Оптический измеритель концентрации пыли

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и позволяет повыс ить надежность работы и технологичность измерителей концентрации пыли. Для этого два светоизлучателя 3 и 7, входящие в измерительный и контрольный каналы, работают в инфракрасной области оптического спектра, в импульсном режиме и на разных частотах. Светоизлучат.ели оптически связаны с фотоприемником 13, расположенным в одном корпусе с ними, через сферические зеркала 8 и 9, рабочую камеру 10, светофильтр 11 и через сферическое зеркало 12 и светофильтр 11 соответственно. Синхронные детекторы 16 и 17 из усиленного напряжения светоприемника выделяют сигналы контрольного и измерительного каналов . Сигнал контрольного канала сравнивается с опорным сигналоь., а по величине их разности корректируется выходной сигнал измерительного канала . 2 мл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (бц 4 G 01 N 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"улр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3942851/30-25 (22).02.07.85 (46) 15. 01. 87. Бюл. В 2 (71) Львовский сельскохозяйственный институт (72) В.Т. Якимец, В.Ф. Петриш, В.Н. Сиротюк, В.П. Филиппов и Я.Л.Миндюк (53) 535.361(088.8) (56) Клименко А.П. и др. Непрерывный контроль концентрации пыли. Киев, Техника, 1980, с. 149.

Авторское свидетельство СССР

Р 1206654, кл. С 01 N 21/47, 1984. (54) ОПТИЧЕСКИИ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и позволяет повы! ить надежность работы и технологичность измерителей кон„„Su„„> 283629 А1 центрации пыли. Для этого два светоизлучателя 3 и 7, входящие в измерительный и контрольный каналы, работают в инфракрасной области оптического спектра, в импульсном режиме и на разных частотах. Светоизлучатели оптически связаны с фотоприемником 13, расположенным в одном корпусе с ними, через сферические зеркала 8 и 9, рабочую камеру 10, светофильтр 11 и через сферическое зеркало 12 и светофильтр 11 соответственно. Синхронные детекторы 16 и 1? из усиленного напряжения светоприемника выделяют сигналы контрольного и измерительного каналов. Сигнал контрольного канала сравнивается с опорным сигналоь., а по величине их разности корректируется выходной сигнаЛ измерительного канала. 2 ил. 1283629

Изобретение относится к оптическо- му приборостроению и может использоваться для измерения и регистрации концентрации пыли, аэрозолей и дыма, которые опасны для здоровья людей, 5 взрывоопасны или приводят к нарушениям технологического процесса.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема

f0 оптического измерителя концентрации пыли; на фиг. 2 — конструкция излучательно-приемной части устройства.

Устройство содержит генератор .прямоугольных импульсов, соединенный через первый ключевой элемент 2 с первым светоизлучателем 3 и через делитель 4 частоты, второй ключевой элемент 5 и потенциометр 6 — с вторым

20 светоизлучателем 7. Первый светоизлучатель 3 через первое и второе сферические зеркала 8 и,,9, рабочую ка меру 10 и светофильтр 11, а второй светоизлучатель 7 через третье сферическое зеркало 12 и светофильтр 11 оптически связаны с фотоприемником

13 Выход фотоприемника 13 через усилитель 14 переменного тока и управляемый делитель 15 соединен с входами первого и второго синхронных детекторов 16 и 17, которые соединены также с первым и вторым ключевым элементами 2 и 5 соответственно.Выход первого синхронного детектора 16 соединен с измерительным прибором

18 через интегратор 19, а выход вто.рого синхронного детектора 17 через второй интегратор 20 подключен к входу дифференциального усилителя 21, второй вход которого соединен с блоком 22 опорного напряжения, а выход— с управляемым делителем 15.

Светоизлучатели 3 и 7 работают в инфракрасной области спектра, а из- 45 лучательные и приемные узлы устройства размещены в одном корпусе (фиг. 2).

