Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц Советский патент 1986 года по МПК G01N15/02 

ND

00 Oi

00 со 1 Изобретение относится к контроль НС-измерительной технике и может быть использовано в метеорологии, биологии, хим.ической технологии, контроле загрязнений О1 :ружэлощей сре ды для измерения размеров и концент рации, взвешенных частиц. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. На чертеже представлена схема устройства, .Устройство содержит источник све та - лазер 1, На пути светового пуч ка установлены дефлектор 2 с блоком 3упрарзления, фокусирующий объектив 4и поглотитель 5. Устройство форми роваиия потока частиц (не показано.) обеспе п-шает движение частиц с не KOTopoii скоростью V через фокальную област1, обт екгива 4 в паправленик, 11ср.г1е.нд.икулярном плоскости чертежа, Ирисмттая система: состо.ит из объекти ва 6, диафрап ы 7 ноля з.рения и фотоприемника 8. К выходу фотоприемника 8 подключен пороговый элемент 9 г Первый логический элемент И 10 подключен одним входом через пороговрлй элемент 9 к выходу фотоприемника 8. Первый инвертор I1 подключен своим гжодом к выходу элемента И. К), а выходом - к одному из входов второго элемента И 12, Логическри э.пемент .ШШ 13 одним входом подключсн к выяоду элемента И 12, а выхо до.:- - к управля.юш;ем входу аналогово.о KJ.no4a 14. Сигнальный вход этого )ча подсоединен к выходу фотоприем ник а 8, а выход ключа - к блоку обрабс.чки с амплитудным анализатором 15, Выход блока 3 управления подключен параллельно к одному из входов второго одноБибратора 16 (длитель1.юсть .импульсов которого равна длит ТРпьи.осгг импульсов рассеянного света) м .к одновибратору 17 (задающему .начало и конец времени регистрации, длительность импульсов тсоторого равна номш1ально гу времени регистрации), Выход одновибратора 16 по.дключен к второму входу элемента И 10, выход одно.вибрато.ра 17 подколочен параллельно к второму входу .второго элемента И 12 и к входу второго инвертора 18, выход последней ,а,клгоче.н параллельно к одному КЗ Exo.qoH третьего элемента И 19 и к ;втсро.-..у входу одновибратора. 16, Второй вход элемента И 19 подключен 3 к выходу элемента И 10, а выход - к второму входу элемента ИЛИ 1,3, Устройство работает следующим образом. Световой пучок от источника 1 фокусируют объективом 4 В поток исследуемых частиц и сканируют этот пучок в гшоскости чертежа с помощью дефлектора 2 с частотой f и амплитудой AJ при этом частоту f выбирают , исходя из условия где V - скорость движения частиц, /А - размер фокального пятна по уровню, обеснечиваюш.емз заданную степень однородности освещенности счетного объема (если, например, степень однородности 90%, то л определяют по уровню 0,9 от мгшсимального значения освеще1пюсти) . Световой пучок сканируют с постоянной скоростью (аналогично развертке в осциллографах) ,Нерассеянпый свет гасят ловушкой 5, а. свет, рассеянный исследуемыми частицами, объективом 6 собирают На фотопрйемник 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 света (преобразуемых фотоприемником 8 в соответствующие электрические им.1- . пульсы) .причем временное положение каждого им.пульса в пачке относительно начала соответствующего прямого хода сканирования однозначно определяется координатой частицы в направлении сканирования. Блок 3 унравления формирует импульсы, задержанные относительно каж;д,ого прямого хода с.канирования, на заданную величину. Эти импульсы запускают одновибратор 7, формирующий импульс с длительностью, рав.ной номинальному времени регистрацш-1 и превосходящей удвоеннуго длительность импульсов рассеянного света (при изменении этой дли- тельности, как и в известном устройстве, меняется величина счетного объема). Одновременно с одновибратором 7 запускается и одновибратор 16 с длительностью-импульсов, равной длительности выходных импульсов фотоприемника 8 (т.е, длительности и.мпульсов рассеянного света). Второй раз (за один цикк скан1фования) одиовр:братор 16 запускается задним 31 фронтом импульса с одновибратора 17, т.е. в конце номинального времени измерения. Когда импульсы с фотоприемника не совпадают во времени ни с началом, ни с концом номинального времени регистрации (т.е. с передним и задним фронтами импульса с одновибратора 17), при наличии логического потенциала на выходе одновибрато ра 16 и соответственно на одном из входов элемента И 10 потенциал на выходе элемента 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 выходе элемента И 12) потенциал равен 1, При 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 втором входе элемента 12 равен 1). Таким образом, аналоговый ключ 14 открывается на время действия импульса с одновибратора 17, задающего номинальное время регистрации. В это время импульсы с фотоприемника 8 поступают на блок обработки с амплитудным анализатором 15, измеряющим амплитуды пачек импул сов . При этом неважны потенциалы на выходах инвертора 18 и элемента И 19. 35

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным началом времени регистрации, при наличии потенциала 1 на выходе одновибратора 16 на выходе порогового элемента 9 также будет потенциал 1. 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 1, на выходе инвертора 18 О, соответственно на выходе элемента И 19 потенциал paвен нулю.

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

При окончании импульса с фотоприемника 8 (этот импульс заканчивается не позже импульса с одновибтор 16, и на соответствующем входе элемента И 10 устанавливается потенциал 1 (с момента окончания времени регистрации до момента окончания

импульса с элемента 9). После окончания импульса с одновибратора 17 на выходе элемента И 12 потенциал равен О независимо от потен1Ц1ала на выходе инвертора 11. Однако

потенциал на выходе инвертора 18 также равен 1 (поскольку импульс с одновибратора 17 уже .закончился) И потенциал на выходе элемента И 19 также равен 1 (поскольку на обоих

его входах потенциал равен 1). В результате ключ 14 будет закрыт не в момент окончания импульса с одновибратора 17, а в момент окончания соответствующего импульса с фотоприемника 8, причем этот импульс с фотоприемника проходит без искажений через ключ 14. При каждом последующем цикле сканирования работа повторяется. 3 ратора 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 заданным 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 8V но после окончания импульса с одновибратора 16), потенциал на выходе элемента И 10 равен О, потенциал на выходе инвертора 11 равен 1, потенциал на выходе одновибратора 17 равен 1 (номинальное время регистрации 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 инвертору, устанавливается потенциал 1. В момент окончания номинального времени регистрации задним фронтом импульса, с одновибратора 17 через инвертор 18 запускается одновибра-

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения повьппение точности измерения. Устройство содержит источник света 1, дефлектор 2 с блоком 3 управления, фокусирующий объектив 4, поглотитель 5, приемный объектив 6, диафрагму поля зрения 7, фотоприемник 8. Устройство содержит также пороговый элемент 9, аналоговый ключ 14, блок обработки с амплитудным анализатором J5, одновибратор 16. Повышение точности достигается тем, что в устройство введены дополнительный § одновибратор 17, три элемента И 10, 12,19, два инвертора 11, 18 и (Л элемент ИЛИ 13.1 ил.