Устройство для контроля содержания пыли в газовом потоке
Использование: техника измерения частиц в газовом потоке. Сущность изобретения: устройство содержит интегрирующее звено, два сигнализатора, источник опорного сигнала, широкополосный усилитель и точечную диафрагму, расположенную перед фотоприемником, и разделительный конденсатор , включенный между усилителем и одним из сигнализаторов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4878382/25 (22) 29.10.90 (46) 30.07.93, бюл. М 28 (71) Днепропетровский горный институт им.Артема (72) В.И.Голинько и В.Е.Колесник (73) Днепропетровский горный институт им.Артема (56) Литвак В.И, Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования, M,;Íàóêà, 1966, с.342.
Авторское свидетельство СССР
% 1430830, кл. G 01 N 15/06, 1988.
Изобретение относится к технике измерения концентрации частиц в газовом потоке и может быть использовано для контроля содержания пыли в промышленных воздуховодах, газопроводах, а также во впускных трактах компрессоров и двигателей внутреннего сгорания.
Цель изобретения — повышение надежности контроля за счет учета как витающей, так и осевшей в оптическом канале пыли.
Эта цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный сигналиэатор, источник опорного сигнала, разделительный конденсатор и интегрирующее звено, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход к схеме возбуждения и регулирования источника света и одновременно входу дополнительного сигнализатора, причем усилитель выполнен широкополосным и снабжен дополнительным дифференциальным входом, к которому подключен источник опорного сигнала. а разделительный конденсатор включен между усилителем и основным сигнализатором, при этом опти„„532„„1831678 А3 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОДЕPЖАНИЯ ПЫЛИ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ (57) Использование: техника измерения частиц в газовом потоке. Сущность изобретения: устройство содержит интегрирующее звено, два сигнализатора, источник опорного сигнала, широкополосный усилитель и точечную диафрагму, расположенную перед фотоприемником, и разделительный конденсатор, включенный между усилителем и одним из сигналиэаторов. 1 ил. ческая диафрагма выполнена точечной и размещена перед фотоприемником.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит пылеприемную камеру 1 с окнами 5, в торцах которой размещены источник света 2 в виде светодиода и фотоприемник 4, который может быть выполнен в виде фотодиода, совмещенного с усилителем фототока в интегральном исполнении. В полости камеры перед фотоприемником 4 размещена точечная диафрагма 3.
Диаметр отверстия в ней определен понятием "точечная" и выбирается па условиюдифракции на ее кромках. На практике — не менее 0,3 мм для круглого отверстия. Отступления до 0,6 - 1 мм возможны по конструктивным соображениям и, если нет необходимости в максимальном разрешении. Положение диафрагмы в камере перед фотоприемником выбирается с учетом размеров и концентрации частиц, а также параметров источника 2 и фотоприемика 4.
Измерительная схема содержит дифференциальный усилитель 6. источник опорно1831678 го сигнала 12, интегрирующее звено 9, схему возбуждения и регулирования светодиода 11, разделительный конденсатор 7 и два сигнализатора 8 и 10. Все элементы объединены и образуют измерительный канал. охваченный глубокой обратной отрицательной связью по световому потоку с выделением импульсных сигналов от пролетающих частиц пыли и медленно меняющегося компенсирующего воздействия в цепи обратной связи, пропорционального накопившейся пыли.
Устройство работает следующим образом.
В отсутствие пыли, цепь стабилизации, включающая элементы 2,4,6,9,11 и 12, поддерживают световой поток в камере 1 на заданном уровне, который соответствует, например, начальному току светодиода 2.
При этом на выходе фотоприемника 4 устанавливается напряжение, равное опорному элементу 12. На выходе усилителя б установится напряжение постоянного уровня. Такое же примерно напряжение будет на выходе интегрирующего звена 9 (в качестве последнего может быть использована RCцепь). Сигналиэаторы 8 и 10 — в исходном (нулевом) состоянии, При набегании пылегазового потока, частицы пыли попадают через окна 5 в пылеприемную камеру. Световой поток возмущается частицами, что вызывает появление всплесков напряжения на выходе фотоприемника 4, которые усиливаются усилителем 6 и через разделительный конденсатор 7 поступают в виде импульсов на вход сигналиэатора 8, изменяя его состояние. Благодаря инерционным свойствам интегрирующего звена 9, цепь стабилизации не успевает скомпенсировать возмущения от отдельных частиц, поэтому для коротких импульсов обратная связь практически разомкнута и при большом коэффициенте усилителя 6 удается выделить сигналы, вызванные мельчайшими частицами, Медленно меняющиеся же возмущения, вызванные в первую очередь осаждением пыли на элементах опто-пары 2,4, медленно изменяют, выходной уровень выходного напряжения усилителя 6, которое сглаживается интегрирующим звеном 9 и регистрируется сигнализатором 10. При этом одновременно, по
50 выходу усилителя, вход которого соединен с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него введены дополнительный сигнализатор, источник опорного сигнала, разделительный конденсатор, и интегрирующее звено, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход- к схеме возбуждения и регулирования источника света и одновременно к входу дополнительного сигнализатора, причем усилитель выполнен широкополосным и снабжен дополнительным дифференциальным входом, к которому подключен источник опорного сигнала, диафрагма выполнена точечной и раэмещена перед фотоприемником, а разделительный конденсатор включен между усилителем и основным сигнализатором. цепи схемы 11 растет ток ." .:одиода 2, компенсируя медленное возмущение. Накопление пыли в olll ическом канале может происходить до гех пор, пока постоянное напряжение на выходе усилителя 6 не выйдет эа допустимые пределы, который можно поставить в соответствие предельному току светодиода 2 и предельной концентрации частиц в камере, Таким образом, регистрируются как витающие частицы так и осевшие, при этом точечная диафрагма обеспечивает достаточно малое для разрешения отдельных витающих частиц поле зрения фотоприемника, а схема с обратно связью — высокую стабильность и контроль осаждения пыли.
Опробованные макеты устройства уверенно регистрировали пролет отдельных частиц размером 15-20 мкм и менее (до 5 мкм).
При поступлении воздуха с концентрацией пыли - 1 мгlм, накопление предельного ее з количества наступало примерно через
2000 ч непрерывной работы. Минимально обнаруживаемая концентрация составила
0,1-0,4 мг/м .
Формула изобретения
Устройство для кон роля содержания пыли в газовом потоке, содержащее пылеприемную камеру с впускным окном, источЗ0 ник света и фотоприемник, расположенные соосно по разные стороны пылеприемной камеры, диафрагму, а также схему возбуждения и регулирования источника света, усилитель и сигналиэатор. подключенный к
1831678
Зылесазпдьш
/70/7704
Составитель В. Колесник
Техред М;Моргентал Корректор А. Обручар
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Заказ 2550 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
