RU2044306C1 - Fume meter of exhaust gases of diesel engine - Google Patents
Fume meter of exhaust gases of diesel engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2044306C1 RU2044306C1 SU5039679A RU2044306C1 RU 2044306 C1 RU2044306 C1 RU 2044306C1 SU 5039679 A SU5039679 A SU 5039679A RU 2044306 C1 RU2044306 C1 RU 2044306C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- camera
- measuring
- photodetector
- output
- control
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автохозяйствах для определения правильности регулировки системы питания автомобилей с дизельными двигателями по оптической плотности отработавших газов. The invention relates to measuring equipment and can be used in the fleet to determine the correct adjustment of the power system of cars with diesel engines according to the optical density of the exhaust gases.
Известен фотоэлектрический дымомер [1] в котором в целях обеспечения непрерывной работы устройства в условиях интенсивного воздействия загрязняющих частиц на смотровые окна, а также влияния других различных дестабилизирующих факторов на точность измерения используется двухканальное устройство два световых потока: измерительный и контрольный. A known photoelectric smoke meter [1] in which in order to ensure continuous operation of the device under the conditions of intense exposure to polluting particles on the viewing windows, as well as the influence of other various destabilizing factors on the measurement accuracy, a two-channel device uses two light fluxes: measuring and control.
Недостатком этого устройства является влияние загрязнений на результаты анализа. The disadvantage of this device is the effect of contamination on the results of the analysis.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является дымомер [2] который содержит источник света, измерительный и контрольный фотоприемники, две камеры, разделенные дымоходом и снабженные смотровыми окнами и трубками для прохода света к контрольному фотоприемнику, воздухоподводящую трубку, соединяющую камеры между собой и расположенную между источником света и контрольным фотоприемником, при этом выходы фотоприемников подключены к соответствующим входам блока сравнения, выходными сигналами которого запускаются сигнализаторы, первый из которых информирует о превышении установленной плотности дыма, а второй о недопустимом загрязнении смотровых окон. Closest to the proposed device is a smoke meter [2] which contains a light source, a measuring and control photodetector, two cameras separated by a chimney and equipped with inspection windows and tubes for the passage of light to the control photodetector, an air supply pipe connecting the cameras to each other and located between the light source and a control photodetector, while the outputs of the photodetectors are connected to the corresponding inputs of the comparison unit, the output signals of which trigger the signaling devices, first the first of which informs about the excess of the established smoke density, and the second of the unacceptable contamination of the inspection windows.
Необходимость использования двух фотоприемников приводит к тому, что из-за разброса их характеристик ухудшается точность измерения дымности, что является недостатком данного устройства. The need to use two photodetectors leads to the fact that due to the spread of their characteristics deteriorates the accuracy of the measurement of smoke, which is a disadvantage of this device.
Для устранения этого недостатка в предложенном устройстве применяют один фотоприемник, а излучение от источника света к фотоприемнику направляют с помощью оптического коммутатора либо через наклонное зеркало и первый отсек измерительной камеры, заполненной исследуемой газовой смесью, либо через второй отсек, свободный от этой смеси, а для обработки сигналов фотоприемника используют один и тот же электронный тракт, включающий усилитель, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, демультиплексор и микропроцессор. To eliminate this drawback, the proposed device uses one photodetector, and the radiation from the light source to the photodetector is sent using an optical switch either through an inclined mirror and the first compartment of the measuring chamber filled with the gas mixture under study, or through a second compartment free from this mixture, and for The signal processing of the photodetector uses the same electronic path, including an amplifier, a multiplexer, an analog-to-digital converter, a demultiplexer, and a microprocessor.
На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения дымности отработавших газов дизеля. The drawing shows a functional diagram of a device for measuring smoke exhaust gases of a diesel engine.
Устройство для измерения дымности содержит источник 1 света, формирующую оптическую систему 2, оптический коммутатор 3 с приводом 4, наклонное зеркало 5, защитные стекла 6 и 7, камеру 8, состоящую из двух отсеков 9 и 10, первый из которых измерительный, второй контрольный, в нижней 11 и верхней 12 стенках измерительного отсека выполнены отверстия 13 и 14, интерференционный фильтр 15, приемную оптическую систему 16, фотоприемник 17 с усилителем 18, датчик 19 температуры, размещенный в измерительном отсеке 9 камеры 8, усилитель 20, мультиплексор 21, аналого-цифровой преобразователь 22, демультиплексор 23, микропроцессор 24, блок 25 управления, блок 26 индикации, диффузор 27, обеспечивающий сопряжение камеры 8 с трубопроводом 28, связанным с выхлопной трубой дизеля, при этом в диффузоре 27 выполнены два отверстия 29 и 30, обеспечивающие защиту от загрязнений защитных стекол 6 и 7 с помощью засасывания из атмосферы воздуха, протекающего через отверстия 13 и 14, которые служат для прохождения светового излучения при просвечивании отработавших газов дизеля в измерительном отсеке 9 камеры 8. The device for measuring smoke contains a light source 1, forming an
Поясним работу предложенного устройства. Let us explain the operation of the proposed device.
