RU61883U1

RU61883U1 - DEVICE FOR MEASURING DUST CONCENTRATION

Info

Publication number: RU61883U1
Application number: RU2006140121/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Трубицын; Нэля Вадимовна Трубицына; Дарья Анатольевна Трубицына; Сергей Петрович Ворошилов; Ярослав Сергеевич Ворошилов; Антон Анатольевич Анисимов; Владимир Евгеньевич Седельников; Сергей Борисович Романченко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО"
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована в качестве датчика для определения весовой концентрации взвешенных частиц пыли в шахтном воздухе. Устройство может быть использовано для проведения аналогичных измерений и в других отраслях промышленности, в том числе и на объектах, расположенных на поверхности. Техническим результатом полезной модели является расширение диапазона и точности измерения содержания пыли в воздухе путем использования нескольких излучателей с выбором углов наклона их и реализации автоматического последовательного включения или отключения их. Предложено устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке, содержащее измерительную камеру 1, инфракрасные излучатели 2-7, приемник рассеянного света 12 и микропроцессор 16. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство снабжено несколькими излучателями, установленными с возможностью последовательного включения или отключения их с помощью электронных блоков 10 и 11 в пределах диапазона измерения. Излучатели имеют длину волны 930-950 нм и установлены под углами от 50 до 70° к оптической оси приемника 12. В зависимости от количества и мощности излучателей устройство может иметь ловушки инфракрасного излучения, а его приемник рассеянного света может иметь усилитель интенсивности света. 2 з.п.ф., 2 илл.The utility model relates to the mining industry, namely, safety and labor protection in the development of minerals, and can be used as a sensor to determine the weight concentration of suspended dust particles in mine air. The device can be used to carry out similar measurements in other industries, including objects located on the surface. The technical result of the utility model is to expand the range and accuracy of measuring dust in the air by using several emitters with a choice of their tilt angles and implementing automatic sequential switching on or off of them. A device for measuring the concentration of dust in the air stream is proposed, comprising a measuring chamber 1, infrared emitters 2-7, a scattered light receiver 12 and a microprocessor 16. The essence of the utility model is that the device is equipped with several emitters installed with the ability to turn them on or off sequentially using electronic units 10 and 11 within the measuring range. The emitters have a wavelength of 930-950 nm and are installed at angles from 50 to 70 ° to the optical axis of the receiver 12. Depending on the number and power of the emitters, the device may have infrared radiation traps, and its scattered light receiver may have a light intensity amplifier. 2 cpf, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована в качестве датчика для определения весовой концентрации взвешенных частиц пыли в шахтном воздухе. Устройство может быть использовано для определения концентрации пыли в воздухе в других отраслях промышленности, в том числе и на объектах, расположенных на поверхности.The utility model relates to the mining industry, namely, safety and labor protection in the development of minerals, and can be used as a sensor to determine the weight concentration of suspended dust particles in mine air. The device can be used to determine the concentration of dust in the air in other industries, including objects located on the surface.

Известен пылемер, в основу работы которого положен объемно-денситометрический метод измерения (авторское свидетельство СССР №208327, кл. G 01 N 15/02, опубликовано в 1968 г.). Известный пылемер содержит корпус, в котором помещены источник и приемник света, вторичный прибор, фильтровальная лента с защитной пленкой, классификатор пыли и насос для прокачки запыленного воздуха. Измерение запыленности воздуха ведут по светопоглощающей способности пятна пыли на ленте. Основными недостатками известного пылемера являются низкая точность измерения (±15%) и сложность определения запыленности воздуха по тонкодисперсной пыли (менее 7 мк).A known dust meter is based on the volumetric densitometric measurement method (USSR author's certificate No. 208327, class G 01 N 15/02, published in 1968). Known dust meter contains a housing in which the light source and receiver, a secondary device, a filter tape with a protective film, a dust classifier and a pump for pumping dusty air are placed. The measurement of dust is carried out by the light-absorbing ability of the dust spots on the tape. The main disadvantages of the known dust meter are the low measurement accuracy (± 15%) and the difficulty of determining the dustiness of the air from fine dust (less than 7 microns).

Известны переносные и стационарные тиндаллометрические измерительные приборы фирмы «Хельмут Хунд ГмбХ» типа ТМ-дигиталь μР, ТМ-дата и FMA-TMS 1, в которых используется датчик для измерения концентрации пыли с размером частиц менее 7 мк (Амбрустер Л. Техника пылевых измерений на выставке «Бергбау-89. - Глюкауф. - М.:Недра, 1989. - С.53-54).Helmut Hund GmbH GmbH portable and stationary tyndallometric measuring devices of the type ТМ-digital μР, ТМ-date and FMA-TMS 1 are used, in which a sensor is used to measure dust concentration with a particle size of less than 7 microns (Ambruster L. Technique of dust measurements on the exhibition "Bergbau-89. - Gluckauf. - M.: Nedra, 1989. - S.53-54).

