УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ В ОТКРЫТЫХ ВОДНЫХ ПОТОКАХ

Настоящее устройство относится к области гидрометрии и предназначено для автоматического определения расхода взвешенных частиц.
Следует отметить следующие документы-аналоги.
Ближайшим аналогом устройства являются нефелометр и турбидиметр. Принцип действия нефелометра основан на измерении интенсивности отраженного и рассеянного света.
Принцип действия турбидиметра основан на поглощении (ослаблении интенсивности) светового потока взвешенными частицами (в книге «Автоматические приборы для измерения концентрации суспензии»).
Недостатком аналогов являются невозможность автоматического измерения расхода движимых потоком взвешенных частиц.
Предлагаемое техническое решение этого недостатка не имеет, поскольку на базе нефелометра и турбидиметра реализован корреляционный измеритель скорости потока, позволяющий определять расход взвешенных частиц.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству (прототипом), является устройство (патент Франции №1396653, 1965 год, книга «Автоматические приборы для измерения концентрации суспензии»), суть которого заключается в измерении интенсивности рассеянного взвешенными частицами под двумя разными углами света. Основными недостатками прототипа являются отсутствие измерителя скорости потока (расход взвешенных частиц) и более низкая чувствительность, чем у нефелометра. В предлагаемом нами устройстве эти недостатки устранены. Расход взвешенных частиц измеряется корреляционным расходомером, реализованным на базе нефелометра и турбидиметра, высокая чувствительность достигается благодаря входящему в состав устройства нефелометра.
Технический результат заключается в обеспечении автоматизации определения расхода взвешенных частиц в водных потоках. Технический результат достигается за счет объедения в одном устройстве нефелометра, турбидиметнра и измерителя скорости с возможностью дистанционной передачи информации. Вычисление скорости потока осуществляется путем определения временного сдвига для корреляционной функции между сигналами нефелометра и турбидиметра.
С целью автоматизации определения расхода взвешенных частиц в водном потоке предлагаемое устройство содержит корреляционный измеритель скорости потока, нефелометр, турбидиметр, устройство обработки и дистанционной передачи информации на устройство вторичной обработки.
Устройство расположено в плавающей репрезентативной точке потока в смысле концентрации взвешенных частиц, при этом изменение положения репрезентативной точки отслеживается механическим устройством.
На фигуре представлена структурная схема заявляемого устройства.
1 - ИП - источник питания,
2 - ИИ - источник излучения,
3 - ТД - турбидиметр,
4 - НФ - нефелометр,
5, 6, 7 - КЛ1, КЛ2, КЛ3 - коллиматорные линзы,
8 - ФЛ - фокусирующая линза,
9, 10 - ПЭ1, ПЭ2 - приемные элементы,
11 - БРЗ - блок-регулятор задержки,
12 - УЛЗ - устройство управления линией задержки,
13 - коррелятор,
14 - ВСП - вычислитель скорости потока,
15 - ИМКФ - индикатор максимума корреляционной функции,
16 - УОСТД - устройство обработки сигнала от турбидиметра,
17 - УОСНФ - устройство обработки сигнала от нефелометра,
18 - ПДИС - передатчик измерительного сигнала,
19 - ПМИС - приемник измерительного сигнала,
20 - бВОИС - блок вторичной обработки измерительных сигналов
Прибор работает следующим образом.
Источник излучения 2, который запитывается источником питания 1, генерирует световое излучение в вводную среду с диспергируемыми в ней взвешенными частицами, при этом в среде происходит рассеяние светового потока сферической направленности, интенсивность которого зависит от концентрации суспензии.
Излучение рассеянного света попадает через систему линз 5, 6, 7, 8 на нефелометр 4 и турбидиметр 3 и затем на приемные элементы 9, 10.
Измерение скорости потока (расход взвешенных частиц) осуществляется корреляционным способом, устройство реализации которого представляет собой блок - регулятор задержки 11, в состав которого входит устройство управления линией задержки 12 сигнала нефелометра, коррелятор 13, обеспечивающий вычисление корреляционной функции между сигналами нефелометра 4 и турбидиметра 3, датчики которых разнесены на фиксированную базу.
Временная сдвижка сигнала измеряется корреляционным способом с помощью регистрации флюктуации оптической плотности среды. Индикатор максимума корреляционной функции 15, а именно ее временная сдвижка является информативным параметром при вычислении скорости потока. Вычисление происходит в блоке вычислителя скорости потока 14, который также обеспечивает передачу сигнала на удаленное расстояние.
Нефелометр 4 и турбидиметр 3 снабжены устройствами обработки сигналов 16, 17 и передатчиком измерительного сигнала 18, обеспечивающим передачу измерительной информации на удаленное расстояние. Эта информация поступает в приемник измерительного сигнала 19 и далее измерительный сигнал поступает на блок вторичной обработки измерительных сигналов 20.
Литература
1. Автоматические приборы для измерения концентрации суспензий [Текст] / В.Н. Бегунов, Ю.П. Жуков, В.Л. Зудин и др. - М.: Машиностроение, 1979. - 120 с.