Спосіб вимірювання димності

Реферат: Винахід належить до оптичного аналітичного приладобудування і може бути використаний при виготовленні димомірів для перевірки екологічних параметрів дизельних двигунів, а також для вимірювання оптичної щільності пилогазових потоків у різних технологічних процесах. Спосіб вимірювання димності полягає в подачі відпрацьованого газу з вихлопної труби автомобіля. До вимірювальної камери димоміра надходить відпрацьований газ, де відбувається вимірювання ослаблення відпрацьованим газом світлового потоку від джерела випромінювання, ослаблений світловий потік фіксується фотоприймачем, підсилюється і реєструється вихідним приладом. Вимірювання концентрації димності дизельних двигунів відбувається в два такти, в першому такті вимірюється ослаблення світлового потоку при проходженні через метрологічно атестований калібрувальний оптичний фільтр затемнення з фіксованим значенням рівня затемнення. фіксується результат вимірювання. Далі проводять другий такт вимірювання, для цього в камеру димоміра, де встановлений калібрувальний оптичний фільтр затемнення, направляють відпрацьований газ з вихлопної труби автомобіля з концентрацією димності. Фіксується результат вимірювання - рівень ослаблення світлового потоку за рахунок сумарної дії концентрації димності відпрацьованого газу дизельного двигуна і калібрувального оптичного фільтра. Далі визначають концентрацію димності дизельного двигуна. Технічним результатом винаходу є підвищення точність вимірювання. UA 110167 C2 (12) UA 110167 C2 UA 110167 C2 5 10 15 20 25 30 35 Винахід "Спосіб вимірювання димності" належить до оптичного аналітичного приладобудування і може бути використаний при виготовленні димомірів для перевірки екологічних параметрів дизельних двигунів, а також для вимірювання оптичної щільності пилогазових потоків у різних технологічних процесах. Відомий спосіб вимірювання димності [Патент України № 60510А "Спосіб вимірювання димності відпрацьованих газів дизельних двигунів, 2003 р. G01N 21/53], який передбачає відбір - осаджування проби газу з автомобіля на спеціальний фільтр, а вимір димності проводять шляхом повного заміру ваги та визначення різниці ваги до початку осаджування і після. Основним недоліком є складність і багатоступінчатість проведення вимірювання, необхідність наявності високоточних терезів і фактично неможливість вимірювання димності в оперативному режиму. Відомий спосіб вимірювання димності [Патент России № 2366930 "Способ измерения дымности отработавших газов дизелей" G01N 21/59] який передбачає відеозйомку потоку відпрацьованих газів дизеля в районі зрізу випускної труби, отриманий відеозапис розкладають на послідовний ряд окремих знімків. Основним недоліком є складність і затратність проведення вимірювання, значний час на обробку знімка, неможливість вимірювання димності в безпосередньому режимі. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого винаходу способу, що заявляється, є спосіб вимірювання [А.с. СССР № 1721478 А1, G01N 21/53, "Способ измерения дымности газовых выбросов"] який передбачає вимірювання димності двома протилежно направленим оптичними потоками випромінювання: потік зондування і потік компенсації. Недоліком відомого способу є інструментальна похибка вимірювання, яка виникає внаслідок старіння джерел випромінювання, тобто виникає залежність результату вимірювання від зміни коефіцієнта перетворення димоміра. Задачею винаходу є підвищення точності вимірювання за рахунок компенсації впливу коливань коефіцієнта перетворення димоміра. Для вирішення поставленої задачі в способі вимірювання димності який полягає в подачі відпрацьованого газу з вихлопної труби автомобіля, при натисканні педалі керуванням подачі палива автомобіля в режимі вільного прискорення, до вимірювальної камери димоміра, де відбувається вимірювання ослаблення відпрацьованим газом світлового потоку від джерела випромінювання, ослаблений світловий потік фіксується фотоприймачем, підсилюється і реєструються вихідним приладом, вимірювання концентрації X 1 димності дизельних двигунів відбувається в два такти, в першому такті вимірюється ослаблення світлового потоку при проходженні через метрологічно атестований калібрувальний оптичний фільтр затемнення з фіксованим значенням рівня затемнення X 0 відпрацьованого газу при проходженні через вимірювальну камеру димоміра і фіксується результат вимірювання N1  K X 0 , де K коефіцієнт перетворення димоміра, далі проводять другий такт вимірювання, для цього в камеру, де встановлений калібрувальний оптичний фільтр затемнення, направляють відпрацьований газ з вихлопної