SK271092A3 - Measuring apparatus and method of measuring to determination of quality of measuring sample - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka meracieho zariadenia s osvetľovacím usporiadaním vysielajúcim e lektromagentické žiarenie, najmä viditeľné svetlo so skúšobnou časťou osvetľovanou osvetľovacím usporiadaním a s meracím usporiadaním, detekujúcím žiarenie ovplyvnené skúšobným vzorkom nachádzajúcim sa v skúšobnej častí a premieňujúci m ich na merací signál, a s kalibrovacím zariadením pre kontrolovaný pokles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobnej časti pri preskúšaní lineárnosti žiarenia.

Vynález sa ďalej týka spôsobu merania k stanoveniu vlastností skúšobného vzorku zisťovaním ovplyvnenia elektromagnetického žiarenia, najmä viditeľného svetla prechádzajúceho skúšobným vzorkom, pričom pre preskúšanie lineárnosti sa urobí kontrolovaný pokles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobného vzorku.

Doterajší stav techniky

Zariadenie a spôsoby uvedeného druhu sú známe v najrôznejších súvislostiach a prevedeniach a umožňujú napríklad pri spôsoboch merania založených na' meraní opacity /nepriehľadnosti/ prevádzaných u odpadných plynov zisťovanie zloženia výfukových plynov spaľovacích motorov. Tieto meracie prístroje alebo spôsoby založené na princípe merania opacity vyhodnocujú zoslabenie toku žiarenia /najmä svetla vo viditeľnom spektre/ generovaného v osvetľovacom usporiadaní a prijímaného vhodným fotočlánkom vzorkom plynu privádzaného do skúšobnej trúbky pomocou vyhodnocovacej elektroniky.

Zoslabenie respektíve extinkcia svetla nastane pritom účinkom rôznych fyzikálnych javov, napríklad absorbciou a rozptýlením.

Iné zariadenie a spôsoby uvedeného druhu môžu zasa pracovať napríklad s odrazeným respektíve dopadajúcim svetlom, pričom sa určuje stupeň zčernania filtračného papiera meraným stupňom odrazivosti a použije sa pre zistenie obsahu častíc v odpadnom plyne alebo podobne.

Ako zdroj osvetlenia sa v uvedených prípadoch doposiaľ používajú pri použití viditeľného svetla s výhodou halogénové žiarovky s vyžarovaním nekoherentného svetla v širokom rozsahu viditeľného spektra. Vedľa toho sa však takisto používajú aj iné zdroje osvetlenia napríklad svete ľné diódy s maximom intenzity v rozsahu zeleného svetla.

Pri vyhodnocovaní merania, napríklad spojením nakrátko, je úroveň signálu detekovaného vo fotočlánku meracieho zariadenia proporcionálne k dopadajúcemu prúdu svetla /podľa intenzity osvetlenia/, čo znamená, že meracie zariadenie pracuje v princípe 1 i neár ne.

Pri praktickom prevedení sú však vedľa posunu nulového bodu pri vypnutom osvetľovacom usporiadaní najmä prúdy za temna,vstupom cudzieho svetla a trvalými regulačnými chybami vyhodnocovacej elektroniky, a vedľa zmeny citlivosti meracieho zariadenia, vyvolané najmä stárnutím osvetľovacieho zariadenia a fotočlánku, respektíve vhodného meriaceho zariadenia, znečistením cesty lúča a nestabi 1 itnými javmi vyhodnocovacej elektroniky, zistiteľné i chyby lineárnosti meracieho zariadenia, najmä javy nasýtenia fotočlánku a chyby vyhodnocovacej elektroniky.

Bežné prevedenie meracích zariadení uvedeného druhu majú preto vedľa možnosti kalibrovania nulového bodu pri vypnutom osvetľovacom usporiadaní a maximálnej hodnoty s čistejším.· vzorkom aj kalibrovacie zariadenie pre preskúšanie lineárnosti meracieho zariadenia v jednotlivých rozsahoch merania väčšinou v jednom jednotlivom bode merania v strede rozsahu merania, jednoduchými prostriedkami. Doterajším stavom techniky pre prevádzanie tohto jednoduchého preskúšania lineárnosti je filtračné tienidlo s definovaným tlmením, ktoré sa postaví do cesty svetelnému lúču, alebo zasunutéľná mechanická clona s definovaným otvorom. Tieto filtračné tienidlá, alebo clony, môžu byť zasunované ručne, alebo pre automatickú prevádzku meracieho zariadenia pomocou servopohonu, napríklad magnetu, alebo elektromotoru. V obidvoch prípadoch sa čo možno najpresnejšie zistená časť toku žiarenia odtieni a výsledok merania zistený meracím zariadením sa zrovná s definovanou požadovanou hodnotou.

