Устройство для определения концентрации взвесей в окрашенных средах

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 890170 61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1 5. 04. 80 (21) 291 0462/1 8 с присоелннением заявки йе 5)М, К 1 М 21/5 дарстекпныйВССР нт 3)приори пе деп нзебретеннкрытнй о 15.12,81 Бюллетень46 икования описания 15. 12, 81 ОпубликДата оп отник и 8.Т.Маликов 72) Авторы иэобретени(71 Винницкий политехнический институт ОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИВЕСЕЙ В ОКРАШЕННЫХ СРЕДАХ 54 трации взвесей в ных кр о техническои у является я взвесей в им агаемо змерен зм име сточнк света, фоправленияо потока ис ройства эвестны так но ствоетово ванные нараспрострлометры,Такиерукции, н ен измерении прохо нения света в с олориметры) 2 стройствд прост ли фе ющии регистри иемник в камеру с енный по мает нстния ветовые лучд углом 90 по к зме епригодны дл Устроиство относится к исслеванию химических и физическихсвойств веществ и может быть использовано при анализе жидких и газообразных веществ с помощью оптическихметодов, преимущественно в сахарном,масложировом, пивоваренном, соковоми винодельческом производствах приизмерении помутнения сред, вызванныхвзвешенными частицами или другимипричинами.Известны устройства для измеренияконцентрации взвесей, в которых одинфотоприемник располагается на путираспространения прямого света, адругой - под углом к оси распространения прямого света 1,средах.Устройства, основанные на сравнении (чаще всего делении) сигналовфотоприемников, воспринимающих свет,отраженный под определенными угламии проходящий а прямом направлении,повышают точность измерения концентрации взвесей но не исключают влияния цветности, диэлектрической про 0ницаемости и окраски среды на ре"зультаты измерений,Наиболее близ сущности к предл устройство для и окрашенных среда тельную камеру, приемники, устро интенсивностью с точника света и бор, Один фотопр прошедшие через а второй, размещнаправлению исходного пучка света, рассеянный свет 1.3,1.Данный прибор позволяет в опреде" ленной степени снизить влияние окраски исследуемой среды на результаты измерения концентрации взвесей.Однако он не способен с высокой точностью производить измерение взвешенных частиц в средах с большим изменением диэлектрической проница емости, окраски и цветности.Ввиду того, что один фотоприемник располагается на пути распространения прямого света и воспринимает прошедшие через камеру световые лучи, а второй, размещенный под углом 90 о к направлению исходного пучка света, 1 рассеянный свет, то при сравнении электрических сйгналов, пропорциональных интенсивности падающих на , 0 фотоприемники световых потоков, сравниваются несопоставимые соотношения, так как законы распространения проходящего и рассеянного света разные,Проходящий свет подчиняется зако" ну Бугера-Ламберта, т.е. интенсивность прошедшего исследуемую среду света равнав(1) где о - интенсивность падающего светового потокакоэффициент экстинкции;- толщина слоя рассеивающейсреды.Рассеянный же свет, в зависимости от размеров частиц, подчиняется закону Релея или закону Ми, При допущении, что исследуемая среда подчиняется закону Ми, имеет место следующее соотношение:Л/К2, 9(2)где 3 р " интенсивность рассеянногосвета; 45К " коэффициент рассеяния света;Ч - рассеивающий объем;К, - расстояние от рассеивающегообъема до точки наблюдения,Кроме того,=о 5 п фгде К- угол наблюдения рассеивающего объема,Из формул (1) и (2) видно, чтоинтенсивность проходящего света имеет экспоненциальную зависимость, аинтенсивность рассеянного светалинейную. Следовательно, при подобном расположении фотоприемников приходится сравнивать плохо сопоставимые соотношения. Естественно, приопределенном конструктивном решении исоответствующей обработке электронным устройством электрических сигналов, пропорциональных интенсивностямсветовых потоков, можно получить вузком диапазоне исследуемых сред необходимые результаты, Однако этодостигается за счет усложнения и удорожания устройства, Кроме того, приМенение данного устройства ограничено, во-первых, определенным исследуемым веществом; во-вторых узкимдиапазоном измерения концентрациивзвесей в исследуемой среде,Целью изобретения является повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения концентрации взвесей в окрашенных средах, содержащем измерительнуюкамеру, источник