Переносний оптичний пиловимірювач

1. Переносний оптичний пиловимірювач, який містить оптичний випромінювач, генератор задавальної частоти імпульсів випромінювання, фотоприймач, сигнали з якого зчитуються синхронно з вихідними імпульсами випромінювача, датчик температури та зонд, який розміщується в газоході з прорізами для проходження досліджуваного потоку газу, який відрізняється тим, що прорізи в зонді закриваються кожухом, що повертається, причому у момент початку відкриття прорізів зонда зчитується і запам'ятовується в пам'яті пиловимірювача значення сигналу з фотоприймача І 0, а після повного відкриття прорізів в зонді, встановлення показань пиловимірювача зчитується зна чення сигналу з фотоприймача Іu, дістається з пам'яті пиловимірювача значення сигналу І0 та по значеннях І0, Іu розраховується концентрація пилу. 2. Переносний оптичний пиловимірювач за п. 1, який відрізняється тим, що значення концентрації пилу визначається за формулою: Корисна модель відноситься до області оптичної вимірювальної техніки, призначена для інспекційного вимірювання концентрації пилу переважно у викидах промислових підприємств, та може бути використана в енергетичній, вугільній, металургійній, хімічній та інших галузях промисловості. Для переносних пиловимірювачів самою головною проблемою є забезпечення високої точності вимірювання та дотримання необхідної стабільності її величини з часом. Ця проблема вирішується різними шляхами. Наприклад, в переносному пило вимірювачі Gravimat SHC 500 (див. Переносная система для измерения запыленности Gravimat SHC 500. Проспект фирмы Sick, Германия) підвищення точності вимірювань здійснюється за рахунок збільшення часу відбору проби. Недоліком такого пиловимірювача є складність вимірювання, оскільки інтервал часу, який необхідний для проведення відбору проби, складає десятки хвилин, а це стає неприпустимим у разі потреби прив'язки вимірювань до певного моменту часу. З відомих переносних оптичних пиловимірювачів найбільш близьким за технічною суттю й прийнятим за прототип (див. Измеритель концентрации взвешенных частиц ИКВЧ-П. Руководство по эксплуатации ИБЯЛ.416143.001 РЭ, стр. 8-12, Смоленское ФГУП «Аналитприбор», РФ) є переносний оптичний пиловимірювач, який містить оптичний випромінювач, генератор задаючої частоти імпульсів випромінювання, фотоприймач, сигнали з якого зчитуються синхронно з імпульсами випромінювання випромінювача, датчик температури C (T)Cм lg I0 Iu lg Iм 0 Iм u (T)Cм Du Dм , де α, β(Т), См, Dм, Iм , Iм - записані в пам'ять пило0 u вимірювача при його атестації, причому β(Т) - коефіцієнт, що визначається умовами вимірювання, і β(Т)=1 у момент зчитування першого значення сигналу з фотоприймача при відповідній температурі Tu 1 , а при подальших вимірюваннях значення (13) 47024 (11) UA (19) приладу масовим методом; Du - оптична щільність газового потоку при вимірюванні. 3. Переносний оптичний пиловимірювач за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що коефіцієнт α встановлюється залежно від властивостей частинок пилу, що проходять. U βі(Т) встановлюється пропорційно поточній температурі Tu 1 ; м - індекс, відповідний калібруванню 3 47024 та зонд, який розміщується в газоході з прорізами для проходження досліджуваного потоку газу. Даний пиловимірювач має другий оптичний канал, в якому на другий фотоприймач, що розташований безпосередньо біля випромінювача, спрямовується частина випромінювання випромінювача. Ця частина випромінювання не проходить реальний оптичний тракт, який проходить сигнал з першого (інформаційного) фотоприймача. При вимірюваннях одночасно фіксується значення сигналів з обох фотоприймачів, а потім розраховується значення оптичної щільності та концентрації пилу. Однак суттєвим недоліком даного пиловимірювача, що обмежує можливість його застосування, є низька точність вимірювання. Низька точність вимірювання пиловимірювача пояснюються тим, що внаслідок проходження випромінювання різними оптичними каналами та через середовища з різними значеннями температур спостерігається розбіжність в значеннях І0 першого та другого фотоприймачів. При цьому з'являється похибка в результатах вимірювань. Значення похибки вимірювань має відповідну залежність від температури середовища. При підвищенні температури в газоході похибка вимірювань пиловимірювача зростає. В основу корисної моделі поставлена задача створення переносного пиловимірювача з істотно підвищеною точністю вимірювань, особливо при підвищенні температури в газоході, що покращує ефективність його роботи та забезпечує можливість суттєвого розширення його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що в переносному оптичному пиловимірювачі, який містить оптичний випромінювач, генератор задаючої частоти