ДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВОК ДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДЫ

Датчик интенсивности ультрафиолетового излучения для установок
дезинфекции воды
Изобретение относится к области измерения интенсивности УФ излучения и может быть использовано для измерения и контроля интенсивности излучения источников УФ ба терицидного диапазона, применяемых в установках для дезинфекции воды.
Известно, что бактерицидным действием обладает УФ излучение на длине волны 240-280 нм. Эффективность воздействия УФ излучения на микроорганизмы определяется его интенсивностью, а также временем облучения. Доза облучения определяется произведением этих величин и является мерой бактерицидной энергии, получаемой микроорганизмами, содержащимися в воде в процессе дезинфекции. Доза облучения является важнейшим параметром, определяющим эффективность работы установки и должна быть не ниже требуемого значения, необходимого для надежной дезинфекции воды. При загрязнении кварцевых чехлов бактерицидных ламп или при резком ухудшении качества воды, происходит снижение интенсивности УФ излучения и, следовательно, требуемой дозы облучения. Датчик интенсивности УФ излучения предназначен для контроля за дозой облучения в процессе дезинфекции воды в соответствующей установке. Сигнал с фотоприемника датчика, поступает в блок обработки сигнала, где он преобразуется, анализируется и в соответствии с которым контролируется доза облучения. При значении дозы ниже установленного уровня подается
ilni Il№t BBlli mmiii ,- ,.- - - МКИ: C02F 1/32 G01J 1/42
звуковой или световой сигнал, по которому происходит перекрытие потока воды.
Известен датчик для измерения интенсивности УФ излучения, применяемый в установках для очистки воды (патент Германии DE 3902028, G01J1/42, 1989г.), содержащий полый цилиндрический корпус, на части которого выполнена резьба и снабженный контргайкой, выполненной с возможностью перемещения. Внутри корпуса датчика размещен фотоприемник, представляющий собой вакуумный фотоэлемент с фотокатодом на основе теллурида цезия и связанный посредством электрического соединения с электрическими контактами патрона, вставленного в цоколь, закрывающего корпус с противоположной стороны и закрепленного винтами. Во входном для излучения торце корпуса перед фотоприемником размещены тонированное расоеивающее кварцевое стекло, кольцевая прокладка, перфорированный диск, вставленный в уплотнительное кольцо и имеющий отверстия. Фотоприемник соединен с калибровочным резистором, электрически подсоединенным проводниками к цоколю, посредством которого датчик связан с блоком обработки сигнала и индикации.
Недостатком прототипа является его громоздкость и невысокие эксплуатационные показатели: недостаточная надежность, офаниченность диапазона принимаемых сигналов интенсивности, недолговечность, конструкции, а также подверженность быстрому загрязнению, приводящему к искажению контролируемого сигнала.
Технический результат, обеспечиваемый за счет предлагаемой конструкции датчика УФ излучения, заключается в компактности конструкции.
улучшении эксплуатационных показателей датчика и повышении достоверности контроля.
Патентуемый датчик интенсивности УФ излучения включает в себя полый цилиндрический корпус, входной торец которого закрыт защитным кварцевым стеклом, вставленным в уплотнительное кольцо, а противоположный торец крышкой с установленным на ней разъемом с электрическими контактами и закрепленной на корпусе с помощью крепежа, фотоприемник, размещенный внутри корпуса напротив защитного кварцевого стекла и электрически связанный с контактами разъема, соединенными с блоком обработки сигнала. Согласно изобретению блок обработки сигнала размещен внутри корпуса датчика на печатной плате. Защитное кварцевое стекло выполнено выпуклым. В качестве фотоприемника используется фотодиод на основе карбида кремния. Внутри корпуса датчика помещен металлический стакан, а фотоприемник установлен е прорези металлического стакана. Между защитным кварцевым стеклом и корпусом дополнительно установлень уплотнительные прокладки.
Вышеперечисленные признаки являются существенными, так как именно их наличие обеспечивает указаннь1й технический результат:
компактность конструкции датчика достигается за счет размещения блока обработки сигнала и его электрической схемы на печатной плате непосредственно в корпусе датчика;
выпуклая форма защитного стекла датчика обеспечивает низкий уровень загрязнения и не вызывает искажение контролируемого сигнала;
использование в качестве фотоприемника фотодиода на основе SiC (карбида кремния) обеспечивает селектиеность сигнала в диапазоне 220280 нм. Спектральная чувствительность фотодиода SiC находится в пределах 200-400нм. Бактерицидные лампы, применяемые в установках УФ дезинфекции воды, для которых и разработан датчик, имеют максимум излучения в области бактерицидного спектра (220-280нм). Поэтому в условиях применения датчика сигнал с фотодиода без применения какихлибо фильтров пропорционален интенсивности излучения с длинами волн 220-280 нм с точностью не мене© 98%.;
наличие металлического стакана обеспечивает защиту электрических элементов платы от УФ излучения;
предлагаемый датчик имеет более высокую влагостойкость, так как дополнительно снабжен уплотнительными кольцами, обеспечивающими герметичность корпуса со стороны воды
На рисунке представлен общий вид датчика интенсивности УФ излучения, где указаны: печатная плата 1, корпус 2, крышка 3, гайка накидная 4, герметик 5, защитное кварцевое стекло 6, металлический стакан 7, кольцо пружинное 8, уплотнительные прокпадки 9, разъелл 10 о электрическими контактами, фотоприемник 11.
Предложенный датчик интенсивности УФ излучения бактерицидного диапазона имеет полый цилиндрический корпус 2, изготовленный из латуни. В один из торцов корпуса эставлен защитный металлический стакан 7, имеющий прорезь для размещения фотоприемника 11 и предназначенный для предохранения элементов печатной платы от воздействия УФ излучения. Между стаканом и корпусом датчика имеютой резиновые уплотнительные кольцевые прокладки 9 для герметизации и влагозащиты печатной платы 1. Корпус и стакан дополнительно закрыты защитным стеклом 6, выполненным
из пропускающего УФ излучение материала - кварца. К противоположному торцу корпуса посредством винтов крепится крышка 3, на внутренней стороне которой установлена печатная плата с размещенными на ней элементами электрической схемы блока обработки сигнала и фотоприемником 11, а с внешней стороны закреплен электрический разъем 10с контактами для связи датчика с пультом управления и сигнализации. На крышку нанесен слой герметика 5, предохраняющий датчик от попадания брызг внутрь корпуса. Корпус датчика снабжен накидной гайкой 4, выполеннной с возможностью перемещения и предназначенной для фепления датчика к корпусу установки и пружинным кольцом 8 для ее фиксации.
Алгоритм работы датчика основан на цветовой индикации. Если интенсивность излучения вь1ще минимально допустимой более чем на 20%, горит светодиод зеленого цвета, что свидетельствует о нормальной работе установки. При интенсивности излучения выше минимально допустимой менее чем на 20% мигает предупредительный желтый светодиод. В том случае, если интенсивность излучения ниже минимально допустимой мигает желтый и горит красный аварийный светодиод.