SU1223093A1 - Оптический измеритель концентрации пыли - Google Patents

Abstract

Оптический измеритель концентрации пыли относитс  к области автоматического контрол  оптических характеристик пыли. С целью повышени  точности измерени  в измерительном и компенсационном каналах устройства , разделенных по времени, используютс  одни и те же светоиз- лучатель, светоприемник и усилительно-преобразовательный тракт, причем световой поток компенсационного канала с помощью электрооптического модул тора автоматически отслеживает величину светового потока измерительного канала так, что их отношение всегда равно единице. Это позвол ет исключить вли ние различных йестабильностей светоизлучател , светоприемника и делительно-преоб- разовательного тракта на результат .измерений.Л ил. i О)

Description

Изобретение относитс  к автоматике и измерительной технике и может быть использовано дл  измерени , регистрации и сигнализации о значении концентрации пыли (аэрозолей), котора  опасна дл  здоровь  людей, взрывоопасна или приводит к нарушению технологического процесса.

Цель изобретени  - повьшение точности измерений путем уменьшени  вли ни  фоновых засветок, переменных нестабильностей светоизлучател  и светоприемника, запыленности входного окна светоприемника, нестабильностей усилительно-преобразующих элементов схемы, изменени  температуры окружающей среды.

В измерительном и компенсационном каналах устройства, разделенных по времени, используютс  одни и те же светоизлучатель, светоприемник и усилительно-преобразовательный тракт, причем световой- поток компенсационного канала с помощью электрооптического модул тора автоматически отслеживает величину светового потока измерительного канала так, чт

их отношение всегда равно единице. Это позвол ет исключить вли ние различных нестабильностей светоизлуча- тел , светоприемника и делительно- преобразовательного тракта на результат измерений.

На чертеже представлена блок-схе- ма оптического измерител  концентра- ции пыли.

Устройство содержит светоизлучатель 1, оптически св занный через модул тор 2 светового потока с электродвигателем 3, световод 4, элект- рооптический модул тор 5 и аттенюатор 6 (все эти элементы образуют компенсационньй канал) со светопри- емником 7. Светоизлучатель 1 св зан со светоприемником 7 также через модул тор 2 и измерительный канал, в который входит рабоча  камера 8. Светоприемник 7 подключен к усилителю 9 переменного тока, выход которого соединен с первым входом схемы 10 совпадени , выход которой через интегратор I1 и усилитель 12 посто нного тока подкл(очен к измерительному прибору 13 и к электрооптическому модул тору 5, а второй вход схемы 10 совпадени  через формирователь 14 импульсов соединен с оптронной парой - светодиодом 15 и фотодиодом 16

Модул тор 2 светового потока, приводимый во вращение электродвигателем 3, выполнен в виде диска с отверсти ми , расположенными по окружности , причем длительность импульсов светового потока, получаемых с помощью модул тора 2, равна паузе между ними (скважность равна двум). Достигаетс  это тем, что ширина отверстий модул тора 2 светового потока и рассто ние между их кра ми одинаковые .

Устройство работает следующим образом .

Непрерывный световой поток Ф светоизлучател  I, проход  через отверсти  вращающегос  модул тора 2 светового потока, преобразуетс  в импульсный световой поток Ф| и попадает в рабочую камеру 8. Часть импульсного светового потока Ф , отраженна  от измер емой среды, например пьти, наход щейс  в рабочей камере 8, попадает на светоприемник 7, например кремниевый фотодиод. С помощью световода 4, установленного так, что импульсы светового потока попадают на него в промежутках между импульсами, попадающими в рабочую камеру, импуль- сньш световой поток направл етс  на электрооптический модул тор 5. - Электрооптический модул тор состоит из двух скрещенных пол ризаторов (под скрещенными понимают пол ризаторы , угол между плоскост ми пол ризации которых составл ет 90°), между которыми размещены два электрооптических кристалла с закрепленными на их поверхности электродами. При отсутствии напр жени  между электродами световой поток через электрооптический модул тор не проходит . Измен   напр жение, приложенное к электродам, можно регулировать интенсивность светового потока на выходе электрооптического модул тора . Световой поток Ф с выхода электрооптического модул тора 5 попадает на аттенюатор 6, которьй служит дл  настройки предлагаемого устройства. С выхода аттенюатора 6 световой поток Фд направл етс  на светоприемник 7. Таким образом, на вход светоприемника 7 поочередно попадают импульсы света, отраженные от измер емой пьти (измерительный канал) и с выхода аттенюатора 6 (компенсационный канал). Импульсное

