Способ измерения фракционнодисперсного состава аэрозолей Советский патент 1988 года по МПК G01N15/14 

Изобретение относится к контрольно-измерительной техиике, в частности к устройствам оптического контроля дисперсного состава микрочас- тиц в газовой среде,и может быть использовано при контроле окружающей среды

Цель изобретения - повьшение чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности зондирующего излучения в счетном объеме.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит лазерный ис- точник 1 излучения, фокусирующий объектив 2, проточную камеру 3 с соплом 4, счетньй объем 5, полевую диафрагму 6, формирующий, объектив 7, фотоприемник 8 и блок 9 регистрации,

Устройство реализует способ следующим , образом.

Фокусирующий объектив 2 формирует на оптической оси лазерного источника 1 излучения зону 10 перетяжки зондирующего светового пучка. Микрочастицы вместе с потоком газа попадают в проточную оптическую камеру 3 через 4 и пересекают счетньй объем 5, который лазерным-пучком, расходящимся после перетяжки. При освещении частицы лазерным пучком возникает вторичный рассеянньй поток. Часть потока, распространяющаяся под уг- лом к оси пучка, попадает в полевую диафрагму 6 и формирующим объективом 7 направляется на фотоприемник 8. Последний вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный мощное- ти регистрируемого светового потока, которьй поступает на блок 9 регистрации Проходя через счетный объем, частица пересекает расходящийся пучо и последовательно освещается лучами, идущими под разными углами к осевому лучу 11. Поэтому временная зависимость поступающего на блок 9 регистрации сигнала отражает пространственную зависимость от угла индикатрис-

сы рассеяния в пределах расходимости лазерного пучка. Анализ временной зависимости электрического сигнала позволяет делать вывод о виде инди- катриссы рассеяния и, следовательно, о размерах, форме, коэффициенте преломления и внутренней структуре частицы. При этом определяется фрак- ционно-дисперсньй состав пробы.

-

Ю

15 20

25 30 5 0 5

0

Радиус р зондирующего пучка в зависимости от расстояния к от зоны 10 перетяжки выражается соотношением

Р ро( .

где рд- - радиус зондирующего пучка в

зоне 10 перетяжки; t

- длина волны зондирующего

излучения. Лазерное излучение на расстоянии

X от зоны перетя ки, где х - р .

представляет собой сферическую волну, распространяющуюся из точечного источника, расположенного в области перетяжки. В этой зоне расходящегося лазерного пучка необходимое расстояние от зоны 10 перетяжки до центра счетного объема может быть найдено из соотношения

ь-Т-.

где d 2р - протяженность счетного объема вдоль направления потока частиц. Возможность применения фокусировки лазерного излучения в малый счетный объем обуславливает увеличение чувствительности измерений. Кроме того, уменьшение счетного объема позволяет анализировать более концентрированные суспензии.

Формула изобретения

Способ измерения фракционно-диспер- сного состава аэрозолей, включающий зондирование потока аэрозолей пучком лазерного излучения наклонно к направлению распространения зондирующего пучка, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности излучения в счетном объеме, зондирующий лазерньй пучок фокусируют на расстоянии L до центра счетного объема, определяемом из соотношения

т - 0 - 2ТГ

где РО - радиус зондирующего лазерного пучка в области центра его фокусировки;

протяженность счетного объе ма вдоль направления потока аэрозолей;

длина волны зондирующего излучения.

а регистрацию рассеянного излучения осуществляют под углом к направлению распространения зондирующего лазерного пучка, превосходящий предельный угол его расходимости после фокусировки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля дисперсного состава микрочастиц в газовой ср1еде, и может быть использовано, например, при контроле окружающей среды. Цель - повышение чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности света в анализируемом объеме. Микрочастицы,переносимые потоком газа, зондируют сильно расходящимся лазерным пучком, который формируют с помощью фокусирующего объектива. Анализируемый объем помещают на оптическую ось зондирующего лазерного пучка вблизи области перетяжки. Рассеянный микрочастицей свет регистрируется фотоприемником, расположенным под некоторым углом к направлению, зондирующего пучка. Проходя через анализируемый объем, частица пересекает расходящийся зондирующий пучок света и последовательно освещается лучами, идущими под разными углами к оси зондирующего пучка. Временная зависимость сигнала фотоприемника отра-. жает пространственную зависиг-юсть от угла индикатриссы рассеяния в пределах расходимости лазерного пучка. Анализ временной зависимости злектри- ческого сигнала позволяет делать вывод о виде индикатриссы рассеяния и, следовательно, о размерах, форме, коэффициенте преломления и внутренней структуре частицы. При этом устанавливается фракционно-дисперсный состав i анализируемой пробы. За счет концентрации световой энергии в анализируе- мом объеме, расположенным вблизи зоны перетяжки зондирующего света, достигается повьшение сигнала рассеяния, регистрируемого фотоприемником, что позволяет повысить чувствительность и точность измерений. 1 ил. to 4

11