УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения уровня дымности отработавших газов дизелей оптическими методами, и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания.
Известна оптическая система многократного отражения Чернина, содержащая противолежащие группы зеркал, первая из которых примыкает к входной и выходной щелям, а вторая выполнена из двух вогнутых зеркал, с целью увеличения светосилы первая группа зеркал выполнена из двух зеркал с размещением одной из щелей между ними, а расстояние между противолежащими группами зеркал и фокусное расстояние второго зеркала второй группы в 1,5 раза больше фокусного расстояния первого зеркала этой группы [авторское свидетельство СССР № 798678 МПК G02B 17/06, G01J 3/02, опубликовано 23.01.81, автор С.М. Чернин «Оптическая система многократного отражения Чернина»]
Недостатками данного изобретения являются низкая точность измерения уровня ввиду недостаточности светосилы пучка световых лучей, особенно для случаев, когда требуется подвергнуть исследованию объекты с большой длиной оптического пути.
Известно устройство для измерения уровня дымности отработавших газов дизелей, содержащее источник света, кювету с фланцами, закрытую с торцов оптически прозрачными пластинами, оптически сопряженные источник и приемник света, расположенные по торцам кюветы, нагревательные элементы, выполненные в виде пленки диоксида олова, нанесенной на внешние поверхности пластин. [патент РФ № 2112960 МПК G01N 21/85, опубликован 10.06.1998 г., авторы Бестаев М.В., Томаев В.В., Гацоев К.А. «Устройство для измерения уровня дымности отработавших газов дизелей].
Недостатками данного изобретения является низкая точность измерения уровня при больших затратах времени ввиду низкой светосилы пучка световых лучей.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение точности измерения уровня дымности отработавших газов за счет повышения светосилы.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения уровня дымности отработавших газов дизелей, содержащее кювету с фланцами, закрытую с торцов оптически прозрачными пластинами, оптически сопряженные источник и приемник света, расположенные по торцам кюветы, нагревательные элементы, введена многоходовая оптическая система зеркал, которая выполнена в виде двух групп зеркал четного количества и зеркал (К) с количеством ходов пучка световых лучей К+1, расположенных с внешней стороны на оптически прозрачных пластинах, а оси оптически сопряженных источника и приемника света расположены под углом α к геометрической оси устройства, разнесены на расстояние Н и сопряжены через многоходовую оптическую систему зеркал, причем угол α определяется из соотношения ,
где  - расстояние между центрами соседних зеркал;
h - расстояние между торцами оптически прозрачных пластин с внешней стороны,
а расстояние между оптическими осями Н излучателя и приемника света определяется из выражения ,
где К - четное количество зеркал.
α
Расположение оптически сопряженных источника и приемника света под углом  к геометрической оси устройства и разнесение их осей на расстояние Н, а также сопряжение осей через многоходовую оптическую систему зеркал, выполненную в виде двух групп зеркал, позволяет упростить юстировку, повысить точность результатов измерения уровня дымности за счет многократного увеличения фактической измерительной базы устройства на величину .
Тангенс угла α определяется из треугольника, образованного расстоянием между центрами соседних зеркал и расстоянием между торцами оптически прозрачных пластин с внешней стороны.
На фигуре изображена схема устройства по измерению дымности отработавших газов дизелей.
Устройство состоит из кюветы - 1, фланцев - 2, прозрачных пластин - 3, нагревательных элементов из слоев диоксида олова - 4, токопроводящих контактов - 5, источника света - 6, корпуса источника света - 7, пучка световых лучей - 8, фотоэлемента приемника света - 9, нагревателя - 10, трубопровода - 11, обратного клапана - 12, трубопровода от регулируемого вентиля - 13, регулируемого вентиля - 14, приемного зонда от объекта испытания - 15, зеркал - 16, термопары с милливольтметром - 17, трубопровода к обратному клапану - 18, обратного клапана - 19.
Устройство работает следующим образом.
Измерение дымности этим устройством осуществляется путем сравнения силы тока, генерируемого фотоэлементом 9 под действием пучка световых лучей 8, проходящего через кювету 1, которая с помощью нагревателя 10 по трубопроводу 11 через обратный клапан 12 первоначально продувается и заполняется чистым воздухом, и силы тока фотоэлемента 9 от того же пучка света, ослабленного при его прохождении через кювету 1 после ее заполнения отработавшими газами. Величина ослабления пучка света 8 при его прохождении через кювету увеличивается пропорционально количеству измерительных ходов пучка световых лучей 8. Количество ходов, угол α и расстояние Н выбираются из требуемой точности измерения уровня дымности устройством. При продувке и заполнении кюветы 1 чистым воздухом регулируемый вентиль 14 закрыт. После просвечивания чистого воздуха (установки стрелки прибора на отметку "Ноль") нагнетатель выключается, открывается вентиль 14 и через приемный зонд от объекта испытания 15 кювета 1 по трубопроводу 13 заполняется отработанными газами.
Источник света 6, размещенный в корпусе 7, формирует в процессе работы пучок световых лучей 8, который многократно отражается от зеркал 16, и принимается фотоэлементом приемника света 9.
Устройство формирует в процессе работы тепловой поток, который формируется на фланцах 2 нагревательными элементами из слоев диоксида олова 4 на поверхности оптически прозрачных пластин 3 и постоянно направленный навстречу отработавшим газам, заполняющим кювету 1, исключая осаждение продуктов неполного сгорания на прозрачных пластинах. Оптически прозрачные пластины с внешней стороны покрыты прозрачными слоями диоксида олова, служащими электрическими нагревательными элементами 4, на которые нанесены токопроводящие контакты 5 из проводящей серебряной пасты. С атмосферой кювета 1 соединена трубопроводом 18, снабженным обратным клапаном 19, который поддерживает необходимое давление в кювете 1. Для замера температуры устройство оборудовано термопарой с милливольтметром 17.
Устройство дает возможность уменьшения оптической длины между источником света и фотоэлементом, также возможность выбора количеств ходов, угла α, расстояния Н исходя из требуемой точности измерения уровня дымности.
Предлагаемое устройство повышает точность измерения уровня дымности отработавших газов в (К+1) раз за счет повышения светосилы пучка световых лучей, упрощает юстировку.