Оптичний пиломір

Реферат: Оптичний пиломір складається з циліндричної вимірювальної камери, в торцях якої симетрично один навпроти одного встановлено джерело випромінювання світлового потоку, фокусуюча лінза, перший фотоприймач, протилежні бокові поверхні вимірювальної камери мають повздовжні отвори, симетрично розташовані один навпроти одного. У вимірювальній камері посередині встановлено калібрувальний оптичний фільтр з формою поперечного перерізу у вигляді півкола, симетрично навпроти калібрувального оптичного фільтра в торці вимірювальної камери, поряд з першим фотоприймачем, розташовано другий фотоприймач. Виходи першого і другого фотоприймачів приєднані до обчислювального пристрою, вихід якого приєднано до реєструючого цифрового індикатора. UA 108435 U (54) ОПТИЧНИЙ ПИЛОМІР UA 108435 U UA 108435 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до аналітичного екологічного приладобудування і може бути використана при виробництві оптичних пиломірів для контролю пилу у димових трубах підприємств, атестації робочих місць, контролю атмосфери у санітарно-захисній зоні промислових і енергетичних об'єктів. Відомий оптичний пиломір, (Патент Росії № 2558278, МПК G01N21/59, 2015г. "Оптический пылемер"), що складається з вимірювального і опорного каналів, останній заповнений очищеною від пилу газовою сумішшю, аналогічній димовому газу конкретного підприємства. В кожному з каналів встановлено по два джерела випромінювання. Димовий потік з пилом направляється в вимірювальний канал. За допомогою системи призм і дзеркал потік випромінювання, через вимірювальний і опорний канали формується у єдиний світловий потік і надходить на вхід широкосмугового фотоприймача. Недоліком відомого оптичного пиломіра є складність конструкції, зумовлена значною кількістю оптичних елементів: призм, дзеркал, лінз, джерел випромінювання. Старіння, забруднення, волога, вплив токсичного пилу приводить до коливань коефіцієнта перетворення оптичного пиломіру від його номінального значення і відповідно збільшення похибки вимірювання. Відомий оптичний пиломір, (Патент Росії № 2000147 С, 2000 г, "Способ измерения концентрации частиц пыли газовых трактах электрофильтров и устройство для его осуществления"). Відомий оптичний пиломір складається з джерела випромінювання, фотоприймача для реєстрації сигналу, пропорційного інтенсивності ослабленого світлового потоку. До складу пиломіра входить додатковий фотоприймач для реєстрації сигналу, пропорційного інтенсивності розсіяного світлового потоку. Основним недоліком відомого пиломіру є значна кількість оптичних елементів, вплив параметрів довкілля, токсичного пилу на їх оптичні характеристики, відповідно до змін коефіцієнта перетворення оптичного пиломіру від номінального значення і до збільшення похибки вимірювання. Найближчим за технічною суттю до запропонованої корисної моделі, що заявляється, є патент України № 78913, МПК G01N 21/53, опубл. 25.04.2007 р., "Оптичний пиломір", що складається з джерела випромінювання світлового потоку у видимій частині спектра, фотоприймача, насадки для подачі захисного газу у вигляді тангенціально розташованих каналів для захисту оптичних елементів від пилу. Основним недоліком оптичного пиломіру є коливання коефіцієнта перетворення оптичного пиломіру, від його номінального значення внаслідок забруднення, старіння, оптичних елементів внаслідок дії токсичного пилу парів вологи, кислот, луг які присутні у димовому газі. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність вимірювання концентрації пилу за рахунок компенсації впливу коливань коефіцієнта передачі оптичного пиломіра під дією зовнішніх чинників. Поставлена задача вирішується тим, що в оптичному пиломірі, що складається з циліндричної вимірювальної камери, в торцях якої симетрично один навпроти одного встановлено джерело випромінювання світлового потоку, фокусуюча лінза і перший фотоприймач, протилежні бокові поверхні вимірювальної камери мають повздовжні отвори, симетрично розташовані один навпроти одного. Новим є те, що у вимірювальній камері посередині встановлено калібрувальний оптичний фільтр з формою поперечного перерізу у вигляді півкола, симетрично навпроти калібрувального оптичного фільтра в торці вимірювальної камери, поряд з першим фотоприймачем, розташовано другий фотоприймач, виходи першого і другого фотоприймачів приєднані до обчислювального пристрою, вихід якого приєднано до реєструючого цифрового індикатора. Суть технічного рішення пояснюється фігурами, на яких позначені: на фіг. 1 зображено загальний вигляд пиломіра, на фіг. 2 