света, фотоприемники, устройство управления интенсивностью светового потока источника света и регистрирующий прибор,фотоприемники расположены по периметру измерительной камеры под разными углами относительно оси распространения прямого света, приэтом часть фотоприемников подключенак устройству управления интенсивностью светового потока источника света, а остальные фотоприемники к регистрирующему прибору,В этом случае сравниваются сопоставимые соотношения, которые будутотличаться, при всех прочих равныхусловиях, только синусами углов расположения фотоприемников,На фиг.1 представлены данные из"менения интенсивности световых потоков рассеянного света; на фиг,2функциональная схема предложенногоустройства; на фиг.3 - другой вариантпредложенного устройства.Как показывают экспериментальныеданные, при измерении диэлектрической проницаемости, цветности и окраски исследуемой среды форма индикатриссы рассеяния остается неизмен"ной (кривые А, Б на фиг1), т,е.интенсивности световых потоков рассеянного света изменяются пропорционально, Следовательно, отношение интенсивностейЬл=СОП 514 32.890170 1 о формула изобретения зо 4 о где Д 1 Д иД3 - интенсивностирассеянного света под углами сК и /3соответственно,При изменении же концентрациивзвешенных частиц изменяется формаиндикатриссы рассеяния (кривая В)т,е, интенсивности световых потоковрассеянного света изменяются непропорционально, что позволяет получитьинформацию о концентрации взвешенных частиц в исследуемой среде,Следовательно,1 1 д.-;=-;-=С,1 й где С - концентрация взвесей.На основании изложенного, можно добавить, что нелинейность характеристик фотоприемников в предлагаемом устройстве не будет иметь принципиэо ального значения. Несущественно также влияние характеристик устройства регулирования,. так как это сказывается лишь на изменении точности регулирования, которая может быть полун чена заведомо выше требуемой . На фиг.2 представлен частный случай предлагаемого устройства, Его функциональная схема содержит источник света 1, измерительную камеру 2, фотоприемники 3 и 4, устройство 5 управления интенсивностью светового потока источника света усилитель 6 и регистрирующий прибор 7. Устройство работает следующим образом,Поток прямого света от источникасвета 1 проходит измерительную каме"ру 2 с исследуемой жидкостью. Содержащиеся в жидкости взвешенные частицы или другие неоднородности приводят к отражению света, Фотоприемник3 воспринимает свет отраженный подуглом Д.а устройство 5 управленияинтенсивностью светового потока источника света управляет световым потоком так, что интенсивность рассеянного света, падающего на фотоприемник 3, поддерживается постоянной.Фотоприемник 4 воспринимает свет,рассеянный под угломпричем а ф 3усиленный усилителем б сигнал подается на регистрирующий прибор,выходная величина которого несет информацию о концентрации вэвесей,Функциональная схема устройства, представленная на фиг,3, аналогична функциональной схеме на фиг.2 и состоит иэ источника света 1, камеры 2, фотоприемников 3,4,8,9,0,11,12, устройства 5 управления интенсивностью света, усилителя 6 и регистрирующего прибора 7. Все углы располо" жения фотоприемников разные относи" тельно оси распространения света.Такое расположение фотоприемников позволяет увеличить тоцность измерения концентрации взвешенных частиц, так как при этом регистрируется отраженный свет от всех частиц независимо от их размеров и формы.Предлагаемое устройство исключает влияние окраски среды на результаты измерений, а также уменьшает влияние размеров и форм частиц на результаты измерений. Устройство для определения концен"трации взвесей в окрашенных средахсостоящее из измерительной камеры,источника света, фотоприемников, устройства управления интенсивностьюсветового потока источника света ирегистрирующего прибора, о т л ич а ю щ е е с я тем, цто, с цельюувеличения точности измерения, фотоприемники расположены по периметру измерительной. камеры под разными углами относительно оси распро"странения света, при этом часть фотоприемников подключена к устройствууправления интенсивностью световогопотока источника света, а остальныефотоприемники подклюцены к регистрирующему прибору,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР8 462119, кл. О 01 11 21/26, 975.2. Патент США 1 ь 3234846,кл. С 01 И 21/22, опублик. 1966.3, Патент СЮА И 3892485кл, С 01 й 21/22, опублик,1976 (про"тотип),