Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей Советский патент 1988 года по МПК G01N21/47 

12

&о эо :

35 СП

дирующего излучения, диафрагму поля зрения, выполненную из двух непод- вижных 4 и двух подвижных 5 шторок, кулачок 8 с направляющей поверхностью, задающей закон перемещения подвилсных шторок 5, фотоприемник 9, механизм 11 вращения, датчик 12 угла поворота. Зеркало 2 и неподвижные шторки 4.жестко соединены между собой и вращаются механизмом 11 вращения вокруг оптической оси объектива 1. В плоскости, проходящей через оп- тичесжую ось зондирующего пучка и отраженную от зеркала 2 оптическую ось приемного объектива 1, увеличение поля зрения происходит за счет перемещения подвижных шторок 5 по закону, I определяемому направляющей

поверхностью кулачка 8. В вертикальной плоскости, проходящей через отраженную от зеркала 2 оптическую ось объектива и через перпендикуляр к зеркалу 2, поле зрения постоянно и равно угловому размеру рассеивающего объема для угла рассеяния 90°. При вращении зеркала 2 расстояние до визируемых объемов изменяется, соответственно изменяется угловой размер визируемого объема в вертикальной плоскости. Для углов визирования около о и 180° угловой размер минимальный, а для угла 90° - максимальный. Форма направляющей поверхности кулачка 8 определяется из условия получения необходимого светового потока на фотоприемнике. 1 ил.

Изобретение позволяет повысить чувствительность нефелометра для углов рассеяния, где интенсивность рассеяния мала за счет увеличения поля зрения. Нефелометр содержит объектив 1, зеркало 2, расположенное перед объективом под углом 45 к его оптической оси, источник 3 зон

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению, точнее к техник определения параметров атмосферных аэрозолей оптическими средствами, и может быть использовано в метеоро- логии при исследовании атмосферы.

Целью изобретения является повы- шение чувствительности нефелометра к аэрозоля м малой плотности.

На чертеже изображена схема нефе- лометра.

Перед приемным обективом 1 под углом 45f к оптической оси расположено зеркало 2, которое направляет рассеянное излучение на объектив 1. Рассеивающий объем освещается источником 3 зондирующего излучения. Прямоугольная диафрагма поля зрения образована двумя неподвижными шторками А, кромки которых формируют поле зре ния в вертикальной плоскости и угловое расстояние между которыми равно угловому размеру рассеивающего объема для угла визирования 90 . В корпусе неподвижных шторок 4 имеются направляющие пазы, в которые помещены подвижные шторки 5, кромки которых формируют поле зрения в горизонтальной плоскости, подвижные шторки 5 связаны с роликами 6, которые при- жаты пружинами 7 к направляющей поверхности кулачка 8, расположенного

в корпусе нефелометра неподвижно.. В корпусе кулачка 8 имеется отверстие для фотоприемника 9, расположенного так, чтобы фоточувствительная поверхность быпа в непосредственной близости от диафрагмы поля зрения, и размеры ее таковы, что все лучи, прошедшие через диафрагму поля зрения попадают на нее. Объектив 1, зеркало 2 и подвижные шторки 4 помещены в общий корпус 10, кинематически свя- занньй с меха,низмом 11 вращения и датчиком 12 углового положения.

При производстве измерений нефелометром сборка, состоящая из зеркала 2 и двух неподвижных в системе координат связанных с объективом 1 и зеркалом 2 шторок 4, вращается вокруг оптической оси, проходящей через объектив 1 и центр диафрагмы поля зрения. Ролики 6 при вращении обкатывают, направляющую поверхность кулачка 8, и подвижные шторки 5 изменяют свое положение в соответствии с формой кулачка 8. Форма кулачка 8 выполнена таким образом, что при изменении угла визирования поле зрения в горизонтальной плоскости изменяется таким образом, чтобы световой поток на фотоприемнике 9 был оптимальным для измерения. При вращении , зеркала 2 изменяется также расстояние

до визируемого объема, поэтому угловой размер последнего в вертикальной плоскости изменяется, а именно увеличивается от О до 90 и уменьшается ,от 90 до 180 , Соответственно изменяется световой поток на фотоприемнике 9, частично компенсируя уменьшение рассеяния на углах от 90 до 130°, что уменьшает диапазон перемещений подвижных шторок 5. Результаты измерений привязьшаются к углам рассеяния с помощью датчика 12 углового положения зеркала 2.

Для разных углов визирования рас- свивающий объем нефелометра будет равным по величине и по местоположению. Поле зрения также будет разным, поэтому рассеивающая среда должна ,быть достаточно однородна и постоян- на в течение времени измерения. Кроме того, необходимо знать соотношения визируемых объемов для измеряемых углов рассеяния с тем, чтобы при обработке результатов измерений при- вести их к одному объему с учетом поля зрения объектива. Для сокращения времени измерения (или повьш1ения информативности измерения) зеркало 2

можно вращать не на 360 , а только в диапазоне измеряемых углов.

Увеличена чувствительность нефелометра за счет изменения поля зрения приемного объектива в зависимости от угла рассеяния, что, в свою очередь, позволило расширить динамический диапазон измеряемых аэрозолей в сторону малых плотностей. Кроме того, предлагаемое устройство имеет более простую оптическую схему, что позволяет уменьшить потери света в схеме, устройства и способствует дополнительному повьш1ению чувствитель- ности. Более простая оптическая .схе

ма позволит уменьшить материалоемкость устройства, его габариты и вес, что снизит энергоемкость устройства.

Формула изобретения

Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей, содержащий источник зондирующего излучения, оптически Связанный через рассеивающий объем, зеркало, объектив и диафрагму поля зрения с фотоприемником, а также механизм вращения, причем зеркало расположено под углом 45 к оптической оси объектива, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности нефелометра к аэрозолям малой плотности, диафрагма поля зрения выполнена из двух неподвижных и двух подвижных штopoк при этом кромки неподвижных шторок расположены перпендикулярно к плоскости, проходящей через оптическую ось объектива и нормаль к зеркалу, угловое расстояние между кромками неподвижных шторок не менее углового размера рассеивающего объема для угла рассеяния 90°. а кромки подвижных шторок расположены параллельно плоскости, проходящей через оптическую ось объектива и нормаль к зеркалу, при этом неподвижные шторки имеют направляющие для подвижных шторок, неподвижные шторки и зеркало жестко связаны между собой и соединены с механизмом вращения, ось вращения совпадает с оптической осью объектива, а подвижные шторки через подпружиненные ролики кинематически связаны с неподвижным кулачком, направляющая поверхность которого выполнена фигурной.