Способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозольных частиц Российский патент 2019 года по МПК G01N15/02 G01N21/47 

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

Известен способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозольных частиц [1], при осуществлении которого используется рассеяния света в малых углах.

Этот известный способ обладает ограниченностью по углу рассеяния, поскольку он предполагает введение сравнительно большого экрана. Таким образом, отсутствует возможность выполнения измерений при достаточно малых углах рассеяния.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды [2], при котором поляризованное излучение направляют на область, уменьшающую мощность направленного поляризованного излучения, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме.

В этом известном решении не учитывается то, что область, на которую направляют поляризованное излучение, частично пропускает направленное поляризованное излучение.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дисперсного состава аэрозоля за счет исключения мощности частично пропущенного направленного излучения.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно: в нем осуществляют процесс аспирации; осуществляют прием рассеянного света; поляризованное излучение направляют на область, уменьшающую мощность направленного поляризованного излучения, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что линейно поляризованное излучение направляют на область, уменьшающую мощность направленного линейно поляризованного излучения, поворачивают плоскость поляризации этой области, измеряют мощности излучения под различными углами поворота плоскости поляризации и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренным мощностям излучения.

Указанные существенные отличия позволяют повысить точность за счет исключения мощности частично пропущенного направленного излучения.

Физические принципы, на которых основан предлагаемый способ, состоят в том, что измерение мощностей излучения под различными углами поворота плоскости поляризации позволяет учесть мощность частично пропущенного направленного излучения.

Пример реализации способа.

Сущность изобретения пояснена на фиг. 1.

Для аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды используют прибор типа счетчика частиц «AERO TRAK 9303», в котором в качестве источника излучения используется лазер 1 с системой линз 2. Как и в счетчике частиц «AERO TRAK 9303» лазерное излучение фокусируют в счетном объеме 3. В отличие от счетчика частиц «AERO TRAK 9303» 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 4, который уменьшает излучение от лазера. Принимаемое излучение включает две составляющих. Одна из них зависит от засветки и пропорциональна квадрату синуса угла поворота плоскости поляризации sin²ϕ, другая определяется излучением, рассеянным частицей. Она пропорциональна величине cos²ϕ . После прохождения системы линз 5 фотодетектором 6 принимается засветка и излучение, рассеянное частицей. По принятому излучению судят о размере частицы. Выполнение измерений излучения под разными углами поворота плоскости поляризации ϕ позволяет исключить засветку.

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 [4] был выявлен признак фокусировки излучения в счетном объеме. В этом известном решении [4] до фокусировки часть излучения лазера отводится на дополнительное приемное устройство. Именно благодаря этому достигается технический результат способа [4]. Однако при этом имеет место снижение точности определения размеров частиц, если учесть, что рассеянное излучение составляет незначительную часть от лазерного излучения. 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 определения размера частицы 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 №2560142 Способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды / Егоров А.Д. Потапова И.А., Драбенко В.А. Бюллетень изобретений №23, 2015.

3. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде - М. - Л.: Гос. изд. техн. - теор. лит.», 1951. - 288 с.

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

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа аспирационной оптической спектрометрии аэрозольных частиц. При осуществлении способа направляют линейно поляризованное излучение на область, уменьшающую мощность направленного линейно поляризованного излучения, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, и измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме. При этом поворачивают плоскость поляризации этой области, измеряют мощности излучения под различными углами поворота плоскости поляризации и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренным мощностям излучения. Технический результат заключается в повышении точности определения дисперсного состава аэрозоля. 1 ил.

Способ аспирационной оптической спектрометрии аэрозольных частиц, при котором поляризованное излучение направляют на область, уменьшающую мощность направленного поляризованного излучения, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, отличающийся тем, что линейно поляризованное излучение направляют на область, уменьшающую мощность направленного линейно поляризованного излучения, поворачивают плоскость поляризации этой области, измеряют мощности излучения под различными углами поворота плоскости поляризации и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренным мощностям излучения.