Перед началом измерения дымности трубопровод 28 подсоединяют к выхлопной трубе дизеля. Отработавшие газы по трубопроводу 28 направляются через диффузор 27 в измерительный отсек 9 камеры 8. Температура газов в измерительном отсеке 9 камеры 8 контролируется датчиком 19 температуры. Электрический сигнал, пропорциональный температуре газов в камере, усиливается в усилителе 20 и подается на первый информационный вход мультиплексора 21. В этом режиме мультиплексор 21 обеспечивает передачу сигнала, сформированного датчиком 19 температуры, на вход аналого-цифрового преобразователя 22. Цифровой код, выработанный преобразователем 22, с помощью демультиплексора 23 подается на первый вход микропроцессора 24. В микропроцессоре 24 этот цифровой код проходит через соответствующий регистр памяти и поступает в блок 26 для индикации температуры газов. Как только температура газов будет лежать в диапазоне, необходимом для измерения дымности, оператор с помощью блока 25 управления задает команду на микропроцессор 24, по которой цифровой код, пропорциональный температуре газов, запоминается в соответствующем регистре, а также осуществляется формирование трех управляющих сигналов. Первый из этих сигналов обеспечивает переключение мультиплексора 21, второй переключение демультиплексора 23, а третий переключение оптического коммутатора 3. Before measuring smoke, the
Оптический коммутатор 3 представляет собой диск, одна часть которого пропускает световое излучение, а другая часть отражает его. Под воздействием управляющего сигнала, поступающего на вход привода 4 (например, электромагнитного), оптический коммутатор 3 отражает излучение источника 1, сформированное оптической системой 2, в направлении на защитное стекло 6. Далее световое излучение через защитное стекло 6 попадает в контрольный отсек 10 камеры 8, обеспечивающий оптическое сопряжение защитного стекла 6 с защитным стеклом 7. The optical switch 3 is a disk, one part of which transmits light radiation, and the other part reflects it. Under the influence of the control signal supplied to the input of the actuator 4 (for example, electromagnetic), the optical switch 3 reflects the radiation of the source 1, formed by the
После прохождения защитного стекла 7 и интерференционного фильтра 15 световое излучение с помощью приемной оптической системы 16 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемника 17. Как видно из изложенного, в рассматриваемом случае световое излучение не имеет контакта с отработавшими газами. Поэтому это излучение является контрольным, а его поток, принимаемый фотоприемником 17, пропорционален пропусканию оптического тракта. After passing through the protective glass 7 and the
Если известны спектральная сила излучения iλ источника 1, коэффициент η пропускания оптического тракта, относительные спектральные характеристики Sλф и Sλфп интерференционного фильтра 15 и фотоприемника 17, то амплитуда Uк сигнала на выходе фотоприемника будет равна
UК εoηω1Io, (1) где Io= iλSλфSλфпdλ сила излучения в спектральном диапазоне [λ1,λ2] работы устройства; εo интегральная чувствительность фотоприемника; ω1 угол охвата формирующей оптической системы 2 в стерадианах.If the spectral radiation power i λ of source 1, the transmittance η of the optical path, and the relative spectral characteristics S λf and S λfp of the interference filter 15 and
U K ε o ηω 1 I o , (1) where I o = i λ S λф S λфп dλ radiation power in the spectral range [λ 1 , λ 2 ] of the operation of the device; ε o the integrated sensitivity of the photodetector; ω 1 the angle of coverage of the forming
Выходной сигнал фотоприемника 17 подается на усилитель 18, а затем на второй информационный вход мультиплексора 21. На этот раз мультиплексор 21 под воздействием управляющего сигнала, выработанного в микропроцессоре 24, подает усиленный сигнал фотоприемника 17 на аналого-цифровой преобразователь 22 для преобразования его амплитуды в цифровой код. Цифровой код, пропорциональный амплитуде Uк сигнала, подается на соответствующий информационный вход демультиплексора, который передает этот код в микропроцессор, где запоминается в соответствующих ячейках памяти.The output signal of the
Затем оператор через блок 25 управления задает команду "Измерение" в микропроцессор 24. По этой команде в микропроцессоре 24 вырабатываются соответствующие сигналы, по которым осуществляется переключение оптического коммутатора 3 и демультиплексора 23. В этом режиме световое излучение источника 1, в качестве которого может быть использована лампа, формирующей оптической системой 2 преобразуется в параллельный пучок, который, пройдя через оптический коммутатор 3 и отражаясь от наклонного зеркала 5, через защитное стекло 6 и отверстие 13 в нижней стенке 11 направляется в измерительный отсек 9 камеры 8 для просвечивания в нем отработавших газов. Далее это излучение через отверстие 14 в верхней стенке 12 измерительного отсека 9 камеры 8 направляется на защитное стекло 7, проходит через него и интерференционный фильтр 15, а затем с помощью приемной оптической системы 16 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемника 17. Так как дымность должна измеряться в видимой области спектра, спектральная характеристика оптического тракта с помощью интерференционного фильтра 15 и спектральной характеристики фотоприемника 17 выполняется аналогичной кривой чувствительности глаза. Then the operator through the
