Optische Sedimentconcentratiemeter

Optische Sedimentconcentratiemeter

Slot, R.E.

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1981-01-01

Voor het bestuderen van sedimenttransport onder invloed van golven en stroming is meetapparatuur noodzakelijk waarmee de sedimentconcentratiemomentaan gemeten kan worden. De te meten concentraties zullen uoorgaans liggen tussen 100 en 10000 ppm. Het nauwkeurig meten van ue lage concentraties zal i.h.a. een probleem vormen i.v.m. de stabiliteit van het meetsysteem. De reeds op de markt verschenen concentratiemeter ISCHS ("Iowa Seuiment Concentration l1easuring System") vertoont nogal wat gebreken, o.a. i.v.m. de stabiliteit. De Iscas werkt volgens het principe van lichtextillctie, waarbij de afgeschermde hoeveelheid licht een maat voor de concentratie is. Hiervoor zijn een lichtbron en een fotodetector nodig, welke bij de ISCHS in het uiteinde van de probe (bij het meetvolume) zijn aangebracht. Vanwege de kleine afmetingen zijn halfgeleiderfotocomponenten gebruikt. Deze halfgeleiderfotocomponenten zijn echter sterk temperatuurgevoelig, zodat watertemperatuur en watersnelheid (volgens de weg van King) een drift in het meetsysteem veroorzaken. Tevens is de gemeten concentratie snelheidsafhankelijk (zie [1], [2], [3] en [4]), hetgeen een gevolg is van de foutief uitgevoerde demodulatieschakeling. De plaatsing van de fotocomponenten in de probe (c.q. in het water) geeft uus de nodige problemen i.v.m. watertemperatuur en watersnelheid. Om deze problemen te voorkomen is er naar een mogelijkheid gezocht om de fotocomponenten buiten het water te plaatsen. In februari 1976 is aan de CED opdracht gegeven om een sedimentconcentratie meter volgens het zelfde principe te ontwikkelen, waarbij echter nu het licht via glasfiber naar het meetvolume geleid wordt. Het voordeel hiervan is dat men nu de mogelijkheid heeft om een andere meetmethode toe te passen. In plaats van één fotodetector worden er nu twee gebruikt, waarbij de tweede fotodetector dienst doet als referentie. Hen heeft dan het voordeel dat bij identieke fotodetectoren de omgevingstemperatuur weinig invloed heeft op het verschilsignaal van de twee fotodetectoren. Het licht van de lichtbron moet nu via een deelspiegel gesplitst worden, zodat beide fotodetectoren evenveel licht ontvangen. De CED heeft helaas twee lichtbronnen gebruikt, waa rdoor het voordeel van de balansmethode weer gedeeltelijk verloren gaat hierdoor voldoet het door de CED geleverde apparaat dan ook niet aan de gestelde eisen. In 1973 is in het Laboratorium voor Vloeistofmechanica aan de bouw van een apparaat begonnen waarin één lichtbron gebruikt wordt, waarvan het licht m.b.v. een deelspiegel gesplitst wordt. De verbetering blijkt echter toch nog te klein te zijn, zodat in april 1980 een onderzoek gestart is naar de oorzaken hiervan. CONCLUSIE De gestelde eis voor de resolutie van het meetsysteem, hoofdzakelijk bepaald door de maximaal toegestane drift van 0,0025%/°C, is haalbaar, waarbij de volgende punten essentieel zijn: 1) speciale temperatuurcompensatiemethode voor de fototransistoren 2) meetmethode volgens de balansmeetmethode 3) goede keuze van de electronische componenten 4) Köhlerse belichtingsmethode voor homogene belichting 5) temperatuurstabilisatie van lichtbron (met Peltier-element).

sedimentconcentratie
sedimentconcentratiemeter
optisch
ISCMS
stabiliteit
fotocomponenten

http://resolver.tudelft.nl/uuid:870aa0ae-e512-41d7-9378-38da551aca3d

TU Delft, Department of Hydraulic Engineering

Report no. 1-81

Institutional Repository

report

(c) 1981 TU Delft, Department of Hydraulic Engineering