Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц Советский патент 1986 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано в метеорологии, iбиологии, хР№ ической технологии, контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц и является усовершенствованием устройства по авт.

св. № 940564. (

Цель изобретения - повышение тоЧ ноети измерений.

На чертеже показана схема устройства; реализующего предлагаемый способ.

Схема устройства содержит лазер 1. На пути светового пучр:а установлены дес хпектор 2 с блоком 3 управления, фокусирую)дз-ш объектив 4 и лог- .лотитель 5, Устройство формирования потока частиц (не показано) обеспечивает дв1-шение-частиц с некоторой скоростью V через фокальную область объектива 4 в направлении, перпенцикулярном плоскости чертежа. Прием- 25 с постоянной скоростью (аналогично

ная система состоит из объектива 6, диафрагмы 7 поля зрения и фотоприем- пика 8. К выходу фотоприемника 8 подключен компаратор 9, Первый логический элемент И 10 подключен . 30 однш входом через компаратор 9 к выходу фотоприемника 8. Первый инвертор 1I подключен своим входом к входу элемента И 10, а выходом к одному из входов второго элемента И 12, эс Лоп-гческий элемент ИЛИ 13 одним входом подключен к выходу элемента И 123 а ВЫХОДОМ к разрешающему входу аналогового ключа 14, Аналоговый Бход этого ключа. подсоедш1ен 0 к ЦЫХОДУ фотоприемника. 8, а выход - к блоку обработки с амплитудным анализатором 15„ Выход блока 3 управления под.ключ ен параллельно к

развертке в осциллографах). Нерассеянный свет гасят ловушкой 5, а свет, рассеянный исследуемыми части цами, объективом 6 собирают на фото прием1 ик 8. Диафрагма 7 ограничивает размер счетного объема вдоль оптической оси объектива 4. При про лете частиц через счетный объем от каждой из них образуется пачка импульсов рассеянного счета (преобразуемых фотогфиемником 8 в соответствующие электрические импульсы), причем временное положение каждого импульса в пачке относительно начала соответствующего прямого хода сканирования однозначно определяется координатой частицы в направлении сканирования. Блок 3 управления формирует импульсь, задержанные отодиому из входов второго одновибрато-45 носительно кгдздого прямого хода скара 16 (дли х ельность .импульсов которого равна длительности И1 шульсов рассеянного света) и к первому одно- вибратору 17 (задающе1хгу начало и конец времен.и регистрации, длитель- ност.ь импульсов которого равна номинальному времени регистра1;и.и), Выход одновибратора 16 подключен к втором входу элемента И 10, выход

нирования, на заданную величину.Эти -импульсы запускают одновибратор 17, формирующрш импульс с длительностью, равной номинальному времени регист- 50 ращш и превосходящей удвоенную длительность импульсов рассеянного света (при изме.нении этой длительности, как и .в известном способе, меняется вел ичш а счетного объема), Одно.од1.товкбрагора Г/ подключен параллель- временно с одновибратором 17 запусно к втором входу второго элемента И J2 и к входу второго инвертора 18. Вьтход шшертора 18 подключен пар ал-, лельно к одному из входов третьего

элемента И 19 и

5

к второму входу однов.ибратора 16. Второй вход элемента И 19 подключен к выходу элемента И 0, а выход - к второму входу элемента ИЛИ I3.

Устройство, реализующее предлагае- мый способ, работа.ет следующим обра- зом.

Световой пучок от источника 1 фокусируют объективом 4 в поток ис- следуемЫх частиц и сканируют этот пучок в плоскости чертежа- с помощью дефлектора 2 с частотой f и амплитудой А. При этом частоту f выбирают,

f ,

0

исходя из условия , где V - скорость двилшния частиц, . Д- размер фокального пятна по уровню, обеспечив заданную степень однородности освещенности счетногр объема (если, нащ5имер, степень однородности 90%, то Л определяется по уровню 0,9 от максимального значения осве- .щенности). Световой пучок сканируют

развертке в осциллографах). Нерассеянный свет гасят ловушкой 5, а свет, рассеянный исследуемыми частицами, объективом 6 собирают на фото- прием1 ик 8. Диафрагма 7 ограничивает размер счетного объема вдоль оптической оси объектива 4. При пролете частиц через счетный объем от каждой из них образуется пачка импульсов рассеянного счета (преобразуемых фотогфиемником 8 в соответствующие электрические импульсы), причем временное положение каждого импульса в пачке относительно начала соответствующего прямого хода сканирования однозначно определяется координатой частицы в направлении сканирования. Блок 3 управления формирует импульсь, задержанные отнирования, на заданную величину.Эти -импульсы запускают одновибратор 17, формирующрш импульс с длительностью, равной номинальному времени регист- 50 ращш и превосходящей удвоенную длительность импульсов рассеянного света (при изме.нении этой длительности, как и .в известном способе, меняется вел ичш а счетного объема), Однокается и: одновибратор 16 с длительностью импульсов, равной длительности вькодных импульсов фотоприемника 8 (т.е. длительности импульсов

3

рассеянного света), Второй раз (за один цикл сканирования) одновибра- тор 16 запускается задним фронтом пульса с одновибратора 17, т.е. в конце номинального времени измерения.