Если Кд дымность отработавших газов, то по аналогии с выражением (1) амплитуда Uиз сигнала на выходе фотоприемника 17 может быть определена по формуле
Uиз εoηω1 Io (1 Кд) (2)
Выходной сигнал фотоприемника 17 после усиления в усилителе 18 через мультиплексор 21 подается в аналого-цифровой преобразователь 22, где он преобразуется в цифровой код. Выработанный цифровой код, пропорциональный амплитуде Uиз сигнала, через демультиплексор 23 подается на соответствующий вход микропроцессора 24. В микропроцессоре 24 для данной температуры То отработавших газов вычисление дымности осуществляется в соответствии с выражением
K= (3)
Справедливость формулы (3) вытекает из равенств (1) и (2).If K d the exhaust smoke, then by analogy with the expression (1), the amplitude U of the signal at the output of the
U of ε o ηω 1 I o (1 K d ) (2)
The output signal of the
K = (3)
The validity of formula (3) follows from equalities (1) and (2).
Так как дымность отработавших газов зависит от фотометрической базы и температуры, в микропроцессоре 24 осуществляют перерасчет полученных показаний дымности. Since the exhaust smoke depends on the photometric base and temperature, the
Если дымность Кдо измерена при температуре То, то для температуры Т она будет равна
Кд Кдо˙Кт, (4) где Кт (273 + Т)/(273 + То) поправочный температурный коэффициент.If K to opacity measured at a temperature T o, the temperature T is equal to
K d K to ˙K t , (4) where K t (273 + T) / (273 + T о ) is the correction temperature coefficient.
Дымность Кд связана с фотометрической базой l и коэффициентом поглощения α следующим равенством:
Кд exp (- α˙l) (5)
Если требуемая фотометрическая база lтр отличается от фотометрической базы l, используемой в устройстве, то при пересчете дымности следует воспользоваться выражением
К=Кд lтр/l (6) С учетом (4) формула (6) приводится к виду
Кдтр=(Кд˙Кт)lтр/l (7)
В микропроцессоре 24 с помощью формулы (7) осуществляется приведение показаний прибора к заданной температуре Т и фотометрической базе lтр. Полученный результат подается в блок 26 для индикации показаний дымности. Введение температурного поправочного коэффициента повышает точность прибора, а использование фотометрической базы l, меньшей lтр, с последующим приведением показаний к требуемому значению фотометрической базы дает возможность уменьшить габаритные размеры измерительной камеры и ее массы, а следовательно, и всего прибора в целом.Smoke K d associated with the photometric base l and the absorption coefficient α by the following equality:
K d exp (- α˙l) (5)
If the required photometric base l tr differs from the photometric base l used in the device, then when calculating the smoke, use the expression
TO = K d l tr / l (6) Taking into account (4), formula (6) is reduced to
K dtr = (K d ˙K t ) l tr / l (7)
In
Для защиты стекол 6 и 7 от загрязнений в устройстве формируются два воздушных потока, проходящих соответственно через отверстия 13 и 14, оптически сопряженные с защитными стеклами 6 и 7. Формирование этих потоков происходит следующим образом. Отработавшие газы, прошедшие по трубопроводу 28, за счет высокой скорости и мгновенного расширения в диффузоре 27 создают разрежение у отверстий 29 и 30. Через эти отверстия осуществляется подсос атмосферного воздуха и формирование двух потоков, протекающих через отверстия 13 и 14 первого отсека 9 измерительной камеры 8. To protect the
Если бы в устройстве использовались два фотоприемника для приема контрольного и измерительного потоков соответственно, то при разбросе спектральных характеристик фотоприемников и интерференционных фильтров (технологические отклонения, разброс из-за изменений температуры, старения и т.п.) возникает погрешность ΔКд в измерении дымности
ΔKд= (1-K). (8)
Как видно из формулы (8), чем больше разброс параметров фотоприемников и интерференционных фильтров, тем значительней ошибка измерения дымности. При использовании же одного фотоприемника технологические, темпеpатурные и другие нестабильности в спектральных характеристиках фотоприемника и интерференционного фильтра не вносят ошибок в измерение дымности.If two photodetectors were used in the device to receive the control and measuring flows, respectively, then when the spectral characteristics of photodetectors and interference filters are scattered (technological deviations, scatter due to temperature changes, aging, etc.), an error ΔK d in the measurement of smoke
ΔK d = (1-K ) (8)
As can be seen from formula (8), the greater the variation in the parameters of photodetectors and interference filters, the greater the error in measuring smoke. When using one photodetector, technological, temperature and other instabilities in the spectral characteristics of the photodetector and interference filter do not introduce errors into the measurement of smoke.
