201153. lajstromszámú szabadalom • Változtatható méréshatárú optikai berendezés áramló folyadékokban és/vagy gázokban szuszpendált szilárd részecskék jelenlétének jelzésére és/vagy koncentrációjának mérésére
1 HU 201153 B 2 rámolja a 2 áramlási keresztmetszetet, annak középpontjától viszonylag távol. A 24 fénysugárnak ßi szögben kell a 22 fénysugártól eltérnie, (ß=90°-a), és a 14 érzékelőegységhez megérkeznie. A berendezés ezen beállítása nyilvánvalóan akkor célszerű, ha a szilárd szemcsék koncentrációja viszonylag magas, tehát a 22 fénysugár a három harántolás eredményeként is szignifikánsan veszít intenzitásából, és a sebesség is nagy a csővezetékben, tehát a 28 sebességeloszlási görbével állunk szemben. Ekkor ugyanis ezen a helyen történő harántolás is jó mérési eredményt ad. Az 5. ábra a sugármenetet tünteti fel 02=18° esetén. Ekkor a 24 fénysugárnak a 22 fénysugárhoz viszonyított szöge ß:>=90-18=72° lesz, a 22 fénysugár pedig ötször harántolja a 2 áramlási keresztmetszetet. Ez a beállítás a szilárd szemcsék kisebb koncentrációjánál, és a hordozó közeg kisebb sebességénél (a 27 sebességeloszlási görbénél) látszik célszerűnek. A harántolások ugyanis közelebb kerülnek a 2 áramlási keresztmetszet középpontjához, és ahhoz jobban idomuló helyen keresztezik a keresztmetszetet. A 6. ábra esetében a beesési szög 90° 0C3 = ---------= 12*51’26”. 7 A 22 fénysugár hétszer harántolja a 2 áramlási keresztmetszetet, és a sugár mindannyiszor a keresztmetszet középpontjához közel halad el. Nyilvánvaló, hogy ez a beállítás a szilárd szemcsék viszonylag kis koncentrációja és a hordozóközeg kis sebessége (a 26 sebességeloszlási görbe) esetén ad jól értékelhető eredményt. Itt ßt az ismert összefüggés alapján 77°8’34” lesz. A 7. ábra a 13 világítóegység egy lehetséges kiviteli alakját tünteti fel fénysugár, mint mérősugár alkalmazása esetén. A 18 fényforrás (célszerűen izzólámpa) fényét a 30 lencse (rendszer) párhuzamos 31 sugárnyalábbá alakítja, amelynek útjában a ferdén elhelyezett 33 síktükör található. A 33 síktükör 32 foncsorrétegén a 34 foncsorhiányt hozzuk létre (oldással, vagy kaparással). Ez a 34 foncsorhiány lehet pontszerű, ekkor vagy kis területű párhuzamos sugárnyalábot kapunk a 22 fénysugárként, de lehet az 1 csővezeték alkotójával párhuzamos egyenes vonal is, ez esetben a 22 fénysugár vonalszerű sugársor lesz, ami az 1 csővezeték belső 3 tükröző felületén, mint homorú hengertükrön a pontszerű fénysugárral azonos módon verődik vissza. A 33 síktükör a 31 sugárnyaláb többi részét a 36 tartószerkezetbe erősített 35 mattüvegre vetíti. Ennek világító képét a 22 fénysugárhoz yi szögben hajló 37 cső, a yi szögben hajló 38 cső, és a 73 szögben hajló 39 cső. a bennük elhelyezett 40. 41 és a 42 tubusokban lévő lencsék segítségével vetíti ki - 24 fénysugárként - a 14 érzékelőegység felé (7=90°+a). Nyilvánvaló, hogy a három kivetített fénysugár közül csak egy fogja elérni a 14 érzékelőegység fénybemeneteli nyílását. A 8. ábrán a 13 világítóegység egy másik lehetséges kiviteli alakját tüntettük fel fénysugár, mint mérősugár alkalmazásának esetére. Itt a 30 lencse által párhuzamosított sugárnyalábból a 43 nyílás képez egy pontszerű, vagy vonalszerű 22 fénysugarat az előző ábra kapcsán elmondottak szerint. A 37. 