Таким образом, многоканальный геофизический регистратор является универсальным инструментом для геофизической разведки, мониторинга геодинамической активности Земной коры и научных исследований в области наук о Земле.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воробьев А. А. О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геология и геофизика. — 1970. — № 12. — С. 3—13.
2. Воробьев А. А. Тектоноэлектричес-кие явления и возникновение естественного импульсного электромагнитного поля Земли — ЕИЭМПЗ. — Томск, 1979. — 585 с. — Рукопись представлена Томским политехническим институтом. Деп. в ВИНИТИ: Ч. 1. — № 4296-79. — 202 с.; Ч. 2. —
№ 4297-79. — 149 с.; Ч. 3. — № 380-80. — 243 с.
3. Малышков Ю. П., Малышков С. Ю. Периодические вариации геофизических полей и сейсмичности, их возможная связь с движением ядра земли // Геология и геофизика. — 2009. — № 2. — С. 152—172.
4. Гордеев В. Ф., Малышков Ю. П., Шталин С. Г. и др. Мониторинг напряженно-деформированного состояния оползневого склона по параметрам радиошумов системой АСК-ГП // Конгресс "Гео-Си-бирь-2010". — Т. 1, ч. 2. — С. 8—12.
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН.
Сергей Георгиевич Шталин — вед. элект-роник;
® (83822) 49-25-91
E-mail: sersh@imces.ru
Василий Федорович Гордеев — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник;
® (83822) 49-25-91
E-mail: gordeev@imces.ru
Сергей Юрьевич Малышков — научн. сотрудник;
® (83822) 49-25-91
E-mail: msergey@imces.ru
Виталий Игорьевич Поливач — мл. научн. сотрудник;
® (83822) 49-25-91
E-mail: polivach@imces.ru
Юрий Петрович Малышков — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник.
® (83822) 49-25-91
E-mail: malyshkov@imces.ru □
УДК 621.365.2
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МНОГОПАРАМЕТРОВЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОЛОРИМЕТР
Е. Ю. Кутенкова
Рассмотрена новая конструкция оптоэлектронного многопараметрового колориметра, отличительными особенностями которого является стационарное выполнение кюветы, когда она может устанавливаться в ходе технологического процесса перекачки жидкости, а также наличие (п + 1) оптопар, позволяющее контролировать наличие п компонентов в составе жидкостей.
Ключевые слова: лазерный диод, фотоприемник, оптопара, кварцевая кювета, полупрозрачные жидкости, сумматор, блок обработки фотоэлектрического сигнала, измерительный прибор.
Фотоколориметрический метод анализа — один из самых распространенных методов физико-химического анализа, который применяется на предприятиях водоснабжения, в металлургической, химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в медицине и других областях народного хозяйства.
Фотоколориметры предназначены для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности жидких сред, а также для измерения скорости изменения оптической плотности вещества в потоке и определения концентрации веществ в полупрозрачных жидкостях.
Фотоколориметры могут решать широкий спектр задач и применяются для:
— быстрой проверки уровня концентрации и загрязнения полупрозрачных жидкостей;
— определения соответствия продукта определенным целям использования;
— контроля физико-химического состояния используемого продукта;
— контроля состояния процесса переработки полупрозрачных жидкостей;
— входного контроля поступающих полупрозрачных жидкостей;
— лабораторного контроля качества полупрозрачных жидкостей;
— определения стадии переработки полупрозрачных жидкостей;
— обеспечения обратной связи для контроля и оптимизации производства;
— определения подлинности и состава готовых лекарственных препаратов и сырья, контроля качества пищевых продуктов и пр.;
— для анализа и идентификации различных веществ в промышленности;
— в криминалистическом, судебно-медицинском и биоклиническом анализе состава крови, мочи, желудочного сока и др.
В большинстве применяемых в настоящее время приборов используют дифференциальный метод измерения светопоглощения, при этом необходимы образцовые средства, в качестве которых могут быть светофильтры из цветных стекол или подобранные по равноценной спектральной характеристике жидкости. Отношение оптической плотности контролируемого продукта к оптической плотности образцового средства измеряют при помощи оптической системы с электрической компенсацией. Пропорционально изменению отношения оптических плотностей изменяется выходное напряжение, подаваемое на регистрирующий прибор [1].
Главными недостатками данных устройств, кроме необходимости наличия образцов, являются сложность конструкции, низкая чувствительность и неточность, возникающие из-за несовершенства кюветы и кювето-держателя, когда для каждого последующего анализа необходимо извлекать кювету из прибора, заполнять ее очередной пробой, мыть и протирать оптические поверхности кювет от потеков исследуемой жидкости.
В работах [2, 3] предлагалась конструкция колориметра, кювета которого в отличие от уже существующих конструкций, выполнена стационарно в виде прозрачной линзы-шара, внутри которой сделана полость в виде цилиндра, а в центр цилиндра может устанавливаться цилиндрическая или призменная серебряная отражающая поверхность. В данном случае использовался четырехгранный стержень с отражающими поверхностями. Сложность изготовления линзы-шара, особенно полированной поверхности центрального отверстия, является существенным недостатком колориметра.
