (пунктир) и измерительный фотоприемник 12, находящийся в положении опорного фотоприемника, подключается ко второму линейному усилителю с регулируемым коэффициентом усиления 13, а опорный фотоприемник 11, находящийся в положении измерительного фотоприемника, подключается к первому линейному усилителю с регулируемым коэффициентом усиления 14. При этом сигналы от опорного канала, образованного фокусирующим элементом 10, измерительным фотоприемником 12, вторым линейным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 13, вторым логарифматором 15 подключенного к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 18, и измерительного канала, образованного фокусирующим элементом 9, опорным фотоприемником 11, первым линейным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 14, первым логарифматором 16, подключенного к инвертирующему входу дифференциального усилителя 18 при при отсутствии дыма должны быть одинаковыми. Результирующий сигнал с выхода дифференциального усилителя должен равняться нулю. При наличии дыма показания устройства в исходном и «повернутом» положениях корпуса 22 блока приемников должны совпадать. При обнаружении отклонений в показаниях устройства при исходном и «повернутом» положениях корпуса 22 блока приемников производят подрегулировку каналов измерения или замену фотоприемников и усилителей. Благодаря введению в устройство третьего светопровода 23, который формирует опорный пучок света
оптически связанный с опорным фотоприемником 11, установленным в корпусе 22 блока приемников обеспечивается компенсация флуктуации интенсивности света излучателя 3, и уменьшение опорного и измерительного пучков света за счет загрязнения защитных стекол 5, 6 сажей. Установка первого 14 и второго 13 линейных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления перед первым 16 и вторым 15 логарифматорами, позволяет электронными методами выровнить чувствительность измерительного и опорного каналов, вызванных температурным дрейфом или процессами старения. Выполнение корпуса 22 блока приемников поворотным на 180° позволяет контролировать состояние защитных стекол по всей поверхности, а также компенсировать изменение шумовых, темновых, фоновых характеристик фотоприемников и усилителей в процессе работы электронными средствами.
Предлагаемая конструкция оптикоэлектронного устройства для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах позволяет повысить точность и достоверность получаемых результатов за счет компенсации погрешности измерения, связанной с загрязнением оптических элементов и учета шумовых, темновых и фоновых характеристик фотоприемников.

Claims (1)

  1. Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах, содержащее блок излучателя, состоящий из источника света, коллимирующего элемента, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, блока приемников, состоящего из двух фокусирующих элементов, опорного и измерительного фотоприемников, защитного стекла, корпуса, светопровода, отверстий для подачи защитного газа, первый и второй линейные усилители с регулируемыми коэффициентами усиления, первый и второй логарифматоры, дифференциальный усилитель, регистратор и компаратор, причем выход измерительного фотоприемника, установленного в блоке приемников, через первый линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом первого логарифматора, выход опорного фотоприемника через второй линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входами компаратора и второго логарифматора, выходы логарифматоров соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с регистратором, отличающееся тем, что дополнительно введены двухполюсные переключатели и третий светопровод, который размещен в светопроводах блока излучателя и блока приемников, выполнен в виде полой трубы, ось которой совпадает с оптической осью опорного фотоприемника, который установлен в блоке приемников, оптически связан с коллимирующим элементом источника света и расположен диаметрально противоположно измерительному фотоприемнику, выход первого логарифматора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, а выход второго логарифматора соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, причем корпус блока приемников выполнен с возможностью поворота на 180°, а линейные усилители через двухполюсные переключатели соединены с фотоприемниками.
    Figure 00000001
RU2006141999/22U 2006-11-27 2006-11-27 Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах RU63067U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006141999/22U RU63067U1 (ru) 2006-11-27 2006-11-27 Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006141999/22U RU63067U1 (ru) 2006-11-27 2006-11-27 Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU63067U1 true RU63067U1 (ru) 2007-05-10

Family

ID=38108409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006141999/22U RU63067U1 (ru) 2006-11-27 2006-11-27 Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU63067U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510498C1 (ru) * 2012-07-27 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ определения концентрации и среднего размера частиц пыли
RU2510497C1 (ru) * 2012-07-27 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Оптический пылемер

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510498C1 (ru) * 2012-07-27 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Способ определения концентрации и среднего размера частиц пыли
RU2510497C1 (ru) * 2012-07-27 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Оптический пылемер

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7659980B1 (en) Nephelometric turbidity sensor device
US20100315638A1 (en) Particulate detection and calibration of sensors
KR101684407B1 (ko) 광학 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템 및 수질 오염 측정 장치
KR20000016360A (ko) 기체 분석 방법 및 장치
CN102353634A (zh) 烟气气体含量激光在线检测系统的在线标定方法
CN102353633A (zh) 烟气气体含量激光在线检测方法及系统
CN111965144A (zh) 一种车载尾气颗粒物浓度的检测方法及设备
RU63067U1 (ru) Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах
CN106053310B (zh) 一种具有可折叠校准机构的粉尘检测装置
KR101960226B1 (ko) 블랙카본 측정장치
CN202119710U (zh) 烟气排放监测探头装置
CN212180627U (zh) 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置
CN202092947U (zh) 烟气气体含量激光在线检测系统的光轴调节机构
JP5804619B2 (ja) オパシメータにおける発光素子光度補償装置
CN110736720A (zh) 一种检测hf气体含量的在线检测仪及检测方法
RU2484450C1 (ru) Инфракрасный детектор для измерения концентрации молекул токсичных газов в воздушном потоке
GB2287785A (en) Optical transmissometer for open path gas monitoring
CN116046708A (zh) 一种基于ndir原理的二氧化碳传感装置及其控制方法
RU2133462C1 (ru) Оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах
RU2189029C1 (ru) Измеритель дымности теплоэнергетических установок
CN202133612U (zh) 烟气气体含量激光在线检测系统
CN106644867A (zh) 气体中颗粒物的检测装置及方法
CN208297349U (zh) 高检测精度的汞检测仪
RU212804U1 (ru) Устройство для автоматического контроля параметров аэрозольных выбросов
RU159104U1 (ru) Устройство для контроля параметров аэрозольных потоков

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20071128