38 és 39 csövek a 18 fényforrás világító képét vetítik ki 24 fénysugárként a 14 érzékelőegység felé. Amennyiben mérősugárként lézersugarat, kívánunk alkalmazni, a 13 világítóegységben egy kis teljesítményű, önmagában ismert, célszerűen félvezetőelemes lézerforrást kell elhelyeznünk, a működtetéséhez szükséges elektronikus egységgel együtt. Ez esetben a 14 érzékelőegység is önmagában ismert félvezetős lézerérzékelőt kell, hogy tartalmazzon. Mivel ezek az elektronikus elemek stabilizált feszültségforrást igényelnek, a 24 fénysugár szerepét semmilyen intézkedéssel nem kell pótolnunk, mert a rendszer stabilitása e nélkül is biztosítva van. Ezt a kiviteli alakot ábrán nem tüntettük fel. A 9. ábrán a 14 érzékelőegység egy lehetséges kiviteli alakját tüntettük fel fénysugár, mint mérősugár alkalmazásának esetére. Az érzékelőben a 23 fénysugár intenzitásának érzékelésére a 21 fényérzékelő, célszerűen fotoelektronikus elem (pl. szilícium fototranzisztor) van elhelyezve. Ezt szükség esetén a 45 árnyékolóemyő védi az esetleges zavaró fényektől. A 24 fénysugár fogadására a 23 fénysugár irányával -ßt, -ß2 és -ß3 szöget bezárva három csövet helyeztünk el, célszerűen mattfekete felső felülettel, a 13 világítóegység irányában. A 24 fénysugarat, bármelyik csövön érkezzék is, a 19-1, 19-2 és a 19-3 síktükrök a 20 fényérzékelőre vetítik. A 20 fényérzékelő, amely a 21 fényérzékelőhöz hasonlóan célszerűen fotoelektronikus elem, célszerűen szilícium fototranzisztor, szükség esetén a 44 árnyékolóemyővel van védve a zavaró fények ellen. A 10. ábrán egy hídkapcsolást tüntettünk fel, amely a 9. ábrán ábrázolt érzékelőegység elektronikus elemének bemenetéül alkalmas. A 20 és 21 fényérzékelők úgy vannak egy-egy hídágban az 54 és 55 bemeneti kapcsokon betáplált tápfeszültségre kapcsolva, hogy a 20 fényérzékelő a változtatható értékű 46 és 48, valamint az állandó értékű 47 ellenállásokkal, a 21 fényérzékelő a változtatható értékű 49-51, valamint az állandó értékű 50 ellenállásokkal képez egy-egy hídágat. A híd középső pontjai az 52 (komparátor) erősítő bemeneteire vannak kapcsolva, ennek 53 kimenete csatlakozik a jelfeldolgozó egységhez. All. ábrán a 14 érzékelőegység egy másik lehetséges kiviteli alakját tüntettük fel fénysugár, mint mérősugár alkalmazásának esetére. Itt a 24 fénysugár valamennyi lehetséges bemeneti pontjához elhelyeztünk egy-egy 20 fényérzékelőt, amelyeket szükség esetén ámyékolóemyőkkel vehetünk körül. A 12. ábrán feltüntetett, a 11. ábrán ábrázolt kiviteli alakhoz ajánlott hídkapcsolásnál a 21 fényérzékelő a 49, 50 és 51 ellenállásokkal együtt képezi a híd egyik ágát, amely az 52 (komparátor) erősítő egyik bemenetére van kapcsolva. A 20 fényérzékelők a hozzájuk tartozó 46, 47 és 48 ellenállásokkal a másik hídágat képezik, amelyeket az 52 (komparátor) erősítő bemenetére az 56 kapcsoló, a tápfeszültségre az 57 kapcsoló kapcsol. E kapcsolókat célszerű a 13 világítóegység és a 14 érzékelőegység helyzetétől függően mechanikusan kapcsolni, így ezen elemek helyzetének megváltoztatásával a 14 érzékelőegység elektronikus részén is automatikusan megtörténik az átkapcsolás. Amennyiben mérősugárként lézersugarat alkalmazunk, a 7-12. ábrákon ábrázolt megoldások helyett 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