Nevýhodou preskúšavani a . 1 ineárnosti uvedeného druhu s clonami je okrem pomerne veľkých mechanických nákladov pri automatizovanom prevedení vplyv geometrických pomerov na výsledok merania. Šírenie toku svetla sa tak robí napríklad skúšobnou trubkou v meradle opacity obvykle nie vo forme rovnobežných lúčov. Tým sa náklady udržujú v prijateľných medziach, najmä s výlučením nákladných šošovkových alebo zrkadlových systémov. Zmeny toku svetla vzniknuté najmä toleranciami v oblasti pripevnenia lampy, svetelnej hlavy, meracej hlavy, skúšobnej trubky a clony môžu mať priamy vplyv na výsledky merania pri preskúšaní lineárnosti s mechanickou clonou. Chyba merania spôsobená uvedenými vplyvmi leží u známych bežných meracích zariadení a spôsobov uvedeného druhu v rozsahu percent, a preto jeden až niekoľko radov za typickými chybami lineárnosti samotnými.

Filtračné tienidlá s definovaným tlmením osvetlenia, ktoré nemajú nevýhodu bezprostrednej závislosti na geometrickom usporiadaní, a preto môžu byť použité pre kalibrovanie v laboratórnych podmienkach, sú použiteľné pre automatizované preskúšavani e lineárnosti len so značnými nákladmi.

Najmä musí byť zabránené skresleniu stupňa tlmenia náhodným znečistením pri sťažených okolitých podmienkach, ktoré existujú väčšinou u dielenských meracích prístrojoch.

Úkolom vynálezu je známe meracie zariadenie a spôsob merania uvedeného druhu vylepšiť tak, že nebudú mať nevýhody známych zariadení a spôsobov, a že presné a presvedčivé preskúšanie lineárnosti bude robené pomocou jednoduchých prostriedkov.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje meracie zariadenie s osvetľovacím usporiadaním vysielajúcim elektromagnetické ž-iarenie, najmä viditeľné svetlo, so skúšobnou časťou osvetľovanou osvetľovacím usporiadaním a s meriacím usporiadaním, detekujúcim žiarenie ovplyvnené s skúšobným vzorkom nachádzajúcim sa v skúšobnej časti a premieňajúcim ho na merací signál a s kalibrovacím zariadením pre'kontro 1 ovaný pokles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobnej časti pri preskúšaní lineárnosti zariadenia, ktorého podstatou je, že osvetľovacie usporiadanie obsahuje niekoľko nezávislých zdrojov svetla uvediteľných do činnosti prívodnými vedeniami a spínacími elementárni oddelenými od ka1 i brovacieho zariadenia k preskúšaniu lineárnosti zariadenia selektívne jednotlivo alebo spoločne. Osvetľovacie usporiadanie s výhodou obsahuje dva v podstate rovnaké vedľa seba, prípadne za sebou usporiadané zdroje svetla.

Uvedený úkol ďalej splňuje spôsob merania k stanoveniu vlastnosti skúšaného vzorku zisťovaním ovplyvnenia elektromagnetického žiarenia najmä viditeľného svetla, prechádzajúceho skúšaným vzorkom, pričom pre preskúšanie lineárnosti sa prevedie kentrelavaný pekles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobného vzorku,pod ľa vynálezu, ktorého podstatou je, že príspevky intenzity nikoľkých zdrojov svetla,uvádzaných do činnosti selektívne sa stanovia jednotlivo, sčítajú a porovnajú s celkovou intenzitou pri činnosti všetkých zdrojov svetla. Pritom sa s výhodou použijú dva jednotlivé zdroje svetla.