Введение новых блоков и особенности конструкции излучательно-приемной части устройства позволяет исключить электромеханические узлы. Вместо них в устройстве применяются электронные узлы, что позволяет реализовать разделенные по частоте измерительный и контрольный каналы,использующие одни и те же элементы схемы, а путем сравнения сигнала контрольного канала с опорным напряжением скорректировать выходной сигнал измерительного канала и тем самым, исключить влияние нестабильностей общих для обоих каналов элементов схемы на результат измерения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 прямоугольных импульсов генерирует импульсное напряжение со скважностью,равной двум. Это напряжение подается на первый ключевой элемент 2 и делитель 4 частоты, который делит основную частоту на дьа. Импульсы с выхода делителя 4 частоты поступают на вход второго ключевого элемента 5. Скважность этих импульсов также равна двум, Ключевые элементы 2 и 5 служат для питания светоизлучателей 3 и 7 стабильными (или одинаково изменяющимися от влияния внешних возмущающих факторов) импульсным напряжением. Потенциометр 6 обеспечивает регулировку уровня светового потока светоизлучателя 7, что необходимо при настройке устройства.

Импульсный световой поток светоизлучателя 3 с частотой f, с помощью сферических зеркал 8 и 9 направляется в рабочую камеру 10, отражается от пыли и попадает на фотоприемник 13 через светофильтр !1, который пропускает толко оптичес кое излучение в узкой области инфракрасного спектра, в котором работают светоизлучатели. Этим исключается влияние возможных фоновых засветок в другой области оптического спектра. Импульсный световой поток светоизлучателя 7 с частотой Й с помощью сферического зеркала 12 через светофильтр 11 также попадает на фотоприемник 13. На его выходе появляется импульсное напряжение, пропорциональное сумме входных световых потоков. Это напряжение усиливается усилителем 14 переменного тока с высоким входным сопротивлением н через управляемый делитель 15 поступает на вход двух синхронных детекторов 16 и 17. На другие входы этих синхронных детекторов поступа.— ют синхронизирующие импульсы от ключевых элементов 2 и 5 соответственно.

Синхронный" детектор 17 из выходного напряжения управляемого делителя 15 выделяет импульсное напряжение с частотой f, пропорциональное

1283629

4 величине светового потока второго светоизлучателя 7. Выходное напряжение интегратора 19, представляющее собой выходной сигнал контрольного канала, поступает на первый вход диф- 5 ференциального усилителя 21, на второй вход которого поступает опорное напряжение, близкое по величине к выходному. Усиленное напряжение их разности подается на управляемый делитель 15 и изменяет коэффициент его передачи. Для обеспечения глубокой отрицательной обратной связи блоков 15, 17, 20, 21 и 22 коэффициент усиления дифференциального усилителя выбирается как можно большим (10

° ° .10 ).

С выхода управляемого делителя напряжение подается также на первый 20 вход синхронного детектора 16, на другой вход которого поступают синхроимпульсы с частотой f . Синхрон1 ный детектор 16 из указанного напряжения выделяет импульсное напряжение

IJ „ с частотой f пропорциональное

1 У величине светового потока. Это напряжение подается на интегратор 19, к выходу которого подключен измерительный прибор 18. Очевидно, что величина выходного напряжения интегратора 19, которая является мерой определяемой концентрации пыли,корректируется и не зависит от нестабильностей блоков 13 и 14, общих 35 для измерительного и контрольного каналов.

Ф б р м у л а изобретения

Оптический измеритель концентрации пыли, содержащий оптически связанные между собой через рабочую камеру светоизлучатель и фотоприемник, соединенный через последовательно включенные усилитель переменного тока и управляемый делитель с входами первого и второго синхронных детекторов, имеющих разные рабочие частоты, выход первого синхронного детектора соединен с измерительным прибором через первый интегратор, выход второго синхронного детектора через второй интегратор соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен -с блоком опорного напряжения,а выход, — с управляемым делителем,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он дополнительно содержит генератор прямоугольных импульсов, делитель частоты, первый и второй ключевые элементы, потенциометр, первое, второе и третье сферические зеркала, второй светоизлучатель и светофильтр,причем генератор прямоугольных импульсов соединен с первым светоизлучателем через первый ключевой элемент и с вторым светоизлучателем через делитель частоты, второй ключевой элемент и потенциометр, первый и второй ключевые элементы соединены I с первым и вторым синхронными детектораМи соответственно, первый светоизлучатель оптически связан с фотоприемником через первое и второе сферические зеркала, рабочую камеру и светофильтр, второй светоизлучатель оптически связан с фотоприемником через третье сферическое зеркало и светофильтр, при этом светоизлучатели имеют длину волны излучения в инфракрасной области спектра и размещены вместе с фотоприемником соосно в одном корпусе.

1283629

Составитель В. Калечиц

Редактор N. Келемеш Техред И.Попович

Корректор Л. Патай

Заказ 7431/41 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного кот тета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4