Фотоэлектрический счетчик дисперсных частиц Советский патент 1988 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может использоваться для определения характеристик диспе)сных сред в химической про- мьшшенности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности.

Цель изобретения - повьшение надежности счетчика за счет упрощения фго конструкции без увеличения по- |грешностей

: На фиг. 1 представлена общая схе- а счетчика на фиг, 2 - вид диафраг- Йы поля зрения.

Фотоэлектрический счетчик дисперсных частиц содержит осветитель 1, узел 2 формирования кольцевого светового пучка в счетном объеме 3, свето- ловушку 4. Счетный объем 3 формируется пересечением светового пучка и по- ля зрения приемного объектива 5 с установленной за ним диафрагмой 6 поля зрения За диафрагмой 6 поля зрения установлен фотояриемник 7, выход которого подключен к измерительному входу анализатора 8 импульсов и к входу селектора пар импульсов, состоящего из последовательно включенных одновиб- раторов 9 и 10. Выход селектора (выход одновибратора 10) подключен к разрешающему измерения входу анализа- Тора 8. ДиАфрагма 6 поля зрения (фиг. 2) выполнена с двумя отверстиями 11 и 12, разнесенными в направлении потока частиц (обозначенного на фиг. 2 стрелками) на величину 1 (расстояние между центрами отверстий в указанном направлении), причем 1

, где Dg, Df, - внутренний и

наружшлй диаметры кольцевого пучка; К - коэффициент увеличения приемного объектива 5 (с таким коэффициентом строится в плоскости диафрагмы 6 изображение некоторой плоскости счетного объема, проходящей через световой пучок). В пределах глубины рез- кости узла 2 кольцевой пучок близок к цилиндрическом Отверстия 11 и 12 имеют в направлении оси пучка (обозначенной штрихпунктирной линией) размеры а и b соответственно, причем размер а-Ь соответствует размеру зоны минимального виньетирования поля зрения, обусловленного отверстием 12 (большего размера).

В направлении потока частиц оба отверстия имеют размер С --г--К. (лительность И импульсов одновибра

0

5 0 5о

5

0

5

0

5

тора 9 равна потока; длительность новибратора

-, где V - скорость

VJS.

j импульсов .одто равна ---.

VR.

Счетчик работает следующим образом. Поток исследуемых частиц пропускается через световой пучок от осветителя 1, преобразованный узлом 2 в кольцевой пучок с наружным диаметром Dj и внутренним нерассеянный свет поглощается светоловушкой 4, а свет, рассеянный частицами из области 3, собирается приемным объективом 5 на диафрагму 6 поля зрения с двумя отверстиями 11 и 12. На фотоприемнйк 7 проходит световой поток только от частиц, изображения которых находятся в пределах отверстий 11 и 12, или, что то же самое, от частиц, пересекающих в счетном объеме 3 изображения отверстий 11 и 12, При этом от частицы, пересекающей изображение отверстия 11, на выходе фотоприемника формируется электрический импульс длительностью не более J, Эта частица обязательно пересекает и изображение отверстия 12, и на выходе фотоприемника формируется второй импульс с той же длительностью, отстоящий от

первого на время И . Первый импульс запускает одновибратор 9, который формирует мпульс длительностью С, . Задний фронт этого импульса запускает одновибратор 10, формирующий импульс длительностью И , в результате чего анализатор 8 импульсов будет иметь разрешение на измерение (анализ) входных сигналов только в течение времени 0. При этом второй импульс от частицы будет анализироваться, а первый нет. Поле зрения приемного объектива 5, ограниченное размером b (отверстия 12), шире, чем поле зрения, ограниченное размером а (отверстия 11). Таким образом, при указанном соотношении параметров а и Ь (зависящем от конкретных характеристик приемной системы и светового пучка) искажения амплитуд вторых импульсов от каждой частицы, обусловленные виньетированием, будут малыми. Если частица не пересекает изображение отверстия 11, но пересекает изображение отверстия 12, то на выходе фотоприемкика формируется только один импульс (амплитуда которого может быть искажена вследствие винье

тирования), но этот импульс анализироваться не будет.

Выполнение диафрагмы паля зрения указанным образом позволяет обеспечить малые погрешности, обусловленные виньетированием в приемной системе, без дополнительных узлов (формирователя дополнительного светового пучка либо второго приемного объектива и второго фотоприемника с второй диафрагмой и соответствующими приспособлениями для их юстировки). Благодаря этому упрощается и облегчается конструкция и повышается надежность устройства.

В большинстве осветителей световой пучок имеет профиль интенсивности с максимумом в приосевой области В этом случае при указанном выполнении диафрагмы на фотоприемник не попадает свет от частиц во время их пролета через область максимальной интенсивности, что приводит к уменьшению чувствительности измерений. В кольцевом пучке максимум интенсивности соответствует краевым областям. Тогда потери чувствительности за сче диафрагмы нет и отмеченный положительный эффект достигается без ухуд- шения чувствительности измерений. Крме того, этот узел обеспечивает повы

шение однородности счетного объема.

освещенности

0

5

о 0

5

Формула изобрете ния

Фотоэлектрический счетчик дисперсных частиц, содержащий осветитель, оптически связанный через приемный объектив и диафрагму поля зрения с фотоприемником, соединенным с селектором пар импульсов и с первым входом амплитудного анализатора, второй вход которого соединен с выходом се- лё ктора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности счетчика, осветитель снабжен узлом формирования кольцевого светового пучка, а диафрагма поля зрения выполнена с двумя отверстиями, причем расстояние между центрами отверстий в направлении потока частиц равно полусумме внешнего и внутреннего диаметров кольцевого пучка, умноженной на коэффициент увеличения приемного объектива, а разность размеров отверстий в направлении оси светового, пучка не меньше произведения апертурно- го угла приемного объектива на средний диаметр кольцевого пучка и коэффициент увеличения приемного объектива.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности. Изобретение позволяет повысить надежность счетчика за счет упрощения его конструкции без увеличения погрешностей измерений благодаря оригинальной форме диафрагмы поля зрения - с двумя отверстиями, разнесенными в направлении потока частиц на величину, не превосходящую произведения полу ; суммы диаметров кольцевого светового пучка на коэффициент увеличения приемного объектива, причем размер в направлении оси светового пучка одного отверстия выбран равным размеру в указанном направлении зоны минимапь- ного виньетирования поля зрения, обусловленного другим отверстием. 2 нл.

Фи&.7

о , 11

X

/ /

X

,;j

e

0uz.2

V

Hi

о , 11

X

/ /

4 X

/2