Концентратомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 805354 19) 182 ОП НИЕ ЕНИЯ ОБР РСКОМУ СВИ ЛЬСТ зно- руктро- ичеия; 00 о ной се рацией=Ес а /1-Ь- приращеет измененцентрации 0. /,/р/,ние оптической иия температуры отС ионов меди е р Ьсат гр где ЛО сти за сч 1 при кон отно 1 гр до ство. ГОСУДАРСТВЕ ННОЕПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССРйе 1233014, кл, 6 01 М 21/27, 1984.Авторское свидетельство СССРГч. 1434952, кл. 6 01 й 21/59, 1986,(54) КОНЦЕНТРАТОМЕР(57) Использование; автоматизация коля концентрации компонентов технолоских растворов. Сущность изобрет Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для автоматического контроля концентрации компонентов технологических растворов и жидкой фазы пульпы при обогащении полезных ископаемых, а гидро- металлургии, при очистке сточных вод и других отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния переменных физико-химических параметров анализируемого раствора.На фиг, 1 показаны спектры поглощения гидратированных ионов никеля и меди в растворе.Экспериментально установлена существенная зависимость оптической плотности медного купороса от температуры раствора, которая количественно составляет 0,6)ь на 1 С на длине волны 920 нм,При автоматизации фотометрического анализа концентрации ионов меди в растворах медного купороса е процессах его проустройство для автоматического фотометрического айализа состоит из и фотометрических датчиков и измерительных устройств с высокоомными и низкоомными входами и цифровыми индикаторами. Датчики имеют один оптический канал и содержат источник измерения, оптическую систему, измерительную кювету, полупроводниковый фотоэлемент, дее цепи автоматической подстройки в зависимости от переменных физико-химических параметров анализируемого раствора и функциональный источник питания: Выходной сигнал и показания измерительных устройств линейно зависят от концентрации измеряемых компонентов в растворе, 1 з.п, ф-лы, 3 ил. изводства необходимо автоматически вводить поправку в показания концентрации за счет изменения температуры раствора, которая может колебаться от 30 до 70 С. Такую поправку можно Рассчитать, используя уравнение зависимостиО = 1 с а,где О - оптическая плотность раствора медного купороса;с - концентрация ионов меди в растеомпература раствора;- коэффициенты пропорциональи оптической плотности с конценттемпературой, соответственно, 1805354ля в присутствии ионов меди в растворе переменной температуры необходимо авто матически измерить оптическую плотность раствора и автоматически вычитать от нее поправку, пропорциональную величине произведения величины концентрации ионов меди в растворе на величину температуры раствора.На фиг, 2 и 3 показаны блок-схемы одноканального и л-канального концентратомера,Концентратомер (фиг, 2) состоит из датчика 1, содержащего источник иэлучения - светодиод 1, оптическую систему 2, измерительную кювету 3, фотоприемник - фотодиод 4, термосопротивление 5 и переменное сопротивление 6 первой цепи автоматической подстройки, источник питания 7, тер 45( 50 55 О// - оптическая плотность раствора медного купороса при температуре 1;О(р/т(р/ - оптическая плотность раствора медного купороса при температуре 1. градуировки. 5Таким образом, для автоматизации фотометрического анализа концентрации ионов меди в растворах переменной температуры необходимО автоматически измерять оптическую плотность раствора и 10 автоматически вычитать от нее поправку, пропорциональную произведению величины концентрации ионов меди в растворе на величину температуры раствора.При автоматизации фотометрического "5 анализа концентрации ионов меди и никеля в электролитах медно-никелевого производства необходимо автоматически вводить поправку в показания концентратомера ионов никеля за счет светопоглощения 20 ионами меди переменной концентрации, Из спектров поглощения света ионами никеля и меди(фиг. 1) видно значительное поглощение света ионами меди в области фотометрического анализа концентрации ионов никеля, Оптическая плотность, измеренная на длине волны 675 нм, будет складываться иэ двух составляющих, зависящих от кон-центрации никеля и меди в растворе:О = Ом+ Ос( М,см+ 12,сс(.ал 30 где О - суммарная оптическая плотность раствора;О(ч( - составляющая оптической плотности за счет концентрации сю никеля в растворе; 35Ос - составляющая оптической плотности за счет концентрации сс меди в растворе при температуре 1 раствора;М 1, 12, а - коэффициенты пропорциональности, 40Значит для автоматизации фотометрического анализа концентрации ионов никемосопротивление 8 и переменное сопротивление 9 второй цепи автоматической подстройки, дифференциального преобразователя 10 напряжения с цифровым индикатором, набором выходных сигналов и общей нулевой шиной,Концентратомер (фиг, 3) содержит датчикиии преобразователи 10 и 20, Датчиксодержит элементы датчикас аналогичными связями: источник излучения - светодиод 11, оптическую систему 12, измерительную кювету 13, фотоприемникфотодиод 14, термосопротивление 15, переменное сопротивление 18 и переменное сопротивление 19,В предлагаемом концентратомере в датчик дополнительно введены вторые термоеопротивление и переменное сопротивление, последовательно соединенные между собойсветодиодом-источником излучейия и источником питания, Данное соединение элементов предназначено для автоматической подстройки оптического канала датчика от изменения температуры окружающей среды и стабилизации "нулевого" значения показаний концентрации, Стабилизация напряжения питания источника излучения осуществляется в источнике питания,Концентратомер работает следующим образом.