імпульсів випромінювання, фотоприймач, сигнали з якого зчитуються синхронно з вихідними імпульсами випромінювача, датчик температури та зонд, який розміщується в газоході з прорізами для проходження досліджуваного потоку газу, прорізи в зонді закриваються кожухом, що повертається, причому, у момент початку відкриття прорізів зонду зчитується та запам'ятовується в пам'яті пиловимірювача значення сигналу з фотоприймача І0, а після повного відкриття прорізів в зонді та встановлення показів пиловимірювача , зчитується значення сигналу з фотоприймача Іu, дістається з пам'яті значення І0 і, по значеннях І0, Іu, розраховується концентрація пилу за формулою: C (T)Cм lg I0 Iu lg Iм 0 Iм u (T)Cм Du Dм , де: м м α, β(Т), См, Dм, I0 , Iu - записані в пам'ять пиловимірювача при його атестації, причому, β(Т) коефіцієнт, що визначається умовами вимірювання, та β(Т) =1 у момент зчитування значення пер шого сигналу з фотоприймача Tu 1 Iu1 при відповідній температурі , а при подальших вимірюваннях значення βі встановлюється пропорційно поточній T температурі u1 ; 4 м - індекс, відповідний калібруванню пиловимірювача масовим методом; D - оптична щільність газового потоку при вимірюванні; α - коефіцієнт, що встановлюється залежно від вигляду, форми, розміру, частинок пилу. Проведений аналіз науково-технічної та патентної літератури не виявив аналогічних технічних рішень. На фігурі приведена конструкція запропонованого переносного оптичного пиловимірювача. Пиловимірювач складається з генератора 1 задаючої частоти імпульсів випромінювання, оптичного випромінювача 2, лінзи 3, корпуса пиловимірювача 4, оптичного дзеркала 5, зонду 6, електронного підсилювача 7, важеля 8 повороту корпуса, досліджуваного потоку газу 9, прорізів 10 в зонді, кожуха 11, що повертається, датчика температури 12,технологічної ручки 13, зондуючого променя 14, пристрою 15 обробки сигналів, фотоприймача 16 та фіксатора 17 повороту кожуха 11. Запропонований переносний оптичний пиловимірювач працює наступним чином. Зонд 6 пиловимірювача розміщується в газоході з досліджуваним газом, таким чином, щоби напрям досліджуваного потоку газу 9 співпадав з прорізами 10 в зонді. Вмикається пиловимірювач. Важіль 8 з фіксатором 17 повороту кожуха 11 знаходиться в положенні «Закрито». Оптичне випромінювання 14 від випромінювача 2, частота імпульсів випромінювання якого задається генератором 1, за допомогою лінзи 3 формується у вузький майже паралельний пучок, проходить через досліджуваний потік газу, проходить через зонд 6, відбиваючись від дзеркала 5, та лінзою 3 фокусується на фотоприймач 16. Значення сигналу І0 з підсилювача 7 зчитується синхронно з випромінюванням випромінювача 2 і запам'ятовується в пам'яті пристрою 15 обробки сигналів. Після стабілізації сигналу з фотоприймача (після прогріву приладу) важіль8 з фіксатором 17 повороту кожуха 11 встановлюється в положення «Відкрито». При цьому, у момент початку відкриття прорізів в зонді, зчитується і запам'ятовується в пам'яті пиловимірювача значення сигналу з фотоприймача І0, величина якого надалі використовується для розрахунку концентрації пилу. Після повного відкриття прорізів в зонді, встановлення показань пиловимірювача, з фотоприймача зчитується значення Іu - через прорізи в зонді проходить досліджуваний потік газу 9 і значення Іu відповідає реакції пиловимірювача на присутність в досліджуваному газі пилу з концентрацією С Значення концентрації пилу розраховується по формулі: I0 Iм 0 lg м (T)Cм Du Dм Iu Iu де α - емпіричний коефіцієнт, залежний від властивостей частинок, що проходять, пилу; β(Т) - емпіричний коефіцієнт, визначуваний умовами вимірювання і C (T)Cм lg 5 47024 β1(Т)=1 у момент зчитування значення першоI го сигналу з фотоприймача u1 при відповідній T температурі u1 , а при подальших вимірюваннях значення β1(Т) встановлюється пропорційно потоT чній температурі м i ; м - індекс, відповідний калібруванню пилови Iм,Iм,D ,С мірювача масовим методом, а 0 u м м - відповідно: значення сигналу з фотоприймача при закритих прорізах зонда; значення сигналу з фотоприймача при проходженні через пиловимірювач потоку газу, що калібрується; значення оп Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 тичної щільності потоку газу і концентрації, що калібрується, пилу у цьому потоці; І0 - значення сигналу з фотоприймача при закритих прорізах зонда; Іu - значення сигналу з фотоприймача при відкритих прорізах зонда; Du - оптична щільність досліджуваного потоку газу. В результаті того, що зондуючий промінь при всіх режимах роботи проходить один і той же шлях, а також у зв'язку з введенням коефіцієнтів а, Р, значення концентрації пилу в досліджуваному потоці газу визначається точніше. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601