Способ измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц Советский патент 1986 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к способам измерения размеров и концентрации микрочастиц и может быть использовано для измерения размеров и концентрации частиц в движущихся и газообразных технологических средах оптическими средствами.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа измерения размеров и концентрации аэрозольных частицу на фиг. 2 - область

измерения, поперечное сечение. I

Устройство содержит лазер 1j излучение 2 которого, проходя через оптический расщепитель лучей 3, преобразуется в лучи 4-7, зеркало 8, фокусирующий объектив 9, собиракнций лучи в области измерения 10, трубопровод II с прозрачными окнами 12, собирающий рассеянный свет 13, объектив 14, фотоэлектронный усилитель 15, селективные усилители 16 и 17, детекторы 18 и 19, аналого-цифровые преобразователи 20 и 21, микропроцессорный анализатор импульсов 22. В области измерения формируется меньщая зона 23 с большим периодом интерференционной картины, большая зона 24 - с меньшим периодом интерференционной картины, а регистрируемые частицы могут занимать соответственно положения 25, 26, 27.

Устройство для реализации способа измерения размеров и концентраци частиц работает следующим образом.

Излучение 2 лазера 1 оптическим расщепителем лучей 3 преобразуется в параллельные лучи 4-7 равной интенсивности, причем частоты луча 7 и луча 5 отличаются от частоты луче 4 и 6 на величины f и f соответст венно, кроме того лучи 4 и 5 горизонтально поляризованы, а лучи 6 и 7 вертикально поляризованы.

Фокусирующим объективом 9 в области измерения 10 образуется меньшая зона 23 и большая зона 24 с различными периодами интерференционной картины, причем размер меньшей зоны 23 выбирают таким, что в его пределах распределение интенсивности в максимумах интерференционной картины с меньшим периодом практически было постоянной величиной.

5

0

5

0

5

0

При прохождении аэрозольной частицы через область измерения 10 (вектор скорости частицы совпадает с осью схемы) рассеянный свет 13 собирается объективом 9 и .затем, отразившись от зеркала 8, направля- .ется объективом 14 на фотоэлектронный усилитель 15. В результате оптического гетеродинирирования излучения, рассеянного от лучей 4, 5, 6 и 7, имею1цих различные частоты и поляризацию, на выходе фотоэлектронного усилителя 15 образуется переменные составляющие сигналов с частотами f, и f , которые выделяются селективными усилителями 16 и 17, и после детектирования детекторами 18 и 19 поступают на входы аналого- цифровых преобразователей 20 и 21, и далее в виде цифровых кодов поступают в микропроцессорный амплитудный анализатор импульсов 22, в котором осуществляется сравнение амплитуд двух импульсов с целью определения местонахождения частицы в

области измерения 10. I

Например, если распределение ин- тенсивностей излучения в области измерения или соотнощение коэффициентов усиления селективных усилителей 16 и 17 подобраны так, что при нахождении частицы в положении 26 л плитуда сигнала Uj на выходе детектора 18 равна половине амплитуды сигнала Ug на выходе детектора 21, а при нахождении частицы в положении 25 - U. - , то при выполнении условия U, - происходит измерение, величины сигнала U. , который в этом случае пропорционален

размеру частицы, так как в пределах меньшей зоны 23 распределение интен- сивностей в максимумах интерференционной картины, обусловливающих сигнал Uj, постоянно. После измерения

величины сигнала U, в микропроцессорном амплитудном анализаторе импульсов 22 производится классификация частиц по размерам и после вычислений выдается информация о кЬицент50 рации и распределении частиц по размерам;

Для реализации способа измерения в устройстве может быть использован двухволновой лазер I. В этом случае

55 на выходе расщепителя 3 формируются два пучка 4 и 5. на длине волны , и два луча 6 и 7 на длине волны , При этом устройство работает- аналогично предыдущему варианту устройства.

Формула изобретения

I. Способ измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц путем облучения исследуемого потока частиц световыми когерентными лучами, перекрьшающимися в области изме- рения с последующим измерением после оптического гетеродинирования рассеянного света переменной составляющей сигнала, причем два облучаюпшх луча имеют вертикальную поляризацию и отличаются по частоте на величину f , лежащую в радиодиапазоне, о т- личающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения за

счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема, в область измерения направляют дополнительно два луча с меньшим диаметром, имеющие горизонтальную поляризацию и отличающиеся друг от друга по частоте на величину f , лежащую в радиодиапазоне, причем переменную составляющую сигнала измеряют на частотах f и f,j, . сравнивают зти составляющие сигнала, и сигнал с частотой f, используют для пропускания сигнала с частотой fj для амплитудного анализа.

2.„Способ поп, 1, отличающийся тем, что два дополнительных облучаюшлх луча имеют длину волны, отличную от длины волны основных облучающих лучей.

Изобретение относитс-я к оптическим способам измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц, Цель изобретения - повьш1ение точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема. Суть изобретения заключается в направлении в область измерения дополнительно к двум перекрывающимся световым когерентным лучам с вертикальной поляризацией и различной частотой двух лучей с меньшим диаметром, горизонтальной поляризацией и различной частотой. После оптического гетеродинирования рассеянного на азрозольных частицах света и регистрации переменных составляющих на разностных частотах основной и дополнительной пар световых лучей, сигнал на разностной частоте световых лучей большего диаметра используют для пропускания сигнала на разностной частоте световых лучей меньшего диаметра для амплитудного анализа. Размер зоны в области измерений, соответствующей лучам с меньшим диаметром, выбирают так, чтобы в его пределах распределение интенсивности в максимумах образующейся интерференционной картины от лучей большего диаметра было постоянным. Для реализации способа может быть использован двухволновой лазер, так чтобы длины волн основных и дополнительных лучей были различны. 1 з,п. ф-лы, 2 ил. (Л IsD 4j О) СО Од

ipus.i

Составитель Плепжов Редактор В,Ковтун Техред А.Кравчук

Заказ 6659/35 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул Проектная,4

Корректор М.Максимишинец