ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА Российский патент 2010 года по МПК G01N21/53 

Изобретение относится к области средств измерения концентрации частиц пыли в воздухе и может быть использовано для контроля запыленности воздуха жилых и производственных помещений, а также для экологического мониторинга состояния атмосферы.

Для измерения концентрации аэрозольных частиц предлагается использовать явление «Капельный кластер» [1], наблюдаемое при локальном нагреве и испарении жидкостей (например, воды). Пары жидкости, попадая в относительно холодную газовую среду, конденсируется в микрокапли, зарождающиеся на центрах конденсации, основными из которых являются суспензированные в воздухе твердые микрочастицы - пылинки. При температуре жидкости, превышающей пороговое значение, выпавшие на жидкую поверхность микрокапли конденсата проявляют высокую устойчивость к коалесценции и формируют диссипативную суперструктуру - «Капельный кластер».

Принцип работы устройства основан на измерении скорости роста площади капельного кластера, которая, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна концентрации пыли в воздухе.

Схема устройства показана на фиг.1. Здесь: 1 - источник света (например, полупроводниковый лазер), 2 - коллимированный световой пучок, 3 - основание для установки сменной кюветы 4 из светопрозрачного материала (например, стандартная чашка Петри для биологических исследований, фиг.2). Изнутри кюветы сформирован участок поверхности дна 5 с высоким коэффициентом поглощения света на длине волны светового пучка, 6 - слой жидкости, 7 - капельный кластер, 8 - фотоприемник; 9 - трубка для подачи воздуха, контролируемого на содержание пыли.

Оптическая плотность окрашенного участка дна кюветы подбирается таким образом, чтобы в нем поглощалось порядка 90…95% световой энергии пучка, благодаря чему в жидкости индуцируется локализованный тепловой источник, необходимый для генерации капельного кластера. Остальные 5…10% светового потока используются для детектирования капельного кластера [1].

Началом реализованного в устройстве измерительного цикла является момент включения источника света, тепловое действие которого создает условия, необходимые для образования капельного кластера. Увеличиваясь в размере, капельный кластер уменьшает световой поток, регистрируемый фотоприемником, фиг.1. Концентрация пыли в воздухе определяется по скорости изменения интенсивности излучения. В момент снижения светового потока до некоторого порогового уровня источник света выключается на время, необходимое для восстановления системы в исходное состояние, после чего измерительный цикл может быть продолжен.

Предлагаемое устройство позволяет применять сменные (при необходимости одноразовые) кюветы, замена которых не сказывается на настройках оптических и электронных систем прибора. Кроме того, легко извлекаемые из устройства прозрачные кюветы обеспечивают оптимальные условия для детального изучения фракционного состава пыли любыми доступными методами микроскопии. В качестве примера на фиг.2 приводится полученное с помощью микроскопа МБС-10 изображение участка дна кюветы с адсорбированными в процессе измерения пылевыми частицами: верхний снимок в проходящем, нижний - в отраженном свете.

ЛИТЕРАТУРА

1. Капельный кластер. А.А.Федорец. Письма в "ЖЭТФ", т.79, №8, с.457-459, 2004.

Изобретение относится к средствам измерения концентрации частиц пыли в воздухе и может быть использовано для контроля атмосферы жилых и производственных помещений. Изобретение основано на использовании капельного кластера, для зарождения которого создается слой жидкости в кювете (типа чашки Петри) из светопрозрачного материала, на дне которой сформирован окрашенный участок, поглощающий порядка 90…95% мощности излучения применяемого светового источника. Капельный кластер генерируется тепловым действием светового пучка, падающего извне кюветы перпендикулярно плоскости ее дна. Проникающие сквозь дно кюветы 5…10% светового излучения используются для измерения скорости роста капельного кластера, по которой определяется степень запыленности воздуха. Техническим результатом является упрощение эксплуатации устройства за счет возможности использования сменных кювет. 2 ил.

Устройство, измеряющее уровень запыленности воздуха по скорости изменения интенсивности прошедшего через капельный кластер излучения, содержащее источник света, формирующий коллимированный световой пучок, основание для установки сменной кюветы из светопрозрачного материала, внутри которой сформирован участок поверхности дна с высоким коэффициентом поглощения на длине волны светового пучка, направляемого перпендикулярно плоскости дна кюветы, слой жидкости, в которой индуцируется локализованный тепловой источник для генерации капельного кластера, трубку для подачи воздуха и фотоприемник.