Устройство для контроля содержания пыли в газовом потоке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 78 АЗ ТЕН К ПАТЕ Н горный тут еские датчиения и регу 42,ССР988,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР% 1430830, кл. 6 01 И 15/06, 1 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 оптис 6 01 й 21/85, 15/06(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ 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 по 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 опорно 1881878го 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 ВС- цепь). Сигнализаторы 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 б и через разделительный конденсатор 7 поступают в виде импульсов на вход сигнализатора 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 б 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 б, которое сглаживается интегрирующим звеном 9 и регистрируется сигнализатором 10. При этом одновременно, по354050 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 дополнительногосигнализатора, причем усилитель выполнен широкополосным и снабжен дополнительным дифференциальным входом, к которо. му 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 ."-. годиода 2, компенсируя медленное возмущение. Накопление пыли в оп 1 ическом канале можетпроисходить до гех пор, пока постоянное5 напряжение на выходе усилителя б не выйдет эа допустимые пределы, который можнопоставить в соответствие предельному токусветодиода 2 и предельной концентрациичастиц в камере, Таким образом, регистри"0 руются как витающие частицы так и осевшие, при этом точечная диафрагмаобеспечивает достаточно малое для разрешения отдельных витающих частиц полезрения фотоприемника, а схема с обратноОсвязью - высокую стабильность и контрольосаждения пыли.Опробованные макеты устройства уверенно регистрировали пролет отдельных частиц размером 15-20 мкм и менее (до 5 мкм).20 При поступлении воздуха с концентрациейпыли - 1 мг/м, накопление предельного еезколичества наступало примерно через2000 ч непрерывной работы. Минимальнообнаруживаемая концентрация составила25 0,1-0,4 мг/м,Формула изобретенияУстройство для конроля содержанияпыли в газовом потоке, содержащее пылеприемную камеру с впускным окном, источЗ 0 ник света и фотоприемник, расположенныесоосно по разные стороны пылеприемнойкамеры, диафрагму, а также схему возбуждения и регулирования источника света,усилитель и сигнализатор, подключенный к.Гагарина, 10 аказ 2550 ВНИИПИ Госуда Зылеидпдьш /70/7704 оставитель В, Колесниехред М;Моргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5