Оптико-электронное устройство для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц Советский патент 1987 года по МПК G01N15/14 

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

Цель изобретения - повышение оперативности и упрош1ение измерений.

На чертеже изображена блок-схема оптико-электронного устройства для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц.

Устройство содержит осветитель 1 и установленные на его оптической оси первьп объектив 2 с фокусным расстоянием fg, второй объектив 3 с фокусным расстоянием f,, , аксикон 4 с пре20 сируется в плоскости 7 в пятно с диаметром da - o6f о.. Аксикон 4 строит мнимое изображение этого пятна (обозначенное на чертеже штриховыми линиями), которое имеет в плоскости 7 вид

ломляющим углом б. Приемно-аналити- ческий блок 5iоптически сопряженный с оптической осью осветителя }, установлен так, что регистрирует свет, рассеянный частицами. На пути нерассеянного света на оптической оси ос- 25 кольца с шириной (разностью наружного ветителя 1 размещена ловушка 6 света. и внутреннего диаметров) da,/2 и сред- Кроме того, устройство содержит блок ним диаметром -2с(1-а), где q - угол формирования потока частиц (не пока- отклонения аксиконом светового пучка, зан), который служит для прокачки дис- Объектив 2 строит в плоскости 8 дей- персных частиц через счетный объем. ЗО ствительное изображение указанного Диаметр светового пучка на выходе из кольца. Для этого необходимо, чтобы источника 1 равец d, диаметр светового пучка на входе в аксикон 4 равен dj,, при этом расстояние Ъ между объо. Отсюда

выполнялось условие а f следует, что

+ f.

При этом ширина кольца d., определяетективами 2 и 3 выбрано больше величи- «с выражением

ны fg+f . Фокальная плоскость объек- , - Ei 2: ../ l

тина 3 обозначена поз. 7, изображе- 2 а 2 а

ние этой плоскости объективом 2 - откуда следует, что ширина кольца .

поз. 8, расстояния от плоскостей 7 светового пучка в плоскости 8 опреи 8 до главной плоскости объектива 2- 40 Деляется расходимостью исходного свеа и а соответственно. Аксикон 4 vc- тового пучка и фокусным расстоянием

45

тановлен на расстоянии - 1 от главной плоскости объектива 2.

Устройство работает следующим образом.

С помощью аксикона формируется кольцевой пучок света с диаметром внутреннего кольца, близким к диаметру внешнего кольца. -Блок формирО1ш

объектива 2 и не зависит от расст ния 1, которое определяет положен аксикона 4 на оптической оси осве теля 1 .

Таким образом, изобретение поз ляет устранить необходимость заме аксикона при перестройке диапазон концентраций дисперсных частиц и самым упростить и ускорить процед измерений.

ния потока частиц обеспечивает прокачку через счетный объем (вблизи плоскости 8), создаваемый путем формирования кольцевого пучка света. Рассеянный свет регистрируется но аналитическим блоком 5. Перассеян- измерения размеров и концентрации ный свет гасится ловушкой 6; Средний диаметр светового кольца, сформирован ного в плоскости 8, определяет диапазон измеряемых концентраций: с увеФормула изобретен Оптико-электронное устройство д

дисперсных частиц, содержащее осве титель и последовательно размещенн на его оптической оси аксикон, пер объектив, ловушку.света, а также п

личением среднего диаметра уменьшсяют- ся нижний и верхний пределы концентрации и, наоборот, с уменьшением диа- J. метра они увеличиваются. Таким образом, настройка на заданный диапазон концентрации дисперсных частиц достигается изменением среднего диаметра кольцевого пучка. Последнее реализу0 ется перемещением аксикона вдоль оптической оси осветителя. При указанном перемещении аксикона ширина светового кольца не изменяется, т.е. при перестройке на тот или иной диапазон

5 концентрации не происходит нежелательного изменения величины счетного объема. Действительно, световой пучок осветителя 1 с некоторой расходимостью 0, попадает на объектив 3 и фоку0 сируется в плоскости 7 в пятно с диаметром da - o6f о.. Аксикон 4 строит мнимое изображение этого пятна (обозначенное на чертеже штриховыми линиями), которое имеет в плоскости 7 вид

5 кольца с шириной (разностью наружного и внутреннего диаметров) da,/2 и сред- ним диаметром -2с(1-а), где q - угол отклонения аксиконом светового пучка, Объектив 2 строит в плоскости 8 дей- О ствительное изображение указанного кольца. Для этого необходимо, чтобы

кольца с шириной (разностью наружного и внутреннего диаметров) da,/2 и сред- ним диаметром -2с(1-а), где q - угол отклонения аксиконом светового пучка, Объектив 2 строит в плоскости 8 дей- ствительное изображение указанного кольца. Для этого необходимо, чтобы

о. Отсюда

выполнялось условие а f следует, что

+ f.

При этом ширина кольца d., определяет

объектива 2 и не зависит от расстояния 1, которое определяет положение аксикона 4 на оптической оси осветителя 1 .

Таким образом, изобретение позволяет устранить необходимость замены аксикона при перестройке диапазонов концентраций дисперсных частиц и тем самым упростить и ускорить процедуру измерений.

змерения размеров и концентрации

измерения размеров и концентрации

Формула изобретения Оптико-электронное устройство для

измерения размеров и концентрации

дисперсных частиц, содержащее осветитель и последовательно размещенные на его оптической оси аксикон, первый объектив, ловушку.света, а также при31341549

емно-аналитический блок, оптическаявторой объектив, который размещен

ось которого сопряжена с оптическоймежду осветителем и аксиконом таким

осью осветителя, блок формированияобразом, что расстояние между ним и

потока частиц через счетный объем,первым объективом меньше суммы их фоотличающееся тем, что,кусных расстояний, а аксикон установс целью повышения оперативности и уп-лен с возможностью перемещения вдоль

рощения измерений, в него введеноптической оси осветителя.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при определении характеристик дисперсных систем в химической промышленности, метеорологии. медицине, при контроле загрязнения газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение оперативности и упрощение измерений. Цель достигается тем, что с помощью осветителя 1, первого объектива 2, второго объектива 3 и аксикона 4 формируется кольцевой счетный объем. Через объем прокачиваются дисперсные частицы. Цри- емно-аналитический блок 5 обеспечивает регистрацию импульсов света, рассеянного частицами, пересекающими кольцевой счетный объем, а также их селекцию. За счет перемещения аксикона вдоль оптической оси, вызывающего изменение диаметра кольца счетного объема, обеспечивается оперативная настройка на нужный диапазон измеряемых концентраций дисперсных, часг тиц. 1 ил. (Л