зображено розріз А-А, на фіг. 3 зображено розріз Б-Б, на фіг. 4 зображено розріз В-В. Оптичний пиломір має наступні позначення: 1 - вимірювальна камера, 2 - джерело випромінювання, 3 - фокусуюча лінза, 4 калібрувальний оптичний фільтр, 5 - перший фотоприймач, 6 - другий фотоприймач, 7 обчислювальний пристрій, 8 - реєструючий цифровий індикатор. Оптичний пиломір працює наступним чином: Вимірювальну камеру 1 розміщують у димовій трубі, перпендикулярно руху димового газу з 3 концентрацією пилу X1 (мг/м ). Вимірювальна камера 1 виконана у вигляді металевого циліндра, який має повздовжні отвори, симетрично розташовані один навпроти одного. Саме через ці отвори і проходить безперешкодно димовий газ промислового підприємств з концентрацією пилу X1 . В торцях вимірювальної камери розташовано джерело випромінювання 1 UA 108435 U 2, світловий потік від якого у видимій частині спектра, за допомогою лінзи 3, перетворюється в паралельний потік світла, який поглинається пилом з концентрацією X1 в димовій трубі. 5 10 Ослаблений світловий потік пропорційний концентрації X1 надходить на перший фотоприймач 5. На виході першого фотоприймача 5 формується сигнал: У1  К X1 , де К - коефіцієнт перетворення оптичного пиломіру. Одночасно світловий потік від джерела випромінювання 2 надходить на калібрувальний оптичний фільтр 4, з фіксованим попередньо визначеним і метрологічно підтвердженим рівнем затемнення X o . Конструктивно калібрувальний оптичний фільтр 4 має у поперечному перерізі форму півкола і встановлений посередині вимірювальної камери 3, перпендикулярно напрямку світлового потоку від джерела випромінювання 2. Навпроти калібрувального оптичного фільтра 2, у торці вимірювальної камери 1, симетрично встановлено другий фотоприймач 6. На виході другого фотоприймача 6 формується сигнал ослаблення світлового потоку У 2  К( Хо  X1 ) , що проходить у вимірювальній камері 3 послідовно: джерело випромінювання 1, димовий газ з концентрацією пилу 15 X1 , оптичний калібрувальний фільтр 4 з фіксованим рівнем затемнення X o . Таким чином, у вимірювальній камері 1 оптичного пиломіру, одночасно формується два різних сигнали У 1 і У 2 , один з яких: У 1 є функцією перетворення концентрації пилу X1 , що вимірюється, а другий: У 2 , сумарною функцією перетворення концентрації пилу X1 і оптичного калібрувального фільтра 4, з фіксованим рівнем затемнення X o . 20 Сигнали У 1 і У 2 які надходять з першого 5 і другого 6 фотоприймачів до обчислювальному пристрою 7, де вирішується система рівнянь: У1  К Х1 , (1)  У 2  К ( Хо  Х1 ) відносно визначення концентрації пилу X1 : У 1Хо .(2) ( У 2  У1 ) Визначене значення X1 концентрації пилу виводиться на цифровий індикатор 8. При визначенні концентрації X1 по формулі (2) відхилення коефіцієнта перетворення K оптичного пиломіра від його номінального значення, внаслідок дії довкілля, токсичного пилу, парів луг і кислот у димовому газі, старіння джерела випромінювання і фотоприймачів, забруднення оптичних елементів схеми компенсується. Запропонований спосіб забезпечує інваріантність (незалежність) вимірювання X1 від дестабілізуючих факторів. При вимірюванні пилу у димових, високотоксичних і радіоактивних газів запропонованим способом відхилення коефіцієнта перетворення K від номінального значення не приводять до похибки вимірювання. При цьому зміни коефіцієнта перетворення пиломіра внаслідок старіння джерела випромінювання інших дестабілізуючих чинників: температура, тиск, волога, радіоактивність, токсичність, компенсуються за рахунок використання калібрувального оптичного фільтра і алгоритму обробки результатами вимірювання пилу підвищується точність, зменшується похибка вимірювання. Х1  25 30 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Оптичний пиломір, що складається з циліндричної вимірювальної камери, в торцях якої симетрично один навпроти одного встановлено джерело випромінювання світлового потоку, фокусуюча лінза, перший фотоприймач, протилежні бокові поверхні вимірювальної камери мають повздовжні отвори, симетрично розташовані один навпроти одного, який відрізняється тим, що у вимірювальній камері посередині встановлено калібрувальний оптичний фільтр з формою поперечного перерізу у вигляді півкола, симетрично навпроти калібрувального оптичного фільтра в торці вимірювальної камери, поряд з першим фотоприймачем, розташовано другий фотоприймач, виходи першого і другого фотоприймачів приєднані до обчислювального пристрою, вихід якого приєднано до реєструючого цифрового індикатора. 2 UA 108435 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3