Устройство для определения концентрации компонент взвесей в многокомпонентных системах

И Комитет Российской Федерации то патентам и товарным знакам(71) Малое предприятие Опытное конструкторское.бюро "Сенсор"(73) Юдин Игорь Леонидович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕПЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ )(ОМПОНЕКТ ВЗВЕСЕЙ 8 МНОГОКОМПОКЕНТНЫХ СИСТЕМАХ(57) Назначение: устройство предназначено дляопределения концентрации компонент взвесей вмногокомпонентных системах и может быть использовано, например, в молочной промышленностипри определении отдельных компонент. Сущность(51) 5 001 ХЗЗ 04 изобретения: устройство содержит выносной датчик представляющий собой рефлектометрический волоконный зонд, выполненный в виде набора передающих и принимающих световодов, настроенных на измерение различных компонент анализируемой системы, выходной торец передающего и входной торец приемного световодов образуют средство контроля, вводимое в исследуемую пробу. Стабилизацию гветового потока осуществляют за счет применения обратной связи, обеспечиваемой дополнительным световодом. При этом световой поток от источника света модулируют промежуточной частотой и принимают с помощью размещенного в блоке регистрации частотно-избирательного приемника, настроенного на эту частоту. 2 ип.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам оптического анализа многокомпонентных растворов, и может быть использовано для автоматического определения концентрации компонент, входящих в состав много- компонентных растворов, таких, например, кэк молоко.Известные устройства для определения содержания концентрации компонент взвесей имеют низкие технологические возможности, высокую погрешность измерений, ограничение диапазона контролируемых компонент, небольшое быстродействие - время получения результатов анализа с помощью подобных устройств является довольно длительным.Известен прибор для определения свойств веществ ОСС, например молочно-белкового сгустка, по разности светопоглощэющих способностей, содержащий электроиэмерительную схему, вторичный прибор и датчик, включающий источник света, измерительный и эталонный каналы, светочувствительные элементы. блок сравнения и усиления, причем для обеспечения компактности прибора и удобства пользования датчик выполнен выносным, для чего снабжен герметичным корпусом, в нижнюю часть последнего вмонтированы два цилиндра из прозрачного материала, при этом измерительный канал размещен в цилиндрах, а эталонный канал и блок сравнения и усиления - в корпусе ЯОднако данный прибор, фиксируя изменение прозрачности молока, не дает возможности определять концентрации отдельных компонент, входящих в состав молока, таких, например, кэк белок, жир, лактоза,Известно также устройство для количественного определения содержания компонентов молока, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучения, кюветный блок, фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком индикации, блок уменьшения диаметра светового потока и полихроматор, связанный с вычислителем через последовательно расположенные блок фотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно размещенных фотоприемника, регистратора импульсов и блока. суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхронизации подключен к блоку суммирования импульсов. другой посредством блока перемещения пробы относительно35 40 ком, дополнительным световодом и выносным датчиком, выполненным в виде набора передающих и приемных световодов, обье 50 55 5 10 15 20 25 30 светового потока связан с кюветным блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор 2).Данное устройство позволяет производить благодаря рассеянию на жировых частицах прямой подсчет количества жира в образце молока, при этом измерение количества жира осуществляют на длине волны прозрачности воды, а остальных компонентов - белка и лактоэы - на характеристической для каждого из компонентов длине волны.Однако данное устройство, являясь стационарным, позволяет производить измерения только в лабораторных условиях, что значительно сокращает возможность его использования непосредственно в производственных условиях.Предложенное устройство позволяет избежать указанные выше недостатки и создать легкий и компактный прибор для измерения концентрации различных компонент, входящих в многокомпонентные системы, встраиваемый в любую технологическую цепочку.