SE532397C2 - Vätskefilmmätare - Google Patents

Description

25 30 35 532 3%? Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning som är relativt kompakt och således enkelt kan installeras i olika miljöer. I många fall är det en fördel om den kan användas som en del av ett modulärt system.

Enligt uppfinningen tillhandahålls en anordning för radiometrisk mätning av tunna vätskefilmer. Anordningen har ett hölje som innesluter en strålningskälla, en strålningsstyrning, en reflektor och en eller flera detektorer.

Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att vara självklara för en fackman som läser den detaljerade beskrivningen nedan över olika utföringsforrner.

Kortfattad beskrivning ritnigganra Uppfmningen kommer att beskrivas närmare nedan såsom ett exempel och med hänvisning till bifogade ritningar. I ritningarna visar; Fig. l en vy ovanifrån över en apparat enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 ett tvärsnitt av apparaten enligt fig 1 taget längs linjen A-A, och Fig. 3 ett tvärsnitt motsvarande fi g 2 av en alternativ utföringsform.

Detalierad beskrivning av olika utföringsformer Apparaten enligt uppfinningen har allmänt ett hölje l. Inuti höljet 1 finns åtminstone en strålare 2, en strålningsstyming 3, 7, som styr strålningen mot en vätske- film som skall övervakas, en reflektor 4, som riktar reflekterad strålning mot en eller flera detektorer 5 inuti höljet 1.

I de olika figurerna ges motsvarande delar samma hänvísningssiffior, så länge som de har samma allmänna utformning.

Höljet l visat i figurema 1 och 2 har en huvudsakligen cylindrisk yttre form. I mitten av höljet och upptill är en IR-strålare 2 placerad. IR-stzrålaren 2 är en bredbands- strålare. IR-strålaren 2 moduleras med en fast frekvens och strålningen pulseras nor- malt. IR-strålarens 2 effekt skall vara tillräckligt hög för att ge en rimlig mätsignal.

Det är även möjligt att förse apparaten med en smalbandsstrâlare. En smal- bandsstrålare kommer att ge högre flöde av strålningsenergi och en smalbandsstrålare är energisnålare än en bredbandsstrålare. Det är möjligt att öka pulseringsfiekvensen som ger ökad känslighet hos detektorerna.

IR-strålaren 2 strålar ned i en strålningsstyrníng, som i detta fall är ett strålningsrör 3. Strålningsröret 3 har en huvudsakligen cylindrisk form. Med hjälp av strålningsröret 3 styrs strålningen på ett sådant sätt att strålningens strålar kommer att 10 15 20 25 30 35 532 33? vara parallella. Strålarens 2 strålning leds med hjälp av strålningsröret 3 mot en yta på vilken en vätskefilm passerar och på vilken vätskefilrn mätningen skall utföras. Normalt placeras apparaten enligt föreliggande uppfinning i en aktiv produktionslinje och styrningen och övervakningen av vätskefilmen görs således medan en maskin etc går.

Ytan som tar emot vätskefilrnen skall ha en viss reflektans för att apparaten skall fungera på det önskade sättet. Om reflektansen är för låg kan det vara problem att plocka upp signaler vid vätskefilrnens passage. I sådana fall kan vätskefilrnen tas ut och ledas till en yta som ger tillräcklig reflektans.

Strålningen reflekteras på ett spritt sätt från ytan och riktas av reflektom 4 mot den enda eller flera detektorer 5. Reflektom 4 är av typen icke avbildande optik.

Reflektoms 4 yta har formen av en del av en elipsoid. Sett i tvärsnitt har således reflek- tom sidor i form av en del av en elips.

I praktiken kan varje detektor 5 i vissa fall bildas av en enhet av mindre detek- torer. För att underlätta beskrivningen är avsikten att uttrycket ”detektor”, såsom använt här, skall täcka både en enskild detektor och en enhet av detektorer som verkar som en enhet.

Varje detektor 5 har ett filter 6. Detektorerna 5 är så kallade bredbandsdetektorer och bandpassfilter 6 placeras frarnfór detektorerna. Normalt har en detektor 5 ett filter 6 som släpper igenom strålning av en våglängd som absorberas av vätskefilmen och en annan detektor 5 (referensdetektor) har ett filter 6 som släpper igenom en våglängd som inte tillhör vätskefilmens absorptionsband. Förhållandet mellan de signalnivåer som plockas upp av detektorema 5 avspeglar vätskefilmens tjocklek. Med hjälp av referensdetektorn är det också möjligt att kompensera till exempel för alternerande fysiska egenskaper hos vätskefilmen eller ytan som vätske- filmen passerar, avståndet till vätskefilrnen och möjlig bakgrundsstrålning. Den visade apparaten är axiellt synnnenisk, detektorerna 5 är således jänmt fördelade mnt en central linje. Detektorema 5 placeras vid den tjockaste delen av elipsoiddelen bildad av reflektom 4. Strålníngsflödet är relativt jämnt i det läget. Genom att byta filter 6 anpassas apparaten till olika mätförfaranden, varvid filtret 6 väljs beroende på vätskefilmen som skall analyseras.

