Czujniki mętności optek-Danulat

Czujniki mętności niemieckiej firmy optek-Danulat są od lat światowym liderem techniki pomiarowej cieczy technologicznych opartej na zasadzie zmian w zachowaniu się światła. Systemy pomiarowe firmy optek-Danulat z sukcesem używane w wielu procesach technologicznych takich jak filtracja, separacja produktów, fermentacja, rafinacja, rozdział faz, detekcja składników w zawiesinie. Dzięki zastosowaniu nowatorskich rozwiązań technicznych oraz wykorzystaniu najlepszej jakości komponentów, pomiary są precyzyjne, a ich wyniki powtarzalne, nawet w przypadku występowania agresywnych medium, wysokich temperatur i ciśnień. Wszystkie produkty firmy optek-Danulat spełniają wymagania standardów międzynarodowych (dyrektywy PED) oraz przemysłowych (certyfikat ATEX).

Czujnik mętności zawiesin - zasada działania

Mętność w cieczach spowodowana jest zawieszonymi, drobnymi, nierozpuszczalnymi cząsteczkami, które powodują zakłócenia rozchodzenia się fal świetlnych w postaci odbić, rozproszeń i absorpcji fal. Wraz ze wzrostem ilości tych cząsteczek rośnie intensywność światła rozproszonego. Najważniejsze czynniki wpływające na natężenie i rozkład przestrzenny rozproszonego światła to długość drogi optycznej światła, stężenie cząstek w medium i wielkość cząstek.

Czujniki mętności wykorzystują zjawisko rozproszenia światła przez obecność cząsteczek w medium, mierząc intensywność światła o danej długości fali, które przechodząc przez medium dociera do detektora umiejscowionego pod kątem 0° względem wiązki fal świetlnych emitowanych przez moduł lampowy. Czujniki mętności optek w swoich pomiarach mętności bazują zawsze na długości fali w zakresie bliskiej podczerwieni(NIR) 700-1000 nm. dzięki czemu można wyeliminować wpływ wszelkich zaburzeń spowodowanych kolorem medium.

W zależności od wielkości cząstek wiązka światła rozprasza się pod różnymi kątami. Najmniejsze cząstki rzędu 0,1-0,5 μm wykrywane są najefektywniej pod kątem 90°. Sposób ten jest wykorzystywany do pomiarów jakościowych wody pitnej i pozwala wykrywać drobne cząsteczki, takie jak koloidy.

Przy nieco większych wielkościach cząstek świetnie sprawdza się pomiar przy niższych kątach, który mierzy rozpraszanie do przodu. Teoretycznie najwyższy stosunek sygnału do tła lub najwyższa czułość uzyskuje się przy pomiarze jak najbliżej 0°. Ze względu na ograniczenia techniczne wynikające z konieczności oddzielenia sygnału rozproszenia od sygnału transmisyjnego wiązki wzbudzającej, najmniejszy kąt, jaki można zrealizować, wynosi 11° Pod niższymi kątami detektory rozpraszające po prostu wykrywałyby bezpośrednie światło z wiązki wzbudzenia.

W wyniku doświadczeń przeprowadzonych na wzorcach formazynowych udowodniono że pomiar pod kątem 11° przy cząsteczkach powyżej 0,2 μm zaczyna zyskiwać przewagę nad pomiarem pod kątem 90°. 

Pomiar rozproszenia światła pod kątem 11° jest bardzo wrażliwy na niskie wartości zmętnienia, ale już przy średnich i dużych wartościach zmętnienia wynoszących >500 ppm z powodu wielu zdarzeń rozpraszania pomiar pod tym kątem może stać się niedokładny. Jednak sygnał absorpcyjny pod kątem 0°, który jest stosunkowo niewrażliwy na niskie wartości zmętnienia, wykazuje liniową reakcję dla wysokich stężeń. Dlatego wykrywanie sygnału zaabsorbowanej wiązki światła pod kątem 0° sprawdza się przy dużych stężeniach

Czujnik mętności TF16-N

Czujnik mętności TF16-N mierzy intensywność światła rozproszonego od cząstek stałych obecnych w medium które zostało wykryte przez 8 fotodiod krzemowych pod kątem 11°. Jednocześnie bezpośrednie światło jest wykrywane przez fotodiodę referencyjną. Ta unikalna dwukanałowa konstrukcja kompensuje zakłócenia w medium. Czujnik mętności TF16-N  używa długości fal 730 nm - 970 nm dzięki czemu barwa medium nie ma wpływu na wynik pomiaru mętności.