Vynález teda umožňuje preskúšanie lineárnosti pomocou niekoľkých selektívne zariaďovaných zdrojov svetla, ktoré sa uvádzajú do prevádzky časovo za sebou jednotlivo, prípadne aj v ľubovoľných skupinách, pričom sa zisťujú príslušné fotoelektrické prúdy.

sa všetky

Potom fotoe lektr i cký aj ďalej niekoľkých pr i zdroje svet 1 a prúd. Táto celková vlastnom meraní.

zdrojov musí za zapnú spoločne a zistí sa konfigurácia sa obvykle Pretože sa nekohorentné celkový používa svetlo bez interferenčné, usporiadania nasledovne fotoelektrických skupinách, fotoe1etr i okému môže známym predpokladu zodpovedať jednôt 1 i vých merací m spôsobom ineárneho aritmetický zdrojov, alebo usporiadaním, prevádzke všetkých zdrojov prekrývať meracieho súčet zdrojov v celkovému spoločnej svetla. To platí zdrojov svetla, poprípade rôzne geometrické prúdov zachytených prúdu pri aj pre ľubovolné jednotlivé kombinácie niekoľkých Pritom nemajú náhodné vzájomné odtienenie, podmienky jednotlivých zdrojov svetla

Žiadne negatívne účinky, pretože pomery v jednotlivej prevádzke sa oproti zmiešanej prevádzke nemenia, čím jednotlivé zdroje prispievajú do celkového fotoelektrického prúdu i naprosto rozdielne.

Zdroj napätia pre osvetľovacie usporiadanie môže byť - tak isto ako u známych usporiadaní s len jedným zdrojom svetla - urobený ako regulovateľný, aby bolo možné udržiavať časový posun meracích hodnôt na malej hodnote a tiež, aby sa zabránilo zmene dodávaného napätia rôznym zaťaženiam pri preskúšavaní lineárnosti.

Zariadením a spôsobom podľa vynálezu vznikne - vedľa už popísanej vyššej presnosti preskúšania lineárnosti a viditeľne menších nákladov pri automatizovanom preskúšaní lineárnosti výhoda vyššej spoľahlivosti a životnosti, najmä pri použití polovodičových spínačov a podobne. Vedľa toho je možná aj núdzová prevádzka zariadenia pri čiastočnom výpadku jednotlivých zdrojov svetla a hlavne pri použití žiaroviek v najširšom zmysle ako zdrojov svetla, porovnaním jednotlivých dielčích prúdov aj stanovenie nutnej údržby.

Výhodné prevedenie meracieho zariadenia a spôsob s dvomi v podstate rovnakými, vedľa alebo za sebou usporiadanými zdrojmi svetla, predstavuje jednoduché prevedenie zariadenia s niekoľkými prídavnými jednotlivými súčasťami, postačujúce pre väčšinu meraní .

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príkladnom prevední podľa priloženého výkresu, na ktorom obr.1 znázorňuje meracie zariadenie pre meranie opacity podľa doterajšieho stavu techniky a obr. 2 zodpovedajúce meracie zariadenie podľa vynálezu.

Príklady prevedenia vynálezu

Známe meracie zariadenie podľa obr. 1 pozostáva v podstate z dvoch osvetľovacích usporiadaní _1_, zo skúšobnej časti 2 -kde vo forme skúšobnej trubky 3. pre skúšaný plyn, ktorý prúdi v smere šípky 4 - a z meracieho usporiadania 5. a ka 1 i br ovac i eho zariadenia 6.

Osvetľovacie usporiadanie 1 obsahuje svetelnú hlavu T_ v ktorej je jediný zdroj 8. svetla, tvorený napríklad halogénovou žiarovkou a podobne , ktorý je prívodným vedením 9. so spínacím elementom 10 spojený so zdrojom 11 napätia. Na výstupnej strane je svetelná hlava 7. opatrená rozptylovým tienidlom 12., pre zrovnomernenie toku svetla.

Oproti svetelnej hlave 7., vzhľadom k skúšobnej časti 2, je upravené meracie usporiadanie 5. , vytvorené podobne ako svetelná hlava Na vstupnej strane sú usporiadané filtračné tienidlá

2 \ za ktorými je umiestnený fotočlánok 1 3 , ktorý je vedeniami 14, spojený s vyhodnocovacim zariadením 15, napríklad v najjednoduchšej forme s ampérmetrom.

