SU1390545A1 - Устройство дл контрол мутности воды - Google Patents

Description

(21)4029668/31-25

(22)25.02.86

(46) 23.04.88. Бюл. № 15

(71)Киевский ииститут инженеров гражданской авиации им. 60-лети  СССР

(72)Н. В. Боголюбов и В. А. Игнатов

(53)535.024(088.8)

(56)Литвак В. И. Фотореле в системах автоматики. - М.: Энерги , 1979, с. 67-68.

Авторское свидетельство СССР № 1043495, кл. G 01 J 1/0. 1983.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ fУTHOC- ТИ ВОДЫ

(57)Изобретение относитс  к автоматическому контролю мутности воды, например, в процессе прокйлзки фильтров на станци х водоподготовки. Цель изобретени  - повышение точности настройки устройства и увеличение длительности бесповерочной работы. Устройство дл  контрол  мутности воды содержит источник света, проточную кювету с прозрачными окнами, отражатель , трехполюсник из соединен- последовательно фотоприемника 11 рассе нного,фотоприемника 9 пр мого света, крайние полюса которого подключены к шинам источника I2 питани . Отражатель частично отражает свет в сторону фотоприемника 9, размещенного под углом к отражающей поверхности этого элемента с возможностью перемещени  относительно последнего . Средний полюс трехполюсни- ка соединен с входом операционного усилител  14 через повторитель 13, между входом и выходом операционного усилител  включен регулировочный резистор 15, причем длина проточной кюветы в направлении прохождени  пр мого света выполнена такой, что , обеспечиваетс  равенство кратностей изменени  сопрот1 влений фотоприемников рассе нного Rp и пр мого Rnp про- шедшего света Rp(HJ/Rp(M,) Rnp (М)/Rnp (MO) при мутност х М, и Mj| на границах рабочего диапазона контролируемых мутностей воды. 2 ил.

(Л

со х о ел ел

Ф1/&2

Изобретение относитс  к тическому контролю мугности ьоды, например, в процессе промывки фильтров на станпи х водоподготсзвки,

Цель изобретени  - повышение точности и увеличение длительности без поверочной работы устройства.

На фиг, 1 приведена схема, по сн юща  место установки фотоприемников пр мого и рассе нного света на проточной кювете; на фиг. 2 - схема включени  фотоприемников.

Устройство дл  контрол  мутности воды содержит источник 1 света, про- точную кювету 2 с прозрачными окнами 3 - 5, отражатель 6, установленный в трубе 7, размещенный в подвижном кожухе 8 фотоприемника 9 и закрепленный на светонепроницаемой пере- городке 10, фотоприемник 11, размещенный у выхода прозрачного окна 4, трехполюсник из соединенных последовательно фотоприемников 9 и 11, крайние полюса которого подключены к ши- нам источника 12 питани . Средний вывод трехполюсника через повторитель 13 соединен с входом операционного усилител  14, между входом и выходом которого включен регулиро- вочный резистор 15, выход усилител  14 соединен с входом порогового элемента 16.

Устройство работает следующим образом .

Световой поток от источника 1 света проходит через прозрачное окно 3 и исследуемую жидкость, протекающую по кювете 2, частично поглощаетс  и поступает через прозрачное ок но 4 на фотоприемник 11, а также через прозрачное окно 5 - на отражатель 6, отражающий часть светового потока на фотоприемник 9. Одновременно составл юща  светового потока, рассе нного взвешенными частицами жидкости, поступает через прозрачное окно 4 на фотоприемник 11. Сигнал со средней точки трехполюсника, пропорциональный отношению п 7м 5-7мТ

р (./ -пр

где Rnp(M) ; Rp(M) - сопротивление фо- топриемникор 9 и 11 соответственно, через повторитель 13 поступает на вход операционного усилител  14. Вы- ходной сигнал последнего подаетс  на вход порогового элемента 16. В исходном СОСТОЯ1П1И, когда измен юща с  во времен мутносгь М (t) проточной

жидкости отличаетс  от порогового значени  М, т.е. M(t),Ha выходе порогового элемента 16 присутствует, например, низкий уровень сигнала О При достижении текущим значением мутности M(t) проточной жидкости пороговой величины Mf,, срабатывает пороговый элемент 16 и на его выходе по вл етс  высокий уровень сигнала 1. При по влении последнего принимают соответствующее решение по управлению контролируемым процессом, например, процессом промывки фильтров на станци х водоснабжени .

