Способ определения параметров дисперсных частиц Советский патент 1988 года по МПК G01N15/02 

Инобретение относится к измерительной технике, более конкретно к с способу определения параметров дисперсных частиц, и может быть использовано для исследования частиц в оптически неоднородных свободных газовы струях,

Целью изобретения является распространение области применения спосо ба на оптически неоднородные свободные газовые струи.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зона измере- НИИ для двух характерных случаев пролета частицы через нее, поперечное сечение.

Устройство содержит два лазера 1 и 2 с генерацией излучения на длинах волн А и соответственно, полупрозрачное зеркало 3, фокусирующий объектив 4, формирующий измеряемый объем 5, собирающий объектив 6, диспергирующий элемент 7, фотоприемники 8 и 9 для регистрации излучения на длинах волн А и А соответственно, схему 10 совпадений и регистрирующее устройство 11.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Полупрозрачным зеркалом 3 совмещают пучки излучения лазеров I и 2. Объективом 4 формируют измеряемый объем 5 в заданной области исследуе- мой среды. Проходящее излучение собирают объективом 6 и направляют на диспергирующий элемент 7, которым осуществляют разделение пучков излучения по длинам волн А, и Д. Пучок излуче- ния на длине волны /, направляют на фотоприемник 8, а пучок излучения на длине волны Л-j- на фотоприемник 9. Схемой 10 совпадений проводят селекцию сигналов с фотоприемника 8, совпа дающих по времени с сигналами с фотоприемника 9. При пересечении частицей 12 одновременно пучков 13 и 14 (фиг. 2) сигнал с фотоприемника 8 поступает на регистрирующее устрой- ство 11 для дальнейшего анализа с целью определения по его характеристикам параметров частиц, при пересечении частицей только пучка 13 схемой 10 совпадений производят отбраковку сигнала.

При прохождении пучка излучения через оптически неоднородную свободную газовую струю происходит его отклонение от псрвонячалги-.огч) нанрпн.ириия распространения. Предположим, что неоднородность представляет собой сферу радиусом L.., в пределах которой показатель преломления постоянен и отличен от показателя преломления п исследуемой среды на величину jj п.Тогда максимальное отклонение пучка

««кс 1

при его прохождении в оптически

неоднородной газовой струе составит

величину (п с; 1 )

пмлкс - г . , , . f/2 f (L /Lj.)(8dn) ,

(1)

где L - поперечный размер струи.

На границе окружающая среда - свободная струя также происходит отклонение пучка на величину cf, причем

d J Lt8(n-l+/in) (2)

Суммарное отклонение сР имеет величину

(LVLj(8fln)4 +Ll8(n-l+an)f«.(3)

Вследствие дисперсии показателя преломления исследуемой среды отклолмам

нение « принимает различные значения для длин-волн А, и Д. Поэтому для реализации предложенного способа в оптически неоднородных газовьпс струях необходимо вьшолнение условия

+2d,

p,()-4(A,)+f,

MrtKc

(4)

где е/, и диаметры пучков излучения на длинах волн Д, и AI в зоне измерений;

(,(Аг) - максимальные отклонения пучков излучения на длинах волн А/ и AJ в зоне измерений; MCKkc максимальный размер исследуемых частиц.

Условие 4 означает, что при максимальном смещении пучков излучение на длинах волн А, и At ДРУг относительно друга в зоне измерений регистрируются частицы размером d d

С учетом {1)-(3) получают

р, 2((&nf-An (n.) - -(,,, (5)

где п, и п - показатели преломления исследуемой среды на длинах волн А, и AI;

л n , ил n j

(iR U)4

- ttuiyK I уяции ппк;1 )ате.г1Я среды на длинпх воли Л, и j, Например, в газовых струях для флуктуации показателя преломления, вызванных флуктуациями температуры, находят яч

10

ных частицами, проходящими через счетным под углом, по характеристикам которых судят о параметрах дисперсных частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения на свободные оптически неоднородные газовые струи, соотношение диаметров пучков выбирается исходя из условия

.5П

1П

1П

о, (L/Lc)(4T/T) S( 1+4Т/Т)2Ь

«(п,-1У«-(п,-1)1/ + Я,+2а,„,„ (6)

где Т - средняя температура исследуемой среды;

4Т - флуктуация температуры,Р и р, - диаметры пучков излучеИзобретение позволяет путем учета 15 уменьшения влияния рефракции в исследуемой среде распространить область

р, 2 ,-(an7 + ( -(п,-l+/)nj «j + pj+2d

МОСКО

ния на длинах волн Д, и А в зоне измерений;

применения способа на оптически неоднородные газовые струи.

Формула изобретения

Способ определения параметров дисперсных частиц, заключаюпшйся в соос- ном совмещении пучков электромагнит- 25 ного излучения на длинах волн Д, и AJ, фокусировании этих пучков для формирования зоны измерений в заданной области исследуемой среды, регистрации импульсов излучения, обусловлен

ных частицами, проходящими через счетным под углом, по характеристикам которых судят о параметрах дисперсных частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения на свободные оптически неоднородные газовые струи, соотношение диаметров пучков выбирается исходя из условия

.5П

1П

р, 2 ,-(an7 -(п,-l+/)nj «j + pj+2d

МОСКО

ния на длинах волн Д, и А в зоне измерений;

d;(,o,)tc - максимальный размер исследуемых частиц; L - поперечный размер исследуемой среды; LC - характерный размер неоднородности;п и п - показатели преломления

на длинах волн Д и Дл) Лп,, дп - флуктуации показателя

преломления среды,

при этом регистрацию на длинах волн Д и Л проводят в проходящем излучении.

Изобретение относится к способам диагностики дисперсных систем и может (йать использовано в машиностроении, энергетике и других отраслях. Цель изобретения - расширение области применения на свободные оптически.- неоднородные газовые струи. Способ заключается в учете эффекта рефракции в исследуемой среде при формировании зоны измерений, причем регистрацию световых импульсов, обусловленных прохождением : частиц зоны измерений, проводят в проходящем излучении. Способ позволяет диагностировать параметры частиц в неоднородных дисперсионгагх средах. 2 ил. о S

./

Составитель Д.Власов Редактор И.Николайчук Техред М.Дидык Коррекор Г,Решетник

Заказ 3303/45

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изсбретеннй и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

74

Фиг.г

Подписное