Способ определения фракционного состава угольно-водного аэрозоля Советский патент 1988 года по МПК G01N15/14 G01N15/02 

4

СО

4: О)

Изобретение относится к контроль- }1о-измерительной технике, в частности к оптическим методам контроля дисперсных сред, и может быть использовано в угольно-добывающей или горно-рудной промышленности при пы- леподавлении с использованием водного аэрозоля о

Цель изобретения - расширение информативности и повьпиение точности

На фиг.1 представлены угловые зависимости степени линейной поляризации света, рассеянного угольньп- и частицами при зондировании угольно- водной дисперсной среды пучком света с длиной волны 0,55 мкм (кривая 1 соответствует частицам угля с размером 1,2 мкм, кривая 2 - частицам угля с размером 2,4 мкм, кривая 3 - частицам угля с размером 8,8 мкм) на фиг,2 - полученная экспериментально зависимость степени линейной поляризации света, рассеянного уголь™ ными частицами, от фракционного сое- тава угольно-водного аэрозоля при угле рассеяния 50(кривая 4 соответствует частицам водного аэрозоля со средними размерами 6,0 мкм, кривая 5 - частицам водного аэрозоля-со средними размерами 15 мкм); на фиг.3 блок-схема устройства для осуществления способа определения фракционного состава угольно-водного аэро3 ОЛЯ „

Устройство содержит источник 6 зондирующего светового пучка, иссле- дуемьш объем 7 с угольно-водным аэрозолем, фотоприемник 8, поляри-. метр 9 и блок 10 обработки информации .

Сущность изобретения состоит в следующем.

Экспериментально установлено сильное различие угловых зависимостей степени РСб) линейной поляризации рассеянного излучения для частиц угля и частиц воды„ При угле рассеяния б от 40 до 80° наблюдаетс максимальное отличие в степени Р(9) линейной поляризации у обеих видов частиц

При этом для частиц с размером, превосходящим 1,5 мкм, величина Р(б) слабо зависит от размеров частиц (фиг,1). Поэтому измерения степени линейной поляризации при этих углах могут служить Э(|х})ективной мерой фракционного состава исследуе

мой среды, определяемого отношением , где 5jj - суммарное геометрическое сечение водных капель в единице объема; S - суммарное геометрическое сечение частиц угольной пьши в единицах объема (фиг.2).

Для смеси частиц угля с водой значения степени Р(б) линейной поляризации можно представить в виде

Р(й) Si2(0)Pt(e)(6)P.(6) t5t5Q f(0) + )

(1)

где Q(9) и (Q) р.(е) и Рь(0)

о

усредненные по спектру размеров частиц факторы эффективности рассеяния света в направлении Q для угольных и водных частиц соответственно; степени поляризации соответственно для угольного и водного аэрозоля.

Поскольку эти величины стремятся с ростом размера к своим асимтотичес- ким значениям, то их можно приближенно считать константами.

Показатель 5 ослабления зондирующего пучка све та определяется выражением

ЙГ

S,

Qb«

(2)

где Q. и (Х - соответственно усредненные по спектру размеров частиц факторы эф(рективности ослабления о

Тогда из выражений (1) и (2) могут быть получены основные соотношения, используемые для анализа фракционного состава среды:

50

,. (,.в-5.Ш)-., -i E/ A4--|--- iH

(3)

где А, А , В, а, Ь (4)

постоянные калибровочныекоэффициенты.

причем

А

Q.;-A

Q

В .ыт...

Qb(0)Q

а , Ъ Pj(e)

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг.З) работает следующим образом.

Зондирующий световой пучок от источника направляют в исследуемый объем с угольно-водным аэрозолем. Прошедший свет регистрируют фотоприемником, по выходному сигналу которого определяют показатель 8 ослабления зондирующего пучка светао Поляризованное излучение, рассеянное исследуемым объемом, регистрируют поляриметром, ориентированным под углом б, от 40 до 80 по отношению к направлению распространения зондирующего пучка.

Измеренные величины показателя Б ослабления степени линейной поляризации передаются в блок обработки информации, где по расчетным формулам (3) и (4) определяются искомые концентрации обеих фракций.

Формула изобрет-ения

Способ определения фракционного состава угольно-водного аэрозоля.

включающий зондирование угольно- водного аэрозоля световым пучком в видимой области спектра, измерение интенсивности прошедшего через угольно-водный аэрозоль светового пучка и определение показателя 5 ослабления зондирующего светового пучка, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности и повышения точности, дополнител1 но измеряют степень Р{0,) .линейной поляризации света, рассеянного угольно- водным аэрозолем в направлении, составляющем угол б, от 40 до 80 с напрё &лением распространения зондирующего светового пучка, а суммарные геометрические сечения S и и Sj частиц угольной пыли и соответственно водных капель определяют из соотношений

25

S,.(t.B-|:|ifii-) ,

с- С/Гл- / Р(е.)-Ьч1

s (н-5 Ce,J

где А, А , В, а, b - постоянные

калибровочные коэффициенты.

Изобретение относится.:к области оптики дисперсных сред и позволяет с высокой точностью определить концентрации двух фракций угольно-водного аэрозоля. Цель изобрете.ния состоит в расширении информативности и повьшении точности. Для этого измеряют показатель ослабления зондирующего излучения в видимой области спектра, проходящего через объем исследуемой среды, и одновременно степень линейной поляризации Р излучения, рассеянного аэрозолем в направлении, составляющем угол 60 - 20° с направлением зондирующего излучения. Искомые концентрации - суммарные геометрические сечения частиц угольной пыли S к водных капель S в единице определяют из соотношений Si объема - 7 А(НВ(а-Р)/(Р-Ь))1; с +(Р-Ь)7 В(а-Р)) , где А, А В, а. в, - постояннйе калибровочные коэффициенты. 3 ил о (Л

иг.1

Фиг. г

te-J