Рассматриваемый в данной статье оптоэлектрон-ный многопараметровый колориметр (см. рисунок) гораздо проще изготовить, так как кварцевая кювета состоит из двух полуцилиндрических трубок 15, между которыми приклеивается плоское зеркало с двухсторонним отражением 8. К кювете присоединяется стеклянная градуированная воронка 18, куда заливается контролируемая жидкость 9. Снизу полость может перекрываться краном 19. Вся конструкция помещена в корпус 20. Устройство можно установить на линии технологического процесса, т. е. контролировать жидкости (соки, напитки, пиво и т. д.), протекающие через трубу по стрелке, указанной на рисунке.
В состав оптоэлектронного многопараметрового колориметра входит задающий генератор 1 (источник импульсного питания), коммутатор 2, опорный лазерный диод 3, измерительные лазерные диоды 4—7, ..., (п — 1)из, пиз, измерительные фотоприемники 11—14, ..., (п — 1)пр, ппр, блок обработки фотоэлектрического сигнала (БОФС) 16, регистрирующий прибор 17 (например ЭВМ).
Устройство работает следующим образом. При включении задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы 8... 10 Гц. Разделенные импульсы через коммутатор-переключатель оптронов 2 подаются попеременно на лазерные диоды 4—7, ..., (п — 1)из, пиз,
которые имеют определенные спектральные характеристики, соответствующие спектральным характеристикам п компонентов (параметров), содержащихся в полупрозрачных жидкостях. При этом оптопары могут включаться последовательно. Лазерный диод 3 и измерительный фотоприемник 10 образуют опорную опто-пару, предназначенную для того, чтобы сравнивать измерительные сигналы с сигналом опорного канала и обеспечивать достоверность результатов измерения.
При заполнении цилиндрического отверстия кюветы 15 контролируемой жидкостью 9 она облучается ла-
Оптоэлектронный многопараметровый колориметр:
а — конструкция датчика; б — схема работы датчика
38
вепвогв & Эувгетв • № 4.2012
зерными диодами. В первом положении переключателя 2 поток излучения лазерного диода 4 фокусируется, проходит через контролируемую жидкость 9, отражается от одной из двух поверхностей плоского зеркала 8, и вновь проходя через контролируемый образец 9, попадает на измерительный фотоприемник 11. Затем сигналы поступают в БОФС 16, где определяется отношение сигналов этого измерительного потока и компенсационного (от диода 3 и измерительного фотоприемника 10). Во втором положении переключателя 2 подключается вторая оптопара, процесс измерения повторяется, и так далее для остальных оптопар.
Полученный сигнал отношения пропорционален величине коэффициента пропускания и оптической плотности жидких сред или прозрачных твердых тел. С помощью колориметра можно также определять наличие и концентрации веществ (параметров) в растворе. Для этого необходимо иметь предварительно определенные градуировочные характеристики. Результаты подаются на измерительный прибор или ЭВМ 17, по показанию которого судят о параметрах жидких сред. ЭВМ обеспечивает автоматическое выполнение аналого-цифровых измерительных преобразований, вычислительных процедур, выдачу полученной информации, формирование командной и другой служебной информации, необходимой для функционирования оптоэлектронных многофункциональных автоматических контрольно-измерительных систем.
Предлагаемое устройство повышает точность проводимых измерений благодаря двукратному прохождению излучения через исследуемый объект и стационарному расположению кюветы, через которую пропускается жидкость.
Колориметр рекомендуется встраивать в технологический процесс для контроля параметров получаемых полупрозрачных жидкостей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ермолов И. Н. Неразрушающий контроль: Справочник. В 7-ми т. / Под ред. В. В. Клюева. Т. 6. Магнитные методы контроля, Оптический контроль, Радиоволновый контроль. — М.: Машиностроение, 2004.
2. Пат. 2413201 РФ, МПК51 G01N 21/03. Оптоэлектронный фотоколориметр / Б. Н. Рахимов, О. К. Ушаков, Е. Ю. Ку-тенкова, Т. В. Ларина // Бюл. — 2011. — № 6.
3. Рахимов Б. Н, Ушаков О. К., Кутенкова Е. Ю, Ларина Т. В. Оптоэлектронный автоматический колориметр // Приборы и техника эксперимента. — 2011. — № 5. — С. 161—162.
Елена Юрьевна Кутенкова — доцент кафедры технологии оптического производства Института оптики и оптических технологий Сибирской государственной геодезической академии.
® (383) 361-07-79
Е-таП: kutenkova.elena@yandex.ru □
УДК 624.21
СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ ПРОГИБОВ И КОЛЕБАНИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
В. Ф. Гордеев, С. Ю. Малышков, С. Г. Шталин, В. И. Поливач, В. И. Галкин
Приведено описание многоканальной измерительной системы измерения вертикальных перемещений пролетных строений при статических и динамических наг
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.