Дл  повышени  длительности бесповерочной работы устройства и увеличени  точности измерений путем умень щени  погрешности настройки коэффициент отражени  тр элемента 16 выбирают в зависимости от диапазону |контролируемых мутностей (М ; Ме) и длины 1 кюветы 2 по формуле

V

йй. м ,

ехр(-Рл 1 М„)

(I)

где Рд, Кд - коэффициенты, завис щие от длины волны X источника 1 света и характеризующие вли ние волны света на его поглощение и рассе ние водой соответственно .

Длину 1 кюветы 2 выбирают из соотношени 

1 -i-lSL/2)

,-М.)

, , рГ(м;)

Fp(M,), Fp(Mj) - интенсивности рассе нного света, поступающего на фотоприемник 11 соответственно при мутност х М и MO.

Коэффициент kp от длины 1 кюветы 2

тт Ink о не зависит. При этом --- а.

л При выполнении .требований (1) и

(2) достигаютс  равенства

k. k

D .см тз . I M

(3)

R,(M,) RnpCMj

Rnp(MX Rp(M,),(4)

при этом погрешность настройки 2 практически сводитс  к нулю.

Иа (l ) и (2) следует, что дл  конкретного диапазона Mpj должны быть выбраны свои однозначно определенные значени  1 и у. Например дл  38,5 мг/л величина а 8750 мм мг/л и длина 1 кюветы 2 равна 230 мм.

Из (1) наход т величину ) в относительных единицах (О у f- 1) : у 0,2-0,35. Следовательно, величина }((Мо, М,, 1) зависит от М,, М| и конструктивного параметра 1. Величину 1 определ ют дл  диапазона М(; Мд1 согласно (2).

Назначение отражател  6 - ослабить начальную интенсивность света пр-н, прошедшего через кювету 2 длиной 1 дл  достижени  равенства (4), что необходимо дл  обеспечени  требовани  (3).

Поэтому

, ЫЫ-

Fap.H (М.)

(5)

здесь Fp(M) подчин етс  закону Ре- ле 

FP (М,) F Ыл - М, , (6) а Fnp. м (Мс) - закону Бугера-Ламбер- та-Бера

FncH (M.)F, ехр(-Р  1 MJ, (7)

где FO интенсивность источника 1

света; Р,1 -коэффициенты.

Отражатель 6 ослабл ет начальную интенсивность света Fnp. к(Ь) дл  ее соответстви  с интенсивностью рассе нного света Fp(M), поэтому целесообразно установить первый фотоприемник 11 непосредственно у выхода окна 4.

Отражатель 6 оптически св зан с фотоприемником 9, при этом дл  точного вьшолнени  равенств (3) и (4) осуп1ествл ют перемещение фотоприемника 9 относительно элемента 16. Погрешность , возникающа  за сче изменени  выходного сопротивлени  трех полюсников 9 и 11 при заиливании оптических окон проточной кюветы 2, устран етс  использованием повторител  13, выходное сопротивление которого остаетс  посто нным.

При испытании устройства в автоматической системе управлени  промывкой фильтров на водопроводе относительна  нестабильность сигнала на выходе усилител  I4 в течение четы- рех мес цев непрерывной работы не превышает 8%. При этом относительное изменение чувствительности, определ ющеес  по изменению наклона линеаризованной выходной характеристики, не превышает 5%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  мутности

   воды, содержащее источник света, оптически св занный с проточной кюветой с прозрачными окнаьш дл  пр мо- прошедшего и рассе нного света, трех- полюсник из соединенных последовательно первого фотоприемника рассе нного и второго фотоприемника пр мо- прошедшего света, крайние полюса трехполюсника подключены к шинам источника питани , операционный усилитель , выход которого соединен с входом порогового элемента, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и увеличени  длительности бесповерочной рабо1Ы уст-ройства , в него введены повторитель и отражатель, средний полюс трехполюсника соединен с входом операционного усилител  через повторитель, у выхода прозрачного окна пр мопрошед- шего света расположен отражатель, оптически св занный с вторым фотоприемником , установленный с возможностью перемещени  относительно последнего, причем длину 1 проточной кюветы в

   40

   направлении прохождени  света и коэффициент отражени  f отражател  определ ют по формуле

   1

   1 М.

   мГ

   р,(м,м;)

   I

   N,,

   ёхр7-Рл 1 м7) де Р; , N - коэффициенты, характеризующие вли ние jviHHhi

   волны /1 источника света

   на его поглощение и рассе ние соответственно;

   М, Мр - граничные значени  диа- пазона контролируемых

   мутностей.