Оптико-электронный способ измерения размеров и концентрации дисперсных частиц и устройство для его осуществления (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01N15/14 

,

t

2, Оптико-электронное устройство для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включающее оптически связанные осветитель, светоделительную систему, объектив и приемо-анализирующий блок, о т л ичающее ся тем, что йветоделительная система вьшолнена в виде последовательно установленных аксикона с преломляющим углом, не менее чем в 10 раз превосходящим угол расхождения пучка света, и составной призмы, в которой плоскопараллельная пластина по плоскости, перпендикулярной параллельным поверхностям, сочленена с призмой Дове, причем призма установлена вдоль оптической оси, а граница сочленения составной призмы на торце, обращенном к аксикону, расположена на оси и перпендикулярна направлению потока частиц.

73265

3. Оптико-электронное устройство для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включающее оптически связанные осветитель, светоделительную систему, объектив и приемно-анализирующий блок, отличающееся тем, что светоделительная система выполнена в виде последовательно установленных аксикона с преломпяющим углом, не менее чем в 10 раз превосходящим угол расхождения пучка света, и составной призмы, в которой плоскопараллельная пластина по плоскости, перпендикулярной параллельным поверхностям, сочленена с оптическим клином, преломляющий угол которого выбран не меньшим преломляющего угла аксикона, причем преломляющее ребро клина параллельно направлению потока частиц .

1. Оптико- электронный способ измерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включающий освещение потока частиц в измерительном объеме двумя световыми пучками и ре.генерацию импульсов рассеянного света с последующим их анализом, о тлнчающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения концентраций, формируют световые пучки с поперечным сечением в измерительном объеме в виде полуколец с отношением ширины полукольца к его среднему диаметру, не превышающим 0,1, располагают световые пучки один за другим по ходу потока частиц или смещают их относительно друг друга в направлении, перпендикулярном потоку частиц на расстояние не меньшее диаметра полуколец, а поток час- тиц направляют перпендикулярно диа.метру полуколец.

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при определении характеристик дисперсных систем в химической промьщ1ленности, метеорологии, медицине, при контроле загрязнений газов и жидкостей.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения концентраций.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид поперечного сечения пучков в потоке частиц, когда пучки размещены друг под другом; на фиг. 3 - вид поперечного сечения пучка, когда пучки сдвинуты один относительно другого поперек потока.

Устройство содержит источник света 1, формирующий пучок света с мапой расходимостью, например одномодовый лазер, светоделительную систему 2, включакицую аксикон 3 с преломляющим углом Y не менее чем в 10 раз превышающим угол расходимости пучка света, плоскопараллельную пластину 4, которая по плоскости, перпендикуляр-, ной параллельным поверхностям, сочленена с преломлякядим элементом 5

J призмой Дове или оптическим клином). бъектив 6 фокусирует прошедшие пучки в поток частиц, направление которого показано стрелкой 7. На пути ерассеянного светового потока установлена светоловушка 8, а на пути рассеянного под заданным углом света - приемно-анализирующая аппаратура 9, включающая фотоприемник 10 и электронный анализатор 11. Граница сочленения плоскопгГраллельной пластины 4 с преломляющим элементом 5 прямолинейна, проходит через оптическую ось, обусловленную осветителем 1, аксиконом 3, объективом 6, и перпендикулярна направлению потока дисперсных частиц 7. Освещающиеся пучки в месте анализа частиц в своем сечении приобретают вид полуколец (фиг.2 и 3). В том случае, когда в качестве преломляющего элемента 5 служит призма Дове, полукольца размещены друг под другом (фиг.2). Когда используется оптический клин с преломляющим ребром, параллельным потоку 7 частиц, полукольца смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном потокучастицГфиг.З), не менее чем на диаметрполукольца. 3 Устройство работает следующим образом. Пучок света от источника 1 падает на аксикон 3, на выходе которого образуется конический пучок с углом раствора. 2б. Излучение, прошедшее через верхнюю половину аксикона, проходит через преломляющий элемент 5,вторая же половина пучка проходит через плоскопараллельную пластину 4 Таким образом, из исходного пучка формируется два пучка, каждый из которых полуконический, поскольку на преломляющий элемент 5 и пластину 4 попадает только соответствующая половина поперечного сечения пучка. Затем оба пучка объективом 6 фокусируются в поток частиц в счетный объем прибора. При этом в фокальной плоскости объектива 6 каждый пучок имеет в поперечном сечении вид полукольца. Линия максимальной интенсивности в каждом полукольце имеет вид полуокружности с центром, совпадающим с центром полукольца. Частицы, пролетая два пучка света, имеющих вид полуколец, дают, засветку фотоприемника в виде идентичных импульсов. По амплитуде импульсов судят о размерах частиц, по количеству импульсов определяют концентрацию частиц. Аксикон с преломляющим углом, в 10 раз превосходящим угол расхождения пучка света источника, позволяет получить малую вероятность прохождения частицы на краю освещенной зоны поэтому ширина полукольца и по среднему диаметру не превышает 0,1. В том случае, когда граница сочленения плоскопараллельной пластины с 654 преломляющим элементом проходит через оптическую ось, удается получить полукольца разных размеров и интенсивности. Ориентация границы сочленения плоскопаралпельной пластины с преломлякяцим элементом перпендикулярно потоку позволяет разместить освещающие пучки в потоке дисперсных частиц или один под одним, или смещенными относительно друг друга, но с выпуклостью полукольцевого освещения, направленного вдоль потока частиц. В том случае, когда преломляющий элемент выполнен в виде призмы Дове, конический пучок после аксикона 3 оборачивается на. отражающей грани, благодаря чему после объектива 6 пучки размещаются один под другим, с выпуклостью освещенных пучков, направленной в одну сторону. Дпя полуколец, размещенных друг под другом, удается разместить их в непосредственной близости друг от друга, поэтому измерительный объем становится мал и удается проводить измерения при.больших концентрациях частиц. В том случае, когда преломляющий элемент выполнен в виде оптического клина, происходит отклонение освещающего пучка, имеющего в сечении вид полукольца в направлении, перпендикулярном потоку частиц. В этом случае каждая частица дает один импульс засветки. При таком размещении освещающих пучков появляется возможность регистрировать частшда при их малых концентрацияхj когда становится малой вероятность пересечения частиц освещенного объема.

Фиг.З