Устройство для гранулометрического анализа взвешенных частиц Советский патент 1983 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контропьно- измеритепьной текинке и можетнайти применение в химической промышпекност и машиностроении. Известно устройство дгш опрецепенкя концентрации частиц, содержащее источш пинейно-попяризова иного электромагнитного иэп)гчения, измерительную кювету и фотоприемник, регистрирующий интенсив юсть прошедшего попяризовенного света TI J. Недостатком данного устройства явпя ется низкая чувствительность измерения Наиболее близкое к предлагаемому устройство для анализа взвешенных частиц содержит источник поляризоваттаого света, измерительную кювету с системой электродов, связанных через коммутатор с источником постоянного напряжения и генерирующих вращающееся электричёа о Попе, а также фотоприемник с дисплеем 2J Недостатком известного устрюйства также является низкая чувствительность измерения вследствие влияния собственно го дикроизма частиц анализируемой сме-си. Цепь изобретения - повышение чувств тельности измерений путем исключения влияния собственного дихроизма частиц анализируемой смеси. Поставленная цепь достигается тем, что в устройство дпя гранулометрическог анализа взвешенных частиц, содержащее источник поляризованного света, измерительную кювету с системой электродов, связанных через коммутатор с источником постоянного напряжения и генерирующих врашаклдееся электрическое поле, а также фотоприемник с дисппеем, между измерительной кюветой и фотоприемником введены поспедовательно расположенные демоцулирующая электро или магнитооптическая ячейка и поляризационная сис тема в виде анализатора с фиксированной главной лпоскостью пропускания, причем демоаулирующая ячейка связана через регулирующий амплитудный делитель напряжения с коммутатором. Кроме того, электрооптическая ячейка выпопнена в виде ячейки Керра винтовой симметрии. В качестве демодулирующей ячейки может быть использована как ячейка Керра винтовой симметрии, так и ячейка Фа радея, так как для компенсации необходимо чистое вращение, т.е. необходим ротатор. (Ячейка Керра невинтовой симметрии вносит оптическую разшзсть фаз между обыкновенным и необыкновенным пучом света, т.е. создает двулучепреломление). На чертеже представлена схема устройства дгш гранулометрического анализа взвешенных частиц. Устройство содержит источник 1 света, снабженный линзовым коллиматором 2 и поляризационным устройством 3, На оси источника 1 света расположена квадрупольная система титановых электродов 4, охватывающая измерительную кювету 5 со взвешенными частицами. Электроды изготовлены с второпластовым напылением. Фотоприемник с регистрационным усилителем 6 соединен с дисплеем 7. Зазор между электродами 4 10 мм, ширина электродов 4 мм, длина 60 мм. Измерительная, кювета представляет собой полиметилметакрилатовую кювету длиной 100 мм с вклеенными кварцевыми окнами диаметром 8 мм, которая заполнена водным раствором бентолита (суспензия приготовлена методом растирания, дает четкий конус Тиндаля). Электроды 4 через коммутатор 8. соединен с источником 9 постоянного напряжения. Управляющий вход коммутатора 8 и вход синхронизации дисплея 7 соединены с синхронизатором 10. Между измерительной кюветой 5 и фотоприемником 6 введены последовательно расположенные демодупирующая электро- или магнитооптическая ячейка 11 в виде ячейки Керра винтовой симметрии, заполненная электрооптически активным составом со стандартными характеристиками - хлороэнзопом, с длиной электродов 6 мм, и пбляризационная система 12 в виде анализатора с фиксированной главной плоскостью пропускания - призма ФраккаРиттера 10 10 мм, ось наибольшего пропускания которой параллельна вектору напряженности поля одной из пар эпектродов 4 измерительной кюветы 5. Демодупирующая электро- или магнитооптическая ячейка 11 связана через регулирующий амплитудный делитель 13 напряжения и коммутатор 8 с источником 9 псм:;тоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. С помощью коплиматора 2 и поляризационного устройства 3 создают параллельный линейно-поляризованный пучок света, который зондирует дисперсную систему, заключенную между электродами 4, и далее модулированный поток света попадает в -цемодупирующую ячейку 11.

Коммутатор 8 соединяет источник 9 постоянного напряжения с одной парой Ksaaрупопьной системы электродов 4. В эпектрическом попе этой пары эпектродов частицы ориентируются вдоль поля, попяризуя оптическое излучение. Степень IK пярвзации зависит от концентрации чао. тиц и их форм. Еспи наибольшая ось чаотииы при этом совпадает с направлением электрического, попя, то из измерительной кюветы 5 выходит максимальный световой поток.

Затем управляющий сигнап синхрон&затора 10 переключает коммутатор 8 на ортогональную пару эпектродов 4 и запускает развертку на экране дисплея 7 Электрическое поле изменяет ориентацию на 90 . Взвешенные частицы начинают переориентировываться в соответствии с временем вращательной релаксации, которое определяется размером частиц. При этом световой поток, выходящий из измерительной кюветы 5, начинает уменьшаться по мере вращения каждой фракций до угла 90 и достигает минимума после поворота наиболее крупных частиц.

В демодулирующей ячейке 11, представляющей собой ячейку Керра винтовой симметрии, питаемой через делитель 13 напряжения и коммутатор 8 от источника 9 постоянного напряжения, при соответствующем подборе питающего напряжения в случае работы первой пары электродов 4 амплитуда модуляции светового потока возрастает в два раза, при работе второй пары эпектродов 4 происходит демодуляция пуча света, а именно полная ком. пенсация изменения поляризации пучка света, прошедшего измерительную кювету

5. Демоцулирующее действие магнитоодткческой ячейки Фарадея или ячейки Керра винтовой симметрии заключается в том, что с их помощью компенсируется поворот плоскости поляризации, осуществляемый веществом в измерительной кювете при воздействии на это вещество электрического напряжения.

Анализатор 12, скрещенный с попяр затором 3, позволяет выбрать проекцию поляризации на направление главного пропускания анализатора и тем самым обеопечить оптимальный уровень засветки фотопрчемннка 6.

Кривая изменения интенсивности света записанная на экране дисплея 7, отображает функцию распределения частиц по размерам, если время переключения коммутатора 8 намного меньще времени вращательной релаксации частиц.

При обратном переключении эпектродов 4 сигнал с фотоприемника 6 воспроизводит функцию распределения при изменении светового потока от минимума до .

Погрешность определения гранулометрического состава предваритепьно оценена по ширине доверительного интв{увала при критерии Стькедеита 0,95 и составляет для предлагаемого устройства + 10%.

Устройство дпя гранутомвтричесжого анализа взвешенных частиц позволяет повысить чувствительность измерения (см. таблицу).

Фиксация начального уровня сигнала позволяет проще использовать логические элементы в информационно-индикаторном блоке.

i. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее источник по- , пяризованиэгчз света, измерительную кювету с системой эпектрюдов, связанных через коммутатор с источником постоянного напряжения и генерирующих вращак шееся эпектрической попе, а также фотоприемник с дисплеем, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, между измерительной кюветой и фотоприемником введены последовательно расположенные демодулирующая электро-или магнитооптичеасая ячейка и поляризационная сиогема в вице анализатора с фиксированной главной плоскостью пропускания, причем демодулирующая ячейка связана через регулирующий амплитудный делитель напряжения с коммутатором. 2. Устройство по п. 1,отличающее с я тем, что электрооптическая Q Q ячейка выполнена в виде ячейки Керра (Л винтовой симметрии.. СП о 00 ю