201153. lajstromszámú szabadalom • Változtatható méréshatárú optikai berendezés áramló folyadékokban és/vagy gázokban szuszpendált szilárd részecskék jelenlétének jelzésére és/vagy koncentrációjának mérésére
HU 201153 B 2 kezeit szón fényeket fotoelektronikus elemmel (szilícium fototranzisztorral) javasolja érzékelni. Ezek a berendezések nem alkalmazhatók olyan esetekben, amikor a szilárd részecskék sötét színűek és matt felületűek (pl. sötét festékpor, szénpor, korom, stb.) mert ez esetben azokon fényszóródás nem jön létre, és így a szilárd szemcsék megjelenésekor sem fog az érzékelő fényt érzékelni, a mérés tehát eredménytelen lenne. A jelen találmány olyan, változtatható méréshatáré (érzékenységű) optikai berendezést ismertet, amely a vizsgált áramló folyadék (gáz, gőz) csővezetékébe egy alkalmasan kiképzett ablakon keresztül egy párhuzamosított, határolt mérősugarat bocsájt be. amely sugár a csővezeték belül tükrözően kiképzett felületén, mint hengertükrön többszörösen visszaverődik, majd ugyanazon az ablakon keresztül a csővezetékből az érzékelőegységbe jut. Ennek érdekében a mérősugarat pontosan meghatározott a szögben kel! a csővezetékbe juttatni. Ettől az a szögtől függően a sugár háromszor, ötször, hétszer stb. fogja harántolni az áramlási keresztmetszetet. mégpedig az ismert geometriai optikai szabályok szerint megállapítható helyen, ily módon a harántolás helye és a csővezetékben folyó áramlás sebességeloszlási görbéje között olyan összhang alakítható ki. amely a harántolások száma, helye, és a .sebességeloszlás közötti optimális összefüggést képes biztosítani. Mérősugárként alkalmazhatunk kisteljesítményű lézersugarat, vagy párhuzamosított fénysugárnyalábot. Ez utóbbi esetben a fényforrás fényének egyrészét közvetlenül az érzékelőegységbe vezetve, és differenciál-fotometrikus mérést alkalmazva a fényforrás fényerőingadozásaiból eredő hibákat kiküszöbölhetjük. A világítóegység (ez alatt adott esetben a lézersugárforrást is értve) és az érzékelőegység körív mentén elmozdítható, így a harántolások számát és helyét meghatározó a beesési szög egyetlen szerkezeti elemmel beállítható és változtatható. Az ablaküvegen létrejövő planparalleltörést, a fénysugár (lézesugár) ennek következtében létrejövő párhuzamos eltolódását a világítóegység és az érzékelőegység oldalirányú elmozdításával lehet kiegyenlíteni. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy a mérősugár intenzitáscsökkenése annál szignifikánsabb, minél többször harántolja a sugár az áramlási keresztmetszetet, de az észlelés pontossága szempontjából az sem közömbös, hogy a harántolás az áramlás sebességeloszlási görbéjének melyik pontján történik. A lebegő szilárd részecskék kis koncentrációja és kis sugárelnyelőképessége esetén előnyös a minél többszöri harántolás; nagy koncentráció és/vagy nagy sugárelnyelőképesség esetén ugyanakkor ez a sugár teljes elnyeléséhez vezethez. célszerű tehát a harántolások számát változtathatóvá tenni. Társult ehhez az a felismerés, hogy a csővezeték belső falának tükrözővé tétele útján kialakított hengertükör a párhuzamos pontszerű, vagy a henger alkotójával párhuzamos vonalszerű fénysugárral szemben úgy viselkedik, mint a beesési normálisra merőlegesen elhelyezett síktükör. - ugyanakkor ez a tükröző felület az áramló közeg bármilyen sebessége esetén a csőfal mentén kialakuló lamináris hártyával