Способ определения дисперсного состава аэрозоля Российский патент 2017 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик аэрозольного загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения размеров частиц аэрозоля.

Известен способ определения дисперсного состава аэрозоля [1], при осуществлении которого используется малоугловое рассеяние света.

Этот известный способ обладает ограниченностью по углу рассеяния, поскольку он предполагает введение экрана. Таким образом, отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера экрана.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды [2], при котором фокусируют излучение лазера в счетном объеме и осуществляют прием рассеянного света. В этом известном решении [2] до фокусировки часть излучения лазера отводится на дополнительное приемное устройство.

В этом известном решении имеет место снижение точности определения размеров частиц, т.к. яркость излучения, рассеянного частицей, много меньше яркости лазерного излучения, освещающего частицу.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дисперсного состава среды за счет использования эффекта поляризации света, что позволяет существенно повысить отношение яркостей излучения, рассеянного частицей и освещающего ее.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно: в нем осуществляют процесс аспирации; частично фокусируют излучение лазера в счетном объеме, а часть излучения отклоняют и измеряют, осуществляют прием рассеянного света.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что части поляризованного излучения направляют на области, не пропускающие направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед одной из областей, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы аэрозоля в счетном объеме по измеренному излучению.

Указанные существенные отличия позволяют повысить точность за счет повышения отношения яркостей излучения, рассеянного частицей и освещающего частицу.

Физические принципы, на которых основаны измерения предлагаемым способом, состоят в том, что лазерное излучение является поляризованным, его можно не пропустить к приемнику. Рассеянное излучение содержит как составляющую, которая не пройдет к приемному устройству вместе с лазерным излучением, так и составляющую, которую удастся измерить.

Пример реализации способа

Сущность изобретения пояснена на фиг. 1.

Для аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды используют в качестве источника излучения лазер 1, опорный фотодиод 2, фотодиод 3, системы линз 4, 5, 6. Устройство включает поляроиды 7, 8, светоделительную пластину 9. Лазерное излучение фокусируют в счетном объеме 10. Рассеянное излучение принимают, в том числе под нулевым углом, где минимально влияние свойств частицы. Для устранения засветки от лазера между приемником и счетным объемом помещают поляроид 8, который не пропускает излучение от лазера. Излучение, рассеянное частицей, включает две составляющих, равных по величине при нулевом угле рассеяния.

Лишь одну из этих составляющих не пропускают поляроиды. Таким образом, засветка от лазера устраняется, а после прохождения системы линз 6 фотодетектором 3 принимается излучение, рассеянное частицей. По принятому излучению судят о размере частицы.

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более полного исключения влияющих факторов.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так по источнику [3] был выявлен признак фокусировки излучения в счетном объеме. Однако, в этом известном решении [3], использующемся в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», устраняют излучение лазера, применяя световую ловушку.

Именно благодаря этому достигается технический результат способа [3]. Однако в этом известном решении отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера световой ловушки. В заявляемом же способе данный недостаток исключен.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определений за счет более полного исключения влияющих факторов.

Источники информации

1. Патент №2321840. Способ определения параметров частиц, взвешенных в жидкости, по спектрам малоуглового рассеяния света и устройство для его осуществления/ Левин А.Д. Бюллетень изобретений №10, 2008.

2. Патент №2356028. Устройство для экспресс-анализа промышленной чистоты жидкостей/ Бухалов В.А., Лесников Е.В., Стуканов Ф.Ф. Бюллетень изобретений №14, 2009 (прототип).

3. Челибанов В., Исаев Л. Приборы для контроля чистых помещений / ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес №7, 2009, с. 48-50.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения дисперсионного состава аэрозоля. При проведении измерений поляризованное излучение разделяют и одну из частей отклоняют и измеряют. Другую часть поляризованного излучения направляют на области, не пропускающие направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед одной из областей, и измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме. По измеренному излучению определяют размер частиц аэрозоля в счетном объеме. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.

Способ определения дисперсного состава аэрозоля, при котором частично фокусируют излучение в счетном объеме, а часть излучения отклоняют и измеряют, отличающийся тем, что части поляризованного излучения направляют на области, не пропускающие направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед одной из областей, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы аэрозоля в счетном объеме по измеренному излучению.