Излучение от источника 1 проходит оп-. тическую систему 2, измерительную кювету 3 с анализируемым раствором и опущенным в него термосопротивлением 5 и попадает на фотоприемник 4, возбуждая в нем фото ЭДС, пропорциональную концентрации вещества и температуре раствора. Фотоприемник 4 соединен с высокоомным входом дифференциального преобразователя 10 напряжения, на котором возникает потенциал, пропорциональный концентрации вещества и температуре анализируемого раствора в измерительной кювете 3. Низкоомный вход дифференциального преобразователя 10 напряжения соединен с общей нулевой шиной посредством термосопротивления 5, находящимся в нашем примере в кювете с раствором и соединен с одним из выводов напряжения выхода преобразователя пдсредством переменного сопротивления б, а второй вывод напряжения выхода соединен с общей нулевой шиной. На низкоомном входе дифференциального преобразователя 10 напряжения возникает потенциал, пропорциональный произведению величины концентрации вещества. в растворе и величины температуры анализируемого раствора, Преобразователь 10 напряжения усиливает и преобразует разностный сигналвозникающий междуего входами, который регистрируется цифровым индикатором преобразователя. Показания индикатора и выходные сигналы пропорциональны оптической плотности измерительной кюветы 3 и концентрации вещества в растворе.Источник 7 питания, стабилизирующий напряжение на светодиоде-источнике 1 излучения, соединен с ним через цепь автоматической подстройки тока через светодиод в зависимости от изменения температуры окружающей среды, Последовательным соединением переменного сопротивления 9, термосопротивления 8 и светодиода-источника 1 излучения на выводы источника 7 питания и регулировкой переменного сопротивления 9 достигается независимость показаний концентратомера от температуры окружающей среды и стабилизация нулевого значения показаний концентратомера,Для повышения точности анализа сложных растворов, например, при одновременном определении концентрации двух окрашенных веществ в растворе, заявляемый концентратомер содержит два датчикаии два преобразователя 10 и 20, В этом случае переменное сопротивление 16 датчикасоединено с преобразователем 10. На низкоомном входе преобразователя 20 возникает потенциал, пропорциональный произведению величины концентрации вещества 11 в растворе, измеренной датчикоми преобразователем 10, на величину температуры, измеренной термосопротивлением 15, На высокоомном входе преобразователя 20 возникает потенциал, зависящий от суммы величины, пропорциональной концентрации веществав растворе и величины, пропорциональной произведению концентрации веществав растворе на температуру раствора.Преобразователь 20 напряжения усиливает и преобразует разностный сигнал, воз.никший между его входами. Показания индикатора и выходные сигналы преобразователя 20 напряжения пропорциональны концентрации вещества 1 в растворе.Если задача автоматического фотометрического анализа требует включения в состав заявляемого устройства. и датчиков и и преобразователей, то первое первменное сопротивление и-го датчика соединено с одним из выводов напряжения выхода преобразователя 10 и д.т, для и2,Настройка устройства для фотометрического анализа концентраций веществ в растворе производится на эталонных растворах. Последовательно настраивают датчик 1 с Ьго преобразователем 10 на растворах с нулевой и максимальной концентрацией вещества 1 в растворе. Затем отстраивают показания преобразователя 10 датчика 1 от температуры окружающей среды. изменяя номиналы сопротивления 9 и 5 термосопротивления 8 и отстраивают показания преобразователя 10 датчика 1 от температуры анализируемого раствора, изменяя номиналы сопротивления б и термосопротивления 5, Аналогично настройке 10 датчикас преобразователем 10 производят настройку датчикас преобразователем 20 на растворах вещества , Затем отстраивают показания преобразователя 20 датчикаот температуры окружающей сре ды и концентрации веществав анализируемом растворе и его температуры и т,д, для п 2.Разработанный концентратомер будетиспользоваться в качестве датчика концен трации ионов меди в промышленных растворах производства медного купороса и медной фольги, концентраций меди, никеля и кобальта в промрастворах производства меди, никеля и кобальта, концентрации ко бальта и железа в промрастворах производства цинка и т.д. Формула изобретения 1, Концентратомер, состоящий из дат чика, содержащего источник излучения ирасположенные по ходу его луча оптическую систему, измерительную кювету и фотоприемник, термосопротивление, переменное сопротивление и источник питания, а также 35 измерительного устройства, выполненногов виде дифференциального преобразователя напряжения с высокоомным и низкоомным входами и цифровым индикатором, фотоприемник. датчика включен между вы сокоомным входом преобразователя и общей шиной,. а термосопротивление и переменное сопротивление соединены с низкоомным его входом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности 45 анализа за счет исключения влияния переменных физико-химических параметров анализичуемого раствора, в датчик концентратомера дополнительно введены вторые термосопротивление и переменное сопро тивление, последовательно соединенныемежду собой и включенные между источником излучения и источником питания, при этом первое термосопротивление помеще. но.в кювету, а первое переменное сопротив ление соединено с первым выводомнапряжения выхода дифференциального преобразователянапряжения, а второй его.вывод и вторые выводы источника излучения и первого термосопротвления подключены к.общей шине.2. Концентратомер по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности анализа и-компонентных растворов за счет уменьшения влияния переменной концентрации первого компонента раствора на результаты анализа икомпонентов раствора, он содержит дополнительно идатчиков и измерительных устройств, при этом первое переменное сопротивление каждого (и)-го датчика соединено с 5 первым выходом первого дифференциаль-ного преобразователя напряжения,1805354 Составитель Е.Жуков Техред М.Моргентал Корректор Е,Па Редакто аказ 937 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "ПатЕнт", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101