Анализ известных моделей волоконно-оптических датчиков и турбидиметров

Рисунок 1.6 - Рефрактометры лабораторный и портативные

Однако моделирование информационных процессов рефрактометрии для многокомпонентных смесей и растворов представляет определенные трудности.

Поляриметры (рисунок 1.7), основанные на принципах измерения оптической активности веществ, используются для определения концентрации и идентификации исследуемых сред.

Рисунок 1.7 - Поляриметры

Спектральная фотометрия основывается на функциональной зависимости излучаемого или трансформируемого средой оптического излучения от состояния этой среды. По потоку излучения, испускаемого или поглощаемого средой, оценивается количество, размеры и концентрация частиц в мутной среде. Спектрофотометры позволяют обнаружить вещество по спектру поглощения, а также идентифицировать посторонние включения различию их спектров поглощения в заданной области длин волн.

Для непрерывных измерений концентрации мелкодисперсных сред, содержание твердых частиц в которых составляет 100 мг/л и менее, наиболее эффективны и перспективны оптические концентратомеры. Воспринимающие рассеянное дисперсной средой в боковом направлении - нефелометры или прошедшего через нее излучения - турбидиметры.

В нефелометрах (рисунок 1.8) используется зависимость информативного излучения рассеяния от определенного угла к направлению потока воздействующего излучения. На этой основе строятся информационно-измерительные приборы для определения мутности, а также концентрации и распределения частиц. По всей природе нефелометры являются средствами относительных измерений, что требует наличия определенных эталонов (стандартов) мутности. Эти стандарты по форме, размерам и распределению частиц, а также по коэффициенту преломления должны строго согласовываться с характеристиками контролируемой жидкости.

Рисунок 1.8 - Нефелометры

На зависимости коэффициента рассеяния от размеров, формы, числа частиц и от разности коэффициентов преломления среды и частиц основывается оптический метод измерения мутности - турбидиметрический. Сущность метода состоит в следующем: если через мутную среду пропускать световой поток, то часть света рассеивается взвешенными частицами и чем выше концентрация взвеси в контролируемой среде, тем большая часть света его рассеивается. При этом, мерой концентрации взвешенных частиц является ослабление интенсивности прошедшего через слой контролируемой среды светового потока.

, (1.2.1)

где Фо - воздействующий световой поток

Для контроля концентрации дисперсной среды (нерастворенных взвешенных частиц) в жидкостях данный метод применяется довольно широко. Турбидиметры широко применяются для контроля мутности, являющейся комплексной характеристикой содержания твердой фазы средой. Диапазон измерения прибора позволяет работать со средами от низкой до высокой степени мутности.

Выше рассмотренные оптические концентратомеры имеют определенные ограничения в применении при исследовании дисперсных сред, а именно: невозможность учета эффекта многократного рассеивания, необходимость многократного разведения пробы перед измерением, сложность и длительность процесса пробоподготовки, что приводит к необратимым изменениям пробы, длительность и сложность контрольно-измерительного процесса. Учитывая, что исследуемые дисперсные системы относятся к быстро переменным термодинамическим системам, необходимо, чтобы измерительная система воспринимала количественную измерительную информацию непосредственно от объекта измерения в режиме реального времени.

Статья в тему

Трехзвенный Г-образный фильтр верхних частот
Рис. 1 Электрическая принципиальная схема Задание: Расчет АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики трехзвенного Г-образного фильтра. Варианты: С [мкФ] R [кОм] Вариант С [мкФ] R [кОм] 1 ...