Поставленная техническая задача достигается за счет того, что устройство для определения концентрации компонент взвесей в многокомпонентных системах, содержащее блок управления, блок индикации и источник света, оптически связанный с фотоприемникам, подключенным к регистратору, для обеспечения компактности снабжено дополнительным фотоприемнидиненных в рефлектометрический волоконный зонд, выходной торец передающего световода и входной торец приемного световодэ представляет собой средство контроляпричем световоды обеспечивают возможность оптической связи соответственно дополнительный световод - между источником света и дополнительным фото- датчиком, передающий световод - между источником света и средством контроля, приемный световод - между средством контроля и фотодатчиком, при этом блок регистрации содержит усилитель, связанный через фильтр с фотоприемником, а через детектор - с блоком индикации. блок управления состоит из последовательно соединенных источника опорного напряжения. элемента сравнения и модулятора. причем к последним и усилителю подключен блок пи2003974 56) Авторское свидетельство СССРК. 609090. кл. 6 01 К 33/04, 1976, Авторское свидетельство СССРМ 1070472, кл, 6 01 й 33/04, 1982. Формула изобретения набор передающих и приемных световоУСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ дов, обьединенных в рефлектометрический КОНцЕНТРАцИИ КОМПОНЕНТ ВЗВЕСЕЙ волоконный зонд, выходной торец переда- В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ, ющего и входной торец приемного свето- содержащее блок управления, блок инди- водов которого представляют собой кации и источник света, оптически связан средство контроля, причем световоды выный с фотоприемником, подключенным к пол"ены.с возможностью обеспечения опрегистратору, отличающееся тем, что оно чвской связи . соответственно снабжено дополнительным фотоприемни- дополнительный световод - между источком, дополнительным световодом и вынос- "иком света и дополнительным фотодатчиным датчиком, представляющим собой "ом передающий световод - межмежду тания. элемент сравнения подсоединен кдополнительному фотоприемнику. а модулятор связан с источником света.На фиг,1 изображена принципиальнаясхема устройства; на фиг,2 - электрическаячасть устройства.Устройство для определения концентрации компонент взвесей в многокомпонентных растворах содержит смонтированныев корпусе 1 источник 2 света, фотоприемник3, дополнительный фотоприемник 4, передающий световод 5. приемный световод 6.Световоды обьединены в общий жгут и составл я ют рефлектометрический волоконный зонд 7, который в свою очередь можетсодержать набор передающих и принимающих световодов, настроенных на измерениеразных компонент анализируемой жидкости, Выходной торец передающего световода и входной торец приемного световодапредставляют собой средство 8 контроля,вводимое непосредственно в анализируемую среду. В корпусе размещен блок управления 9, блок 10 регистрации, блок 11питания, блок 12 индикации. Стабилизациюсветового потока осуществляют за счет применения обратной связи, обеспечиваемойдополнительным световодом 13, При этомсветовой поток от источника 2 света модулируют промежуточной частотой и принимают с помощью размещенного в блокерегистрации частотно-избирательного приемника, настроенного на эту частоту, Блок 9управления содержит источник 14 опорногонапряжения, элемент 15 сравнения, связанный с дополнительным фотоприемником 4,модулятор 16, связанный с элементом сравнения и источником света. Блок 10 регистрации содержит усилитель 17, связанныйчерез фильтр 18 с фотоприемником 3 и через детектор 19 с блоком 12 индикации.Анализируемый раствор, например молоко, наливают в емкость 20, куда вводятзону контроля рефлектометрического волоконного зонда.Устройство работает следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 40 Исследуемый раствор, например мола. ко, или какая-либо другая многокомпонеп. ная система, содержащая компоненты взвеси А, В, С и т.д., подвергается исследованию при введении зоны контроля рефлектометрического волоконного зонда, Источник 2 света, например светодиод, выбирают с длиной волны для определенной компоненты, исходя из условия, что Х ) ао, где ао - характерный размер частиц компоненты, например В, излучение от источника 2 света направляют через передающий световод 5 в анализируемый раствор, Свет рассеивается в обратном направлении той компонентой, для которой выполняется ус- ловиеЛ) ао. Световой поток, рассеянный этой компонентой, через приемный световод 6 поступает в фотоприемник 3, сигнал с которого, пропорциональный концентрации данной компоненты, через блок 10 регистрации выводят в удобном для восприятия виде на индикатор блока 12 индикации. Дополнительный световод, обеспечивающий оптическую связь между источником света и дополнительным фотоприемником, образует обратную связь, обеспечивая таким образом стабилизацию светового потока.Таким образом, выбирая характеристическую для каждой из компонент длину волны, данное устройство позволяет определить концентрации каждой из компонент, входящей в исследуемый раствор.Устройство позволит производить экспресс-анализ взвесей в том числе и молока, в любых количествах, как непосредственно на производстве, в технологическом потоке, так и в полевых условиях. Оно компактно, просто в изготовлении и в обслуживании.