För att spara kostnader och i situationer där förhållandena är relativt stabila kan det räcka med att använda en enda detektor 5. I sådana fall finns således ingen referens- detektor.

Den enda skillnaden mellan utföringsformerrra enligt fig. 3 och fig. 2 är att strålningsstyrningen vid utföringsformen enligt fig. 3 är en strålningskon 7. Med 10 15 20 25 30 532 33? användning av strålningskonen 7 kommer strålningen som träffar vätskefilmen att vara mer koncentrerad.

Vid en alternativ utföringsform har apparaten ett rektangulärt yttre utseende, varvid normalt två detektorer placeras i linje med varandra på motsatta sidor om IR- strålaren. I detta fall kommer reflektorn att ha två motsatta ytor som har tvärsnittsformen av en del av en elips och två motsatta ytor som har en rak tvärsnittsform. Genom att använda en rektangulär yttre form är det relativt enkelt att ge apparaten enligt uppfinningen en modulär struktur.

En axiellt symmetrisk apparat kan ha vilket antal detektorer som helst. En apparat som har en rektangulär yttre dimension kommer normalt endast att ha två de- tektorer. I vissa fall har en apparat som har en rektangulär yttre dimension fler än två detektorer, vilka detektorer nödvändigtvis inte är placerade i linje. Genom att använda flera detektorer kommer det att vara möjligt att till exempel mäta koncentrationen hos olika delar av vätskefilmen.

Vid en utfiiringsform finns ett glasfiânster mellan apparaten och vätskefilmen, vilket fönster är transparent for de aktuella våglângdema. Det kan även finnas en så kallad luftkniv, som transporterar bort partiklar och stänk från mätningsprocessen. Både ett möjligt glasfönster och en luñkniv kommer således att skydda apparaten i tuffa niiljöer.

Normalt placeras elektronik för att styra de olika delarna, för att utvärdera mätningarna och för att eventuellt förstärka signaler inuti i apparatens hölje 1. En fack- man inser emellertid att dessa delar kan placeras utanför höljet och kommunikationen med dessa delar kan ske antingen via en kabel eller trådlöst.

Vid en ytterligare alternativ utforingsform används fiberoptik för att leda exempelvis ljus från en laser mot vätskefilmen. Härvid kan strålningsstyniingen användas som ett stöd för en fiberoptisk kabel.

Claims (13)

10 20 25 30 35 532 33? PATENTKRAV

1. l. Anordning för radiometrisk mätning av tunna vätskefilmer, kännetecknar! av att den innefattar ett hölje (l) som innesluter minst en radiator (2), en strålnings- styrning, som styr strålningen mot vätskefilmen som skall mätas och som styr strålningens strålar till att vara parallella, och en reflektor (4) som riktar den reflekterade strålningen mot en eller flera detektorer (5) inuti höljet (l), där reflektorn (4) har formen av icke avbildande optik.

2. Anordning enligt krav l, där radíatom är en IR-radiator (2).

3. Anordningen enligt krav 2, där strålningsstyrriingen är placerad direkt under IR-radiatorn (2).

4. Anordning enligt krav l, där radiatom utnyttjar en fiberoptisk kabel och där den fiberoptiska kabeln tas emot inuti strålningsstyrníngen.

5. Anordning enligt krav 1, där strålníngsstyrningen är ett strâlningsrör (3).

6. Anordning enligt krav l, där strålningsstyrningen är en strålningskon (7).

7. Anordning enligt krav 1, där reflektom (4) har formen av en del av en elipsoid.

8. Anordning enligt krav 1, där reflektom har två motsatta sidor med en rak tvärsnittsforrn och två motsatta sidor med en tvärsnittsfonn som en del av en elíps.

9. Anordning enligt krav 1, där höljet har en yttre cylindrisk form.

10. Anordning enligt krav l, där höljet har en yttre rektangulär form.

11. Anordning enligt något av föregående krav, där elektronik för att styra anordningens olika delar, för att utvärdera mätningarna och för att förstärka signaler är placerade inuti höljet (1).

12. Anordning enligt något av kraven l-l0, där elektronik för att styra anord- ningens olika delar, för att utvärdera mätningarna och för att förstärka signaler är place- rade utanför höljet (1).

13. Anordning enligt krav 1, vilken har åtminstone två detektorer (5) av vilka åtminstone en är en referensdetektor.