Для измерения используют инфракрасный световой луч диода на основе арсенида галлия, с помощью которого просвечивают измерительную камеру. Находящиеся в траектории лучей первичного света частицы рассеивают свет, и датчик измеряет рассеянный свет, исходящий от частиц под углом 70° относительно направления первичного For measurement, an infrared light beam of a diode based on gallium arsenide is used, with which a measuring chamber is transmitted through. Particles in the path of the rays of the primary light scatter light, and the sensor measures the scattered light coming from the particles at an angle of 70 ° relative to the direction of the primary

света, при этом не используется фильтр, т.к. в комбинации с длиной измерительной волны 950 нм данный принцип измерения оценивает частицы размером менее 7 мк, приблизительно соответствующие вероятности содержания проходящей в легкие пыли.light, this does not use a filter, because in combination with a measuring wavelength of 950 nm, this measurement principle estimates particles smaller than 7 microns in size, approximately corresponding to the probability of dust passing into the lungs.

Известный датчик содержит измерительную камеру, инфракрасный излучатель, приемник рассеянного света, ловушки инфракрасного излучения и микропроцессор. Датчик может быть использован как в приборах переносного типа, так и в стационарных пылемерах, т.е. данные от него могут передаваться по линиям коммуникации в основной блок, расположенный на удалении от датчика.The known sensor contains a measuring chamber, an infrared emitter, a scattered light receiver, infrared radiation traps and a microprocessor. The sensor can be used both in portable type devices and in stationary dust meters, i.e. data from it can be transmitted via communication lines to the main unit located at a distance from the sensor.

Существенным недостатком известного датчика является небольшой диапазон измерения как по размеру частиц пыли (менее 7 мк), так и по концентрации пыли (0-100 мг/м³). Кроме того, точность измерений при низкой концентрации пыли в воздухе (3-5%) является недостаточной.A significant disadvantage of the known sensor is its small measurement range both in terms of dust particle size (less than 7 microns) and in dust concentration (0-100 mg / m ³ ). In addition, the measurement accuracy at a low concentration of dust in the air (3-5%) is insufficient.

Техническим результатом полезной модели является расширение диапазона и точности измерения содержания пыли в воздухе путем использования нескольких излучателей с выбором углов наклона их и реализации их автоматического последовательного включения или отключения.The technical result of the utility model is to expand the range and accuracy of measuring dust in the air by using several emitters with a choice of their tilt angles and implementing their automatic sequential switching on or off.

Предложено устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке, содержащее измерительную камеру, инфракрасный излучатель, приемник рассеянного света и микропроцессор.A device is proposed for measuring the concentration of dust in the air stream, comprising a measuring chamber, an infrared emitter, a scattered light receiver, and a microprocessor.

Отличием является то, что оно снабжено несколькими излучателями, установленными с возможностью последовательного включения или отключения их в пределах диапазона измерения, причем излучатели имеют длину волны 930-950 нм и установлены под углами от 50 до 70° к оптической оси приемника.The difference is that it is equipped with several emitters installed with the ability to turn them on or off sequentially within the measurement range, and the emitters have a wavelength of 930-950 nm and are installed at angles from 50 to 70 ° to the optical axis of the receiver.

Отличием также является то, что устройство снабжено ловушками инфракрасного излучения. Другим отличием является то, что приемник рассеянного света выполнен с усилителем.The difference is also that the device is equipped with infrared traps. Another difference is that the scattered light receiver is made with an amplifier.

Предлагаемое устройство предназначено для непрерывного мониторинга запыленной среды и может использоваться при всех видах производственных процессов, которые создают пыль, дым, туман, испарения и другие воздушные загрязнения.The proposed device is designed for continuous monitoring of dusty environments and can be used in all types of production processes that create dust, smoke, fog, fumes and other air pollution.

Предложенная конструкция устройства обеспечивает регистрируемый диапазон размеров частиц в пределах 0,1-100 мкм и измерение концентрации пыли в диапазоне от 0 до 2000 мг/м³, при этом точность измерений концентраций пыли в диапазоне 0-100 мг/м³ составляет 2,3 -2,5%.The proposed device design provides a detectable range of particle sizes in the range of 0.1-100 μm and a measurement of dust concentration in the range from 0 to 2000 mg / m ³ , while the accuracy of measurements of dust concentrations in the range of 0-100 mg / m ³ -2.5%.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства для измерения концентрации пыли (вид в плане), а на фиг.2 - вид с торца измерительной камеры.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a schematic diagram of a device for measuring dust concentration (plan view), and Fig. 2 is an end view of the measuring chamber.

Устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке содержит измерительную камеру 1, к которой подсоединены излучатели 2, 3, 4, 5, 6 и 7, установленные на тубусах 8 и 9 и соединенные с электронными блоками управления 10 и 11.A device for measuring the concentration of dust in the air stream contains a measuring chamber 1, to which emitters 2, 3, 4, 5, 6 and 7 are connected, mounted on tubes 8 and 9 and connected to electronic control units 10 and 11.