Когда .импульсы - с фотоприемник не совпадают во времени ни с началом, ни с концом номинального врмени регистрации (т.е. с передним и задним фронтами импульса с одно- вибратора 17), при наличии логического потенциала 1 на выходе одно вибратора 16 и соответственно на одном из входов элемента И 10 потенциал на выходе компаратора 9 и соответственно на втором входе элемента И 10 равен логическому О, соответственно на . выходе элемента И 10 потенциал равен О, а на выходе инвертора 11 (и на входе элемента И 12) потенциал равен 1. П этом потенциал на выходе элемента И 12, на выходе элемента ИЛИ 13 равен 1 в течение длительности импульса с одновибратора 17, подключенного к второму входу элемента И 12 (в это время потенциал на вто ром входе элемента 12 равен 1). Таким образом, аналоговый ключ 14 открывается на время действия импульса с одновибратора 17, задающего нминальное время регистрации, В это время импульсы с фотоприемника 8 поступают на блок обработки с амплтудным анализитором 45, измеряющим амплитуды пачек импульсов, т.е. предлагаемый способ измерения совп дает с известным. При этом неважны потенциалы на выходах инвертора 18 и элемента И 19.

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным началом времени регистрации, при на- личин потенциала 1 на выходе одно- вибратора 16, на выходе компаратора 9 также будет потенциал . Соответственно на выходе инвертора 10 потенциал равен 1, на выходе инвертора 11 потенциал равен О и на выходе элемента И 12 потенциал также равен. О. В это время потенциал на выходе одновибратора 17 равен I, на выходе инвертора 18 потенциал равен О. Соответственно на выходе элемента И 19 потенциал также равен нулю.

Таким образом, поскольку на обоих входах элемента ИЛИ 13 потенциал равен нулю, то на выходе он также равен О, и ключ 14 закрыт.

При окончании поступления импуль- са с фотоприемника 8 (очевидно, что этот импульс заканчивается не позже импульса с одновибратора 16, поскольку он начинается раньше, а длительности этих импульсов равны) на выходе элемента И 10 устанавливается потенциал О, на выходе инвертора 11 - потенциал 1, в результате ключ 14 открывается до окончания поступления импульса с одновибратора 17.

Таким образом, при совпадении импульса рассеянного света с задан- ным началом времени регистрации это начало задерживают до окончания упомянутого импульса.

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным концом времени регистрации, т.е. с задним фронтом импульса с одновибратора 17 (до начала указанного импульса с фотоприемника 8, но после окончания импульса с одновибратора 16), потенциал на выходе элемента

0

5

0

0

И 10 равен О

НА

инвертора 11 равен 1

, потенциал на выходе

, потенциал

на выходе одновибратора 17 равен 1 (номинальное время регистрации г еще не закончилось), потенциал на

выходе элемента И 12 равен 1, и ключ- 14 открыт, В момент прихода импульса с фотоприемника 8 на входе элемента И 10, подключенном к инвер тору, устанавливается потенциал 1. В момент окончания номинального времени регистрации задним фронтом импульса с одновибратора 17 через инвертор 18 запускается одновибра5 тор 16, и на соответствующем входе элемента И 10 устанавливается потенциал 1. В результате на выходе .элемента И 10 устанваливается потенциал 1 (с момента окончания време0 ни регистрации до момента окончания импульса с компаратора 9). После окончания импульса с одновибратора

17на выходе элемента И 12 потенциал равен О независимо от потен циала на выходе инвертора 11. Однако потенциал на выходе инвертора

18также равен 1 (поскольку им-, пульс с одновибратора 17 уже закончился) и пqтeнциaл На выходе элемен

та и 19 также равен 1 (поскольку на обоих его входах потенциал равен 1). В результате ключ 14 закрыт не в момент конца импульса с одновибратора 17, а в момент окончания соответствующего импульса с фото приемника 8, причем этот импульс с фотоприемника проходит без искажений через ключ 14. При каждом последующем цикле сканирования работа повторяется.

Таким образом, при совпадении импульса рассеянного света с заданным началом, или концом времени регистрау ции задерживают это начало или конец до окончания указанного,импуль са, В результате исключаются из анализа импульсы, совпадающие с началом, и дополнительно анализируются импульсы, совпадающие с концом номинального времени регистрации, что дает возможность уменьшить погрешности измерения размеров частиц, пролетающих через краевые области счетного объема, за счет устранения искажений амплитуд импульсов от таких частиц, причем реализация устройства является достаточно простой с использованием стандартных логических элементов.

to Ф

ормула изобретения

Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц по авт.св. № 940564,

о тлич ающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, при совпадении импульса от рассеянного света с заданным началом или окончанием регистрации задерживают эти начало или окончание регистрации до окончания упомянутого импульса.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и мо;Жет быть использовано при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Для повышения точности измерений освещение частиц производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц. Импульсы от рассеянного отдельными частиt B tb цами света формируют в пачки, вьще- ляют их огибающие. Для расширения, диапазона измеряемых концентраций световой пучок сканируют с постоянной скоростью и при этом пачки им-. пульсов составляют только из тех. импульсов, временная задержка между которыми равна периоду сканирования, Для повьппения. оперативности измерений величину рабочего объема изне-г ряют при фиксированной амплитуде сканирования по отношению к величине рабочего объема, соответствующего длительности цикла сканирования, путем адекватного выбора изменения отношения длительности регистрации импульсов рассеянного частицами света к длительности каждого цикла сканирования. При зтом для повышения точности измерений при совпадении импульса от рассеянного света с заданными началом или окончанием ре-, гистрации задерживают это начало или окончание регистрации до окончания упомянутого импульса. 1 ил. (Л ю 00 Од 00 to N