ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2012 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к приборам для определения дисперсного состава аэрозоля с помощью оптических средств и может применяться в различных отраслях промышленности, связанных с использованием сыпучих порошкообразных материалов для контроля состояния воздуха рабочей зоны в целях экологического мониторинга.

Известна аналитическая система комплексного анализа и отбора проб для изучения дисперсного состава аэрозолей оптическим методом, содержащая микроскоп, электронный микроскоп и телевизионный микроскоп с волоконно-оптическим осветителем, электронные весы, многоканальный пробоотборник с всасывающими каналами и персональный компьютер для обработки изображений исследуемых объектов в проходящем и отраженном свете в светлом и темном поле (см. описание изобретения к патенту РФ №2145706, МПК G01N 1/22, публикация 20.02.2000 г.)

Недостатком известной системы является наличие сменных подложек, что требует обслуживания системы каждый раз непосредственно перед проведением измерений, при этом существует вероятность преждевременного загрязнения подложек и, как следствие, искажение результатов измерений.

Известен способ определения дисперсного состава аэрозоля, включающий отбор пробы и регистрацию частиц аэрозоля с последующей статистической обработкой результатов, при этом используют компьютеризированную систему обработки видеоизображений и цифровые фотоаппараты или сканеры с переменным дискретным разрешением (см. описание изобретения к патенту РФ №2287805, МПК G01N 21/91, публикация 20.11.2006 г.)

Недостатком известного способа является участие оператора в промежуточных этапах измерений, как-то: транспортировка индикаторной подложки, выбор представительной пробы и исследуемого участка подложки, выбор контрастности обрабатываемого сканированного изображения, как следствие, снижение экспрессности анализа и появление погрешностей, связанных с человеческим фактором.

Задачей заявленного изобретения является повышение точности, объективности и экспрессности получаемых результатов по дисперсному составу аэрозоля, полная автоматизация процесса измерений.

Сущность изобретения заключается в следующем. Прибор для определения дисперсного состава аэрозоля, содержащий полый корпус с разъемом электропитания, с разъемом интерфейсного кабеля USB, подключенного другим концом к персональному компьютеру, и со штуцером ввода исследуемого аэрозоля, который соединен с установленным в корпусе аэросепаратором, включающим три ступени, каждая из которых соединена всасывающим каналом с последовательно установленными в корпусе измерительной ячейкой, сменным фильтром и электроаспиратором, при этом в измерительной ячейке образована объектная камера, соединенная с взаимно перпендикулярно установленными лазерными источниками соответствующей длины волны, всасывающим каналом и объективом цифровой видеокамеры, электрический выход которой подключен к разъему интерфейсного кабеля USB.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан прибор для определения дисперсного состава аэрозоля, общий вид;

на фиг.2 - то же, измерительная ячейка.

Прибор для определения дисперсного состава аэрозоля, содержащий полый корпус 1 с разъемом 2 электропитания, с разъемом 3 интерфейсного кабеля USB, подключенного другим концом к персональному компьютеру 4, и со штуцером 5 ввода исследуемого аэрозоля, который соединен с установленным в корпусе 1 аэросепаратором 6, включающим три ступени 7, каждая из которых соединена всасывающим каналом 8 с последовательно установленными в корпусе 1 измерительной ячейкой 9, сменным фильтром 10 и электроаспиратором 11, при этом в измерительной ячейке 9 образована объектная камера 12, соединенная с взаимно перпендикулярно установленными лазерным источником 13 света, всасывающим каналом 8 и объективом 14 цифровой видеокамеры 15, электрический выход которой подключен к разъему 3 интерфейсного кабеля USB.

Прибор работает следующим образом. Исследуемый аэрозоль отбирается через пробоотборное устройство (на чертеже не показано) за счет разряжения, создаваемого электроаспиратором 11, и через штуцер 5 попадает в аэросепаратор 6, включающий три ступени 7 (I, II, III), здесь происходит разделение аэрозоля на три фракции: I - крупные, в ступени II - средние, в III - мелкие. Затем каждый поток проходит через объектные камеры 6 соответственно каждой из трех измерительных ячеек 9. Дисперсные частицы, проходя по объектной камере 12, входят в луч света, исходящего из лазерного излучателя 13, и отражают часть света, вспышка, увеличенная линзами объектива 14, фиксируется видеокамерой 15, сигнал с которой передается на компьютер 4 для дальнейшей обработки.

Для исключения ошибки камера снимает кадры дискретно, с частотой, исключающей фиксацию одной и той же частицы дважды.

Длина волны лазерного излучателя оптимизирована под размер измеряемой частицы, поэтому в I объектной камере установлен модуль с длиной волны 670 нм, во II - 650 нм, в III - 635 нм.

Кратность увеличения объектива для каждой измерительной ячейки составляет ×75, ×100 и ×150 соответственно для крупных, средних и мелкодисперсных частиц.

Массив полученных с трех камер данных обрабатывается на персональном компьютере. Каждый кадр обрабатывается как растровое изображение светлых пятен на черном фоне, величина этих пятен пропорциональна диаметру частицы. Программно определяется эквивалентный диаметр частиц и их общее количество по каждой отдельно взятой измерительной ячейке, а затем данные суммируются для получения общего дисперсного состава аэрозоля. Так же при известном расходе смеси через прибор и известном количестве частиц реализуется метод счетной концентрации. Полученные результаты представляются в виде таблицы или графика кривой распределения частиц в аэрозоле.

Перед применением прибор тарируется по методу микрофотографий.

Изобретение относится к приборам для определения дисперсного состава аэрозоля с помощью электронно-оптических средств. Прибор содержит полый корпус с разъемом электропитания, с разъемом интерфейсного кабеля USB, подключенного другим концом к персональному компьютеру, и со штуцером ввода исследуемого аэрозоля, который соединен с установленным в корпусе аэросепаратором, включающим три ступени, каждая из которых соединена всасывающим каналом с последовательно установленными в корпусе измерительной ячейкой, сменным фильтром и электроаспиратором. В измерительной ячейке образована объектная камера, соединенная с взаимно перпендикулярно установленными лазерным источником света, всасывающим каналом и объективом цифровой видеокамеры, электрический выход которой подключен к разъему интерфейсного кабеля USB. Изобретение позволяет ускорить и полностью автоматизировать процесс измерений и определять дисперсный состав смеси в большом диапазоне размеров исследуемых частиц благодаря предварительному разделению газового потока в аэросепараторе. 2 ил.

Прибор для определения дисперсного состава аэрозоля, содержащий полый корпус с разъемом электропитания, с разъемом интерфейсного кабеля USB, подключенного другим концом к персональному компьютеру, и со штуцером ввода исследуемого аэрозоля, который соединен с установленным в корпусе аэросепаратором, включающим три ступени, каждая из которых соединена всасывающим каналом с последовательно установленными в корпусе измерительной ячейкой, сменным фильтром и электроаспиратором, при этом в измерительной ячейке образована объектная камера, соединенная с взаимно перпендикулярно установленными лазерными источниками соответствующей длины волны, всасывающим каналом и объективом цифровой видеокамеры, электрический выход которой подключен к разъему интерфейсного кабеля USB.