Электронные блоки управления осуществляют установку каждого излучателя точно под заданным углом α к оптической оси приемника рассеянного света 12 и последовательное автоматическое включение или отключение их. Излучатели и приемник рассеянного света могут иметь ловушки инфракрасного излучения 13, 14, а приемник 12 - усилитель 15. В связи с наличием нескольких излучателей мощность рассеянного света, попадающего в приемник 12, резко увеличивается и при определенных условиях может отпасть необходимость иметь ловушки инфракрасного излучения 13,14 и усилитель 15. Для обработки данных, поступающих с приемника 12, устройство имеет встроенный микропроцессор 16.Electronic control units install each emitter exactly at a given angle α to the optical axis of the scattered light receiver 12 and sequentially automatically turn them on or off. The emitters and the scattered light receiver can have infrared traps 13, 14, and the receiver 12 can have an amplifier 15. Due to the presence of several emitters, the power of the scattered light entering the receiver 12 increases sharply and under certain conditions there may be no need for infrared traps 13 , 14 and amplifier 15. For processing data coming from the receiver 12, the device has a built-in microprocessor 16.

Ниже приведено описание работы устройства.The following is a description of the operation of the device.

Устройство устанавливают в сечении горной выработки, при этом его ориентируют так, чтобы измерительная камера 1 располагалась вдоль запыленного воздушного потока. С помощью электронных блоков The device is installed in the cross section of the mine, while it is oriented so that the measuring chamber 1 is located along the dusty air stream. Using electronic blocks

управления 10, 11 устанавливают каждый из излучателей 2-7 под заданным углом α₁, α₂, α₃ и т.д. в пределах 50-70° к оптической оси приемника рассеянного света 12 и задают волну инфракрасного излучения в пределах 930-950, что обеспечивает диапазон измерений по концентрации пыли в пределах 0-2000 мг/м³ и по крупности измеряемых частиц 0,1-100 мкм. Чувствительность устройства по крупности измеряемых частиц регулируют путем изменения длины волны. При измерении концентрации пыли выше 100 мг/м³ в работе находится один излучатель, а при концентрации пыли менее 100 мг/м³ в работу последовательно включаются остальные излучатели, при этом точность измерения увеличивается до 2,3-2,5%. Обычно измерение начинают с общей запыленности с последовательным автоматическим увеличением или уменьшением количества одновременно работающих излучателей, а затем переходят аналогично к измерениям фракционного состава пыли в пределах 0,1-100 мкм.control 10, 11 set each of the emitters 2-7 at a given angle α ₁ , α ₂ , α ₃ , etc. within 50-70 ° to the optical axis of the scattered light receiver 12 and set the wave of infrared radiation in the range of 930-950, which provides a measurement range for dust concentration in the range 0-2000 mg / m ³ and for the size of the measured particles 0.1-100 microns. The sensitivity of the device by the size of the measured particles is controlled by changing the wavelength. When measuring dust concentration above 100 mg / m ³ , one emitter is in operation, and when dust concentration is less than 100 mg / m ³ , the rest of the emitters are sequentially included in the work, while the measurement accuracy increases to 2.3-2.5%. Typically, the measurement begins with total dust content with a sequential automatic increase or decrease in the number of simultaneously operating emitters, and then proceed similarly to measurements of the fractional composition of dust within 0.1-100 microns.

Чувствительность приемника рассеянного света при необходимости увеличивается с помощью усилителя 15, а затем полученные значения обрабатываются в соответствии с заданной программой во встроенном микропроцессоре 16 и результаты обработки передаются по коммуникационной сети 17 на компьютер или адаптированную систему сбора информации.The sensitivity of the scattered light receiver, if necessary, is increased by an amplifier 15, and then the obtained values are processed in accordance with a predetermined program in the built-in microprocessor 16 and the processing results are transmitted via a communication network 17 to a computer or an adapted information collection system.

Предлагаемое устройство может осуществлять как измерение среднего значения концентрации пыли и размера частиц в интервале времени от 5 с до 12 ч, так и вывод динамики максимальных разовых концентраций в режиме реального времени.The proposed device can both measure the average value of the dust concentration and particle size in the time interval from 5 s to 12 h, and output dynamics of the maximum single concentrations in real time.

Claims

1. A device for measuring dust concentration, comprising a measuring chamber, an infrared emitter, a scattered light receiver and a microprocessor, characterized in that it is equipped with a block of emitters installed with the ability to turn them on or off sequentially within the measurement range, and the emitters have a wavelength of 930- 950 nm and installed at angles from 50 to 70 ° to the optical axis of the receiver.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with traps for infrared radiation.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the scattered light receiver is made with an amplifier.