Бесконтактный датчик мутности жидких сред с многоэлементным кольцевым фотодетектором для систем управления технологическими процессами

• Автор: Дмитриев, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПОТОЧНЫЙ НЕФЕЛОМЕТР КАК СРЕДСТВО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖИДКИХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ В СОСТАВЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

1.1. Измерение концентрации ЖДС

1.1.1. Необходимость измерений концентрации

1.1.2. Классификация известных методов измерения концентрации ЖДС

1.1.3. Фотометрические методы

1.2. Датчик мутности в составе систем управления технологическими процессами

1.3. Проблемы эксплуатации нефелометрических и турбидиметрических датчиков и возможные пути их решения
1.3.1. Типичные проблемы, возникающие при эксплуатации мутномеров
1.3.2. Возможные пути повышения метрологической надежности мутномеров
1.3.3. Бесконтактные струйные нефелометры
1.4. Современные промышленные бесконтактные струйные нефелометры
1.4.1. Комплекс - анализатор мутности DWA-3000A-TBD
1.4.2. Мутномер Aquascat фирмы Sigrist Photometer
1.4.3. Комплекс GLI International Steady Stream
1.4.4. Нефелометр FilterTrak фирмы HACH
Результаты и выводы по главе 1. Постановка задачи

Глава 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ БЕСКОНТАКТНЫХ СТРУЙНЫХ НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ
2.1. Особенности эксплуатации бесконтактных струйных нефелометрических датчиков
2.1.1. Установка датчиков
2.1.2. Деаэрация
2.1.3. Допустимый расход жидкости и обеспечение ламинарного течения струи
2.1.4. Проблемы эксплуатации в зимних условиях
2.2. Конструкция нефелометрического датчика с кольцевом фотодетектором, системой термостатирования и карданным подвесом
2.3. Измерительный тракт нефелометрического датчика. Калибровочная характеристика
2.4. Алгоритм работы нефелометрического датчика
Результаты и выводы по главе
Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВЛИЯНИЯ ДЕВИАЦИИ СТРУИ В БЕСКОНТАКТНОМ СТРУЙНОМ НЕФЕЛОМЕТРЕ
3.1. Общие замечания о влиянии отклонений струи в струйных датчиках мутности на результаты измерений
3.2. Математическая модель зависимости выходного сигнала кольцевого фотодетектора от параметров отклонения струи
3.3. Методы нейтрализации влияния девиаций струи на результат измерений

3.3.1. Метод прямого суммирования сигналов фотоприемников (метод 1)
3.3.2. Метод с дополнительным нелинейным
преобразованием сигналов фотоприемников перед их суммированием (метод 2)
3.3.3. Метод с вычислением поправочного
коэффициента (метод 3)
3.3.3.1. Описание метода
3.3.3.2. Расчет погрешностей метода с вычислением поправочного
коэффициента
3.3.3.3. Использование метода с вычислением поправочного коэффициента для кольцевого фотодетектора с восемью фотоприемниками
3.3.4. Сравнение эффективности методов нейтрализации влияния девиаций струи
Результаты и выводы по главе
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЕСКОНТАКТНОГО СТРУЙНОГО НЕФЕЛОМЕТРА С МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМ КОЛЬЦЕВЫМ ФОТО ДЕТЕКТОРОМ
4.1. Цели проведения экспериментов
4.2. Описание лабораторной установки
4.3. Описание проведенных опытов
4.3.1. Подготовка к опытам. Измерение показаний лабораторной установки
4.3.2. Анализ результатов опытов. Сравнение с теоретическими данными
4.3.3. Проверка адекватности математической модели

Автор патента сообщает, что наличие двух фотоприемников необходимо для фиксирования различных значений интенсивности света на разных расстояниях от места вхождения света в жидкость. Как показали лабораторные испытания, эти два значения различаются очень мало для светлых жидкостей (менее 0,5% при мутности 100 ЕМФ).
Преимущества этой модели над контактными системами измерений: более высокая точность, увеличенный межрегламентный ресурс, возможность непрерывного ведения наблюдений (проточная конструкция), возможность использования монохроматического света в различных диапазонах, простота конструкции и оптики (отсутствие сложных оптических траекторий и дорогих линз, зеркал и т.д.).