3

напр жение lU с выхода светоприем- ника 7, пропорциональное световым потокам Ф д поступает на вход усилител  9 переменного тока. Последний с высоким входным сопротивлением и высоким коэффициентом усилени  усиливает только переменную составл ющую напр жени  tJ л и напр жение lij на его выходе пропорционально разности световых потоков Ф д Напр жение Uj поступает на первый вход схемы 10 совпадени , на второй вход которой поступает импульсное напр жение И. синхронизации , сформированное оптрон- ной парой - светодиодом 15 с фотодиодом 16 и формирователем 14. Оптрон на  пара 15-16 должна быть размещена таким образом, чтобы ось светового потока Фс отсто ла от оси светового потока Ф, или от оси световода 4 на целое количество участков , равных ширине отверсти  модул тора светового потока. В этом случае напр жение Uj находитс  в фазе со световым потоком Ф. На выходе схемы 10 совпадени  по витс  импульсиое напр жение Ujg только в том случае, если Ф Фд- Это напр жение поступает на вход интегратора 11, выходной потенциал и ц которого в этом случае растет. Напр жение U усиливаетс  усилителем 12 посто нного тока и прикладываетс  к электродам электрооптического модул тора 5. Интенсивность светового потока Ф / на выходе электрооптического модул тора расте до тех пор, пока не выравн ютс  пот ки Фц и Фд. Если допустить, что Ф„ Фд, то напр жение О ц на выход интегратора 11 уменьшаетс , уменьшаетс  напр жение U д, , прикладываемое к электродам электрооптического модул тора 5, соответственно уменьшаетс  световой поток Фд до тех пор, пока не выполнитс  равенство Ф Ф. Таким образом, светоприем- ник 7 вьтолн ет роль иуль-индика- тора световых потоков Ф „ и Ф д , схема всегда находитс  в режиме Щ1- намического равновеси , а напр жение и„ на выходе усилител  12 посто нного тока  вл етс  мерой измер емой концентрации пыли. Выходной сигнал схемы не зависит от изменени  коэффициентов передачи светоиз- лучател  1, светоприемиика 7, усили230934

тел  9 переменного тока, схемы 10 совпадени , интегратора 11 и усилител  12 посто нного тока, т.е. не зависит от различных нестабильнос5 тей этих элементов. Предварительна  настройка устройства осуществл етс  с помощью аттенюатора 6 с регулируемой диафрагмой и оптической юстировки светоизлучателей, светоприемни10 ков световода и модул тора светового потока.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   15 Оптический измеритель концентрации пыли, содержащий светоизлучатель, оптически св занный через модул тор светового потока, снабженный электродвигателем , и измерительный канал,

   20 включающий рабочую камеру, со свето- приемником, соединенным через усилитель переменного тока с измерительным прибором, причем светоизлучатель оптически св зан со светоприемником

   25 также через модул тор светового потока и компенсационный канал, включающий аттенюатор, отличающийс  тем, что, с целью повьш1е- ни  точности измерени , в него допол30 нительно введены световод, электрооптический модул тор, схема совпаде- -ни , интегратор, усилитель посто нного тока, формирователь синхроимпульсов и оптронна  пара, включаю ,, ща  светодиод, оптически св занный с фотодиодом через модул тор, при этом световод и электрооптический модул тор расположены в компенсационном канапе последовательно по

   40 ходу излучени  между модул тором и аттенюатором, усилитель перемен- иого тока соединен с измерительным прибором через соединенные последовательно схему совпадений, интегра45 тор и усилитель посто ниого тока, оптронна  пара подключена к второму входу схемы совпадений через формирователь синхроимпульсов, выход усилител  посто нного тока сое50 динен с электрооптическим модул тором , модул тор выполнен в виде диска с отверсти ми, расположенными по окружности, причем ширина отверстий равна удвоенному рассто нию

   55 между их центрами, ось входного конца световода отстоит от оптической оси измерительного канала вдоль ок- ружНости на целое нечетное число

   шагов, равных ширине отверстий диска модул тора, а ось оптроиной пары отстоит от оптической оси измерительного канапа вдоль окуруж- ности на целое число тех л;е шагов.

   Редактор Н. Рогулич

   Составитель В. Калечиц

   Техред В.Кадар Корректор С. Шекмар

   Заказ 1704/45 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  иаб., д. 4/5

   Филиал ППП Патент, f. Ужгород, ул. Проектна , 4