ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ

Полезная модель относится к горному делу, а именно к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована для определения концентрации взвешенных частиц в шахтной атмосфере.
Известен пылемер, в основу работы которого положен объемно-денситометрический метод измерения (авторское свидетельство СССР №208327, кл. G01 №15/02, опубликовано в 1968 г.). Известный пылемер содержит корпус, в котором помещены источник и приемник света, вторичный прибор, фильтрованная лента с защитной пленкой, классификатор пыли и насосное устройство.
Принцип действия известного устройства заключается в том, что запыленный воздух с помощью насосного устройства пропускают через фильтрованную ленту, где происходит осаждение частиц пыли, а о запыленности воздуха судят по светопоглощающей способности пятна пыли на ленте.
Основным недостатком известного устройства является низкая точность измерения (±15%), т.к. на получаемый результат существенное влияние оказывают такие факторы, как петрографический состав пыли, влажность и зольность ее.
Известно устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке, содержащее измерительную камеру, ловушки инфракрасного излучения, приемники рассеянного света, микропроцессор и блок инфракрасных излучателей, установленных с возможностью последовательного включения или отключения каждого из них в пределах диапазона измерения, причем излучатели имеют длину волны 930-950 нм и установлены под углами от 50 до 70° к оптической оси приемника (патент РФ на ПМ №61883, кл. G01 № 15/02, дата подачи заявки 13.11.2006 г.,
3
опубликована в 2007 г., бюллетень №7). Устройство обеспечивает диапазон измерений концентрации пыли в пределах 0-2000 мг/м и по крупности измеряемых частиц -0,1÷100 мкм, при этом точность измерения составляет до 2,5%. Опыт работы с известным устройством показал, что оно требует значительных затрат энергии и времени на переключение излучателей и их настройку на требуемый диапазон измерений. Даже при обычном режиме работы, т.е. когда не требуется разделение пыли по дисперсному составу, затраты энергии и времени остаются большими, что дало предпосылки провести доработку прибора. Вместе с тем, опыт эксплуатации показал, что выбранное направление по созданию измерителя концентрации пыли на основе контроля по рассеянному излучению является перспективным.
Техническим результатом полезной модели является снижение затрат энергии на выполнение измерений концентрации пыли в атмосфере горных предприятий и упрощение настройки и эксплуатации устройства.
Предложен датчик для измерения концентрации пыли, содержащий инфракрасный излучатель с оптическими приемниками, ловушку и вычислительное устройство.
Отличием является то, что датчик содержит оптические приемники отраженного и ослабленного излучения, расположенные в одной плоскости с излучателем, при этом их оптические оси расположены, соответственно, под углами 25° и 205° к оптической оси излучателя.
За счет предложенной конструкции датчик дает возможность снизить расход энергии на выполнение измерения концентрации пыли в потоке воздуха на 15÷18% с затратой времени на измерение 3-5 сек, что в 2,5 раза меньше, чем в известном приборе, принятом за прототип. Кроме того, контроль с учетом отраженного и ослабленного излучения позволяет повысить надежность и достоверность замера, причем разница между текущим и контрольным замерами не превышает 0,2-0,5%.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная оптическая схема, а на фиг.2 - общий вид датчика.
Датчик предназначен для использования как в измерительных приборах стационарного типа, в переносных приборах для замера общей концентрации пыли в шахтных условиях, а также и для замера содержания в воздухе частиц пыли определенной дисперсности.
Датчик содержит инфракрасный излучатель 1 и расположенные с ним в одной плоскости оптический приемник 2 отраженного излучения, установленный к оптической оси излучателя под углом 25°, и оптический приемник 3 ослабленного излучения, установленный к оптической оси излучателя под углом 205°. Инфракрасный излучатель имеет известную ловушку 4 для поглощения инфракрасного излучения, для чего ее внутренняя поверхность покрыта специальным составом, исключающим отражательную способность.
Датчик помещен в корпус 5 и имеет вычислительное устройство 6, выдающее показания на индикатор (не показан), расположенный в стационарном или переносном приборе. Поток запыленного воздуха под действием депрессии поступает в измерительную камеру 7 датчика, где на него воздействует инфракрасное излучение с волной 940 мм от излучателя 1. Часть этого излучения отражается от витающих частиц пыли, содержащихся в воздухе и попадает в оптический приемник 2, установленный под углом 25° к оптической оси излучателя, а вторая его часть, ослабленная в результате взаимодействия с частицами пыли, улавливается оптическим приемником 3, установленным под углом 205° к оптической оси излучателя. Остальная часть излучения, не встретившая частицы пыли, проходит в ловушку 4 (световой лабиринт) и гасится. Электрические сигналы от оптических приемников 2 и 3 поступают в вычислительное устройство 6, где происходит обработка их с последующей выдачей результатов на индикатор. Расположение приемников в одной плоскости с излучателем и под углами 25° и 205° к его оси обеспечивает полное улавливание отраженного и ослабленного излучения и при уменьшении или увеличении этих углов повышается разница между текущим и контрольным измерениями. Соотношение ослабленного и
отраженного излучений дает в вычислительное устройство информацию о дисперсном составе пыли в заданном диапазоне.
Основными преимуществами полезной модели является снижение потребления энергии и упрощение настройки в процессе эксплуатации датчика за счет наличия только одного излучателя и установки оптических приемников под заданными углами к оптической оси излучателя.