érintkezik, amelynek áramlási sebessége gyakorlatilag nulla, és így a szilárd lebegő részecskék karcoló hatásának, illetve a lerakódásnak a legkisebb mértékben van kitéve. További felismerés volt még az, hogy mérősugárként fénysugarat alkalmazva a párhuzamosított sugárnyaláb útjában elhelyezett síktükrön alkalmazott pontszerű, vagy a csővezeték alkotójával párhuzamos vonalszerű foncsorhiány alkalmas pontszerű, illetve vonalszerű mérősugár előállítására úgy, hogy a sugárnyaláb többi része felhasználható a fényforrás fényerőváltozásait kiegyenlítő differenciál-fotometrikus mérés referenciasugara számára. Figyelembe vettük még azt a tényt, hogy a világítóegység és az érzékelőegység azonos hajlásszögének biztosítására egy köríves horonyba görgőkkel szerelt, és ollószerű karokkal mozgatott hordozószerkezet; míg a sugárnak a belépéskor és a kilépéskor az üvegablakon elszenvedett plánparalleltöréséből eredő párhuzamos eltolódásának kiegyenlítésére elegendő a világítóegységnek és az érzékelőegységnek a hordozószerkezetén történő - önmagával párhuzamos - elmozdítása. A találmány szerinti optikai berendezés legegyszerűbb kiviteli alakja tehát az, amikor az áramló közeget szállító csővezeték belső falát meghatározott hosszúságú szakaszon tükrözővé tesszük, ezen a szakaszon tömítetten egy átlátszó ablakot, célszerűen üvegablakot helyezünk el, és ezen ablak síkjában az üvegablakra merőleges tengelynek, és a csővezeték alkotójának metszéspontjából, mint körközéppontból kiindulva kialakított köralakú horonyban elhelyezett görgőkre erősített és a görgőkön a körív mentén elmozdulni képes hordozóelemekre oldalirányban, a tengelyükkel párhuzamosan elmozdítható módon egy világítóegységet és egy érzékelőegységet helyezünk el, a hordozóelemeket pedig egy-egy karral kötjük össze, amelyeknek segítségével azok a horonyban a körív mentén elmozdíthatok. A világítóegység lehet önmagában ismert, célszerűen félvezetős kisteljesítményű lézerforrás, ekkor az érzékelőegység lézerérzékelő. Amennyiben világítóegységként fényforrást (pl. izzólámpát) alkalmazunk, akkor az érzékelőegység önmagában ismert, célszerűen fotoelektronikus fényérzékelő, - ekkor a világítóegységbő! egy referenciasugarat vezetünk közvetlenül az érzékelőegységbe, és azt a mérősugár fényerejével összehasonlítva az érzékelést differenciál-fotometrikus mérés formájában végezzük. A mérősugár és a referenciasugár előállítására a találmány több módszert ismertet. Alkalmazhatunk olyan síktükröt, amelynek pontszerű, vagy vonalszerű foncsorhiányán át halad a mérősugár, míg a tükör által visszavert fényt egy mattüvegre vetítve homogenizáljuk, és innen vetítjük egy vagy több csőben elhelyezett, lencsét tartalmazó tubus segítségével az érzékelőegységbe, de alkalmazhatunk a mérősugár előállítására átlátszatlan - pontszerű vagy vonalszerű nyílással ellátott - ernyőt, és ekkor a fényforrás képét vetítjük egy vagy több csőben elhelyezett lencsét tartalmazó tubus segítségével az érzékelő egységbe. Az érzékelő egységben egy fotoelektonikus fényérzékelőt használunk a mérősugár érzékelésére. A referenciasugarakat - amelyek egyenként egy-egy beesési szögnek felenek meg - érzékelhetjük úgy. hogy azokat síktükörrel egy másik fotoelektronikus fényérzékelőre vetítjük, ekkor a két fényérzékelőt hídkapcsolásban egy komparátorerősítő két bemenetére 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