труби автомобіля з концентрацією димності X 1 , фіксується 40  результат вимірювання N2  K X1  X 0 сумарної дії концентрації X1  - рівень ослаблення світлового потоку за рахунок димності відпрацьованого газу дизельного калібрувального оптичного фільтра X 0 , далі визначають концентрацію розрахунковій формулі: X1  45 50 55 двигуна і X 1 димності по N2  N1   X 0 N1 На кресленні наведена функціональна схема димоміра, який реалізує заявлений спосіб: 1 - вимірювальна камера димоміра, 2 - джерело випромінювання, 3 - калібрувальний оптичний фільтр затемнення, 4 - фотоприймач, 5 - обчислювальний пристрій, 6 - реєструючий пристрій, В - вентиль Відпрацьований газ з вихлопної труби автомобіля з дизельним двигуном під дією педалі подач палива по газопроводу, з встановленим вентилем "В" надходить до вимірювальної камери 1 димоміра. В першому такті вимірювання відпрацьований газ з автомобіля в вимірювальні кювети 1 не подається, вентиль "В" закритий, проводиться вимірювання поглинання світлового потоку калібрувальним оптичним фільтром 3, який встановлений в вимірювальній камері перпендикулярно світловому потоку. Світловий потік від джерела 2 проходить через 1 UA 110167 C2 метрологічно атестований калібрувальний оптичний фільтр затемнення 3 з фіксованим значенням затемнення - X 0 . На фотоприймачі 4 формується електричний сигнал N1  K X 0 пропорційний концентрації 5 X0 калібрувального оптичного фільтра, де K коефіцієнт перетворення димоміра. Сигнал N1 надходить до обчислювального пристрою 5. У другому такті вентиль В відкривається і в камеру де встановлений калібрувальний оптичний фільтр затемнення 3 направляють відпрацьований газ з вихлопної труби автомобіля з концентрацією димності X 1 . Фіксується результат вимірювання N2  K X1  X 0 - рівень  ослаблення X 1 димності відпрацьованого газу дизельного двигуна і калібрувального оптичного фільтра X 0 , Сигнал N 2 10 світлового потоку за рахунок сумарної дії  концентрації також надходить до обчислювального пристрою 5. В обчислювальному пристрої 5 вирішується система рівнянь  N1  K X 0 ;  N2  K X1  X 0  відносно визначення концентрації димності X1  15 20 25 N2  N1   X 0 . (1) X1 : N1 Результат обчислення виводиться на реєструючий пристрій 6. При визначенні концентрації X 1 по формулі (1) відхилення коефіцієнта перетворення K димоміра від номінального значення, внаслідок дії довкілля, старіння джерела випромінювання і фотоприймача, забруднення оптичних елементів схеми, взаємно компенсується, якщо обидва такти провести з мінімальним розривом у часі. Запропонований спосіб забезпечує інваріантність (незалежність) вимірювання X 1 від дестабілізуючих факторів. При вимірювання димності запропонованим способом відхилення коефіцієнта перетворення K від номінального значення не приводять до похибки вимірювання. При цьому зміни коефіцієнта перетворення димоміра внаслідок старіння джерела випромінювання інших дестабілізуючих чинників: температура, тиск, компенсуються за рахунок використання калібрувального оптичного фільтра і алгоритму обробки результат вимірювання у двох тактах, підвищується точність, зменшується похибка вимірювання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 Спосіб вимірювання димності, який полягає в подачі відпрацьованого газу з вихлопної труби автомобіля, при натисканні педалі керуванням подачі палива автомобіля в режимі вільного прискорення, до вимірювальної камери димоміра, де відбувається вимірювання ослаблення відпрацьованим газом світлового потоку від джерела випромінювання, ослаблений світловий потік фіксується фотоприймачем, підсилюється і реєструються вихідним приладом, який відрізняється тим, що вимірювання концентрації X 1 димності дизельних двигунів відбувається в два такти, в першому такті вимірюється ослаблення світлового потоку при проходженні через метрологічно атестований калібрувальний оптичний фільтр затемнення з фіксованим значенням рівня затемнення X 0 , фіксується результат вимірювання N1  K  X 0 , де K коефіцієнт перетворення димоміра, далі проводять другий такт вимірювання, для цього в камеру димоміра, де встановлений калібрувальний оптичний фільтр затемнення, направляють відпрацьований газ з вихлопної труби автомобіля з концентрацією димності X 1 , фіксується  результат вимірювання N2  K X1  X0 сумарної 45 дії концентрації X1  - рівень ослаблення світлового потоку за рахунок димності відпрацьованого газу дизельного двигуна і калібрувального оптичного фільтра X 0 , далі визначають концентрацію X 1 димності по розрахунковій формулі: 2 UA 110167 C2 X1  N2  N1   X0 . N1 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3