Из изложенного следует, что применение предложенного устройства позволяет уменьшить габариты и массу прибора; повысить точность измерения; исключить влияния нестабильности спектральной характеристики фотоприемника на результаты измерений дымности. From the above it follows that the use of the proposed device can reduce the size and weight of the device; increase measurement accuracy; exclude the influence of instability of the spectral characteristics of the photodetector on the results of measurements of smoke.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039679 RU2044306C1 (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Fume meter of exhaust gases of diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039679 RU2044306C1 (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Fume meter of exhaust gases of diesel engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2044306C1 true RU2044306C1 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=21602962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5039679 RU2044306C1 (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Fume meter of exhaust gases of diesel engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2044306C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450259C1 (en) * | 2010-12-02 | 2012-05-10 | Юрий Сидорович Рахубовский | Device for determining colloids and sols, weight component thereof in total flow of exhaust gases within dynamic range of internal combustion engine |
RU177938U1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | DEVICE FOR MEASURING THE SMOKE LEVEL OF EXHAUST GASES OF DIESEL |
-
1992
- 1992-04-20 RU SU5039679 patent/RU2044306C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 570818, кл. G 01N 15/02, 1974. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 754266, кл. G 01N 21/12, 1980. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450259C1 (en) * | 2010-12-02 | 2012-05-10 | Юрий Сидорович Рахубовский | Device for determining colloids and sols, weight component thereof in total flow of exhaust gases within dynamic range of internal combustion engine |
RU177938U1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | DEVICE FOR MEASURING THE SMOKE LEVEL OF EXHAUST GASES OF DIESEL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4420256A (en) | Dust measurement | |
CN102253012B (en) | Black carbon aerosol extinction coefficient measuring device and measuring method | |
JP2000055800A (en) | Absolute photometry in laser-induced incandescence | |
US5777748A (en) | Device for determining density and concentration of visible constituents in fluids | |
CN108827843B (en) | Device and method for measuring mass concentration and particle size spectrum of fixed pollution source particulate matter | |
US7224455B2 (en) | Measuring particulate matter in a fluid | |
RU2044306C1 (en) | Fume meter of exhaust gases of diesel engine | |
KR100910871B1 (en) | Real-time moisture measurement method and device for chimney without CO2 interference | |
CN204439539U (en) | A kind of optical system of flue gas monitoring instrument and pick-up unit | |
GB2287785A (en) | Optical transmissometer for open path gas monitoring | |
RU2044305C1 (en) | Fume meter of exhaust of diesel engines | |
GB2117112A (en) | Optical multi-ray gas-detecting apparatus | |
GB2252621A (en) | Exhaust gas particle measurement | |
GB2284049A (en) | Gaseous suspension particle size measurement | |
RU63067U1 (en) | OPTICAL-ELECTRONIC DEVICE FOR MEASURING SOLID PARTICLE CONCENTRATION IN SMOKE GASES | |
JPS5630724A (en) | Inspecting device of substrate surface | |
US7139075B2 (en) | Method and apparatus for measuring the size distribution and concentration of particles in a fluid | |
RU2189029C1 (en) | Smoking meter of thermal and power plants | |
GB2035552A (en) | Radiation detection of gas compositions | |
JP3539112B2 (en) | Haze transmittance measuring device | |
CN212301224U (en) | Pump suction type dust concentration measuring device | |
JPS61167840A (en) | Measuring instrument for smoke density of internal-combustion engine | |
RU1806347C (en) | Device for checking smoke content in exhaust gases | |
SU65745A1 (en) | A device for determining the density of smoke | |
RU2133462C1 (en) | Opticoelectron device for measuring concentration of solid particles in stack gases |