Способ измерения размеров частиц Советский патент 1985 года по МПК G01N15/14 

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может най ти применение в биологии, медицине, химической промьшленности, метеорологии и при Контроле :загружений. окружающей среды. Целью изобретения является повыш ние точности измерений размеров частиц путем исключения погрешности связанной с неравномерностью распре деления интенсивности осветаюшего пучка. На чертеже приведена схема реали зации предлагаемого способа. Устройство содержит проточную кювету 1, в которой формируют поток прозрачной среды с частицами. Соосно с потоком 2 направляют параллел ный пучок света от источника 3. С помощью приемной оптической системы состоящей из объектива 4, диафрагмы 5, вьщеляют измерительный объем 6, в котором производится регистрация рассеянного света от отдельных, частиц фртоприемниками 7. Прошедший через среду свет попадает в светоловушку 8. Амплитуды импульсных сигналов с выхода фотоприемника изм ряют с помощью измерителя амплитуды 9, а длительность - с помощью измери теля длительности 10. Перемножение сигналов, соответствуюющих их ампли туде и их длительности, осуществляют в блоке 11. Аналиэ произведения позволяет определить размеры частиц в блоке 12. Формируют поток прозрачной среды с частицами таким образом, чтобы в пределах измерительного объема попе речный профиль относительных скоросте совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности света светового потока в пучке, В этом случае относительный поперечный профиль скорости имеет вид (r)/Vo, где V(r) - скорость потока в поперечном сечении при изменении радиуса потока г; Vjj - скорость на оси потока. В этом случае скорость движения час тиц, совпадающая со скоростью потока, определяется уравнением V(r)Vo-fv. Аналогично имеем для распределения интенсивности света в измерительном объеме J(r)Jo- ), где J(r) интенсивность света в пучке при изменении радиуса его г; IQ - интенсивность света на оси пучка; f. (г) - функция распределения интенсивности по .сечению пучка. Амплитуда U электрического сигнала пропорциональна размеру частиц А интенсивности света 1(г) в том сече-, НИИ, где она проходит измерительный объем, т.е. U.A.I(r)AIe fj (r); Дпительность электрического сигнала t определяется длиной измерительного объема вдоль потока L и скоростью движения частиц V(r) VX) ) fv(r) где i.0 - длительность сигналов от частиц, регистрируемых на оси потока. Произведение амплитуды сигнала от частиц на его длительность дает следующую величину С: -Т А 1„ Т f4u. - f«(r) При одинаковых относительных . профилях интенсивности света и скорости потока f-|(r)fy(r) произведение зависит только от размера частиц и неравномерное освещение потока не сказывается На точности измерений. Для большинства измерительных устройств распределение скорости потока по каналу описывается параболическим законом распределения 2г v(r)v4i-(-3-) , где d - диаметр канала. Освещение потока производится источником света, распределение интенсивности в пучке описывается гауссовской функцией J(r)roexp -(|E/J, где Ь - параметр распределения. Учитывая разложение в ряде гауссовской функции распределения интенисвностя света в пучке получаем выражениеЛг)(2)Ч . 1 (2г -1 2 Ъ 4 Поскольку вклад третьего и последующих членов мал, можно ограничиться только двумя первыми членами и вьфажёние приобретает вид. :t(r)(-). т.е. распределение интенсивности с 31 большой точностью описывается параболической функцией. Подобрав , получаем, как и для общего случая: произведение амплитуды сигнала на его длительность зависит только от размера частиц. При регистрации частиц вблизи стенок измерительного канала возраста ет уровень паразитных засветок, которые способнь снизить получаемую точность измерений. Наблюдается большая разница в .параболическом профи- 64 . 4 ле скорости и гауссовском распределении интенсивности при удалении к стенкам. Но вместе с тем увеличивается и длительность регистрируемых электрических сигналов, причем регистрация импульсов с заданным превышением длительности над ее минимальным значением позволяет ввести ограничения на регистрацию частиц, движущихся в потоке на определенном расстоянии от центра. Такое повышение может составлять например 1,1 раза.

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ, включающий формирование потока прозрачной среды с частицами, освещение этого потока параллельным и соосным с ним пучком света, выдег ление с помощью приемной оптической системы измерительного объема, регистрацию рассеянного света от отдельных частиц в измерительном объеме, преобразование света в электрические импульсы и измерение их амплитуды, отлйчающийс.я тем, что, с целью повышения точности измерения размеров частиц путем исключения .погрешности, связанной с неравномерностью распределения интенсивности освещающего пучка, поток прозрачной среды с частицами формируют таким образом, чтобы в пределах измерительного объема поперечный относительный профиль скоростей потока совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности светового потока в пучке, дополнительно измеряют длительность электрических . импульсов, а о размерах частиц судят по произведению сигналов, соответствующих амплитуде и длительности импульсов. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что формируют поток прозрачной среды в пределах измерительного объема, поперечный относительный профиль которого параболический, а относительный поперечный профиль интенсивности светового потока - гауссовский. 3.Способ по п. 2, отличающий с тем, что для определе-. ния размеров используют электрические импульсы с заданным превышением длительности над ее минимальным значением.