Medzi výstupným rozptylovým tienidlom 1 2 , svetelnej hlavy ]_ a skúšobnou trubkou 2 je upravené kalibrovacie zariadenie 6. vo forme filtračného tienidla 1 8 , posuvného vo vedení 16 v smere dvojitej šípky 1 7 , ktoré má definované tlmenie, pričom - u filtračného tienidla 18 posuvného pred rozptylové tienidlo 12 sa oddtieni presne stanovená časť toku svetla prechádzajúceho skúšobnou trubkou 3. a výsledok celkovo zistený meracím zariadením sa môže porovnať s definovanou požadovanou hodnotou.

U prevedenia podľa vynálezu, znázorneného na obr. 2 , zodpovedá skúšobná časť 2 a meracie usporiadanie á prakticky bez zmeny meraciemu zariadeniu podľa obr. 1 , pričom rovnaké súčasti /aj pri odlišne urobenej svetelnej hlave 2/ sú opatrené rovnakými vzťahovými značkami, rovnako popis základnej funkcie zodpovedá v podstate zariadeniu podľa obr. 1, tak že nie je ďalej znovu uvádzaný.

Prevedenie podľa obr. 2 to je podľa vynálezu, je urobené inak v podstate z hľadiska kalibračného zariadenia 6., a osvetľovacieho usporiadania 1, ktoré je v tomto prípade opatrené dvomi nezávislými zdrojmi 8.' svetla, uvádzanými oddelenými vedeniami 2' so spínacími elementárni j_0' kalibrovacím zariadením 6. selektívne pre preskúšanie lineárnosti zariadenia do prevádzky jednotlivo alebo spoločne. Tým je možné podiely na intenzite obidvoch zdrojov 8' svetla určiť pomocou meracieho usporiadania 5. jednotlivo, vo vyhodnocovacom zariadení 15 sčítať a porovnať s celkovou intenzitou pri prevádzke obidvoch zdrojov 8.' svetla.

To umožňuje jednoduché a presné preskúšanie lineárnosti a v prípade potreby i prevádzku celého zariadenia len s jedným z obidvoch zdrojov 8.' svetla. ....

Nehľadiac na konkrétne znázornené prevedenie osvetľovacieho usporiadania respektíve svetelnej hlavy ]_ na obr. 2, by mohlo byť upravených aj niekoľko jednotlivých zdrojov 8/ svetla, poprípade ich skupín, ktoré by mohli mať i navzájom iné polohy, pretože aj vzájomné odtienenie jednotlivých zdrojov 8' svetla nemajú pri preskúšavaní lineárnosti žiadne negatívne účinky.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Meracie zariadenie s osvetľovacím usporiadaním vysielajúcim elektromagnetické žiarenie, najmä, viditeľné svetlo, so skúšobnou časťou osvetľovanou osvetľovacím usporiadaním a s meracím usporiadaním, detekujúcim žiarenie ovplyvnené skúšobným vzorkom nachádzajúcim sa v skúšobnej časti a premieňajúcim ho na merací signál, a s kalibrovacím zariadením pre kontolovaný pokles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobnej časti pri preskúšaní lineárnosti zariadenia, vyznačujúce sa osvetľovacie usporiadanie /1/ obsahuje niekoľko nezávislých zdrojov /8'/ svet 1 a, uvediteľných do činnosti prívodnými vedeniami / 9 ' / a spínacími elementárni /10'/ oddelenými od kalibrovacieho zariadenia /6/ k preskúšaniu lineárnosti zariadenia selektívne jednotlivo, alebo spoločne.
2. 2. Meracie zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a t ý m, že osvetľovacie usporiadanie /1/ obsahuje dva v podstate rovnaké, vedľa seba , poprípade za sebou usporiadané zdroje /8 ' / svetla.
3. 3. Spôsob merania k stanoveniu vlastnosti skúšaného vzorku, zisťovaním ovplyvnenia elektromagnetického žiarenia, najmä viditeľného svetla, prechádzajúceho skúšaným vzorkom, pričom pri preskúšaní lineárnosti sa prevedie kontrolavaný pokles intenzity žiarenia doraziaceho do skúšobného vzorku, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že príspevky intenzity niekoľkých zdrojov svetla, uvádzaných do činnosti selektívne, sa stanovia jednotlivo, sčítajú a-porovnájú s celkovou intenzitou pri činnosti všetkých zdrojov svetla.
4. 4. Spôsob merania podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že sa použijú dva jednotlivé zdroje svetla.