Czujnik może być kalibrowany w ppm (DE), EBC lub FTU i mierzy bardzo niskie rozmiary i stężenia cząstek. Ponadto wysokie stężenia cząstek mogą być monitorowane niezależnie od koloru w bezpośrednim detektorze światła.

Specyfikacja techniczna

• długość fali pomiarowej: 730 nm - 970 nm
• detektor: 1 krzemowa fotokomórka światła absorpcyjnego, 8 krzemowych fotokomórek światła rozproszonego
• zakres pomiarowy światła absorpcyjnego:
  0 - 0,05 do  5 CU
  0 - 50 do 8000 ppm (DE)
  0 - 20 do 3200 FTU
  0 - 5 do 800 EBC
• zakres pomiarowy światła rozproszonego:
  0 - 5 do 500 ppm (DE)
  0 - 0,2 do 200 FTU
  0 - 0,05 do 50 EBC
• długość drogi optycznej: 40 mm standardowo (10 - 60 mm z mniejszą dokładnością)
• kalibracja: Fotokomórka 0° - CU, Fotokomórki 11° - ppm/FTU/EBC
• źródło światła: żarówka wolframowa 5,0 V DC, 970 mA (3-5 lat żywotności)
• rozdzielczość: < ±0,05% dla poszczególnych zakresów pomiarowych
• powtarzalność: < ±0,5% dla poszczególnych zakresów pomiarowych
• liniowość: <±1% dla poszczególnych zakresów pomiarowych (w zależności od aplikacji)
• stopień ochrony elementów optycznych: IP65 lub wyższy
• temperatura procesowa:
  0°C - 120°C
  -30°C - 260°C - wersja HT
• temperatura otoczenia: 0°C - 40°C
• materiał wykonania komory przepływowej:
  Stal nierdzewna 1.4435 (SS 316L), 1.4539 (904 L), 1.4571 (SS 316Ti), 1.4462 (318 LN)
  Tytan 3.7035 (Grade 2)
  Hastelloy 2.4602 (C22)
  Plastic TFM™ 4215
• rozmiary komór: 1/8 cala do 6 cali (DN6 do DN150)
• przyłącze procesowe:
  Kołnierzowe (ASME, DIN, EN, JIS)
  Clamp (TC, ISO, DIN)
  gwint wewnętrzny(NPT, DIN)
  gwint sanitarny (DIN 11851)
  Varivent (DIN, IPS, OD)
• ciśnienie procesowe: 0 - 100 bar - może być wyższe w zależności od temperatury medium procesowego, materiału wykonania oraz przyłącza procesowego
• materiał wykonania szkieł: Szafir, Pyrex, Szafir Biotech
• materiał wykonania uszczelnień: Silikon (FDA), Viton^® (FDA), EPDM / Kalrez^® 6230 (FDA / USP Class VI), Kalrez^® 4079

Zastosowanie czujnika mętności TF16-N

• w procesie filtracji, za lub przed separatorem
• do wykrywania wycieków oleju, lub innych substancji do wody
• do wykrywania zanieczyszczeń cząsteczkami stałymi
• do pomiaru stężenia oleju w wodzie
• do monitorowania wody chłodzącej
• w rafinacji strumieni węglowodorów
• w destylacji ropy naftowej
• w procesie klarowania ługu białego, klarowania soków
• w  procesie pasteryzacji
• do wykrywania kultur bakterii w biotechnologii