Способ определения параметров дисперсных частиц Советский патент 1989 года по МПК G01N15/02 

Устройство работает следукяцим образом.

Лазерный расширенный луч, сформированный по сечению квадратной форми- , рующей диафрагмой 3, попадает в блок А сканирования, который вырезает в сечении исходного пучка луч меньшего сечения и осуществляет его растровое построчное сканирование по сечению ю исходного пучка.

С помощью полупрозрачного зеркала 5 и зеркала 6 сканируюпщй луч расщепляется на два зондируюпрпс пучка, которые сводятся первой линзой 7 в 15 счетном объеме 10.

Таким образом, счетный объем сканируется построчным растровым образом бегущим световым пятном, создаваемым взаимодействием двух интерферирующих 20 зондирующих пучков. Бегущее световое пятно подсвечивает последовательно все зоны линейного интерференционного поля в счетном объеме.

Сканирование интерференционного 25 поля .осуществляется с направлением строк, выбранным перпендикулярным на-, правлению полос интерференционного поля. Исследуемая частица, перекрывающая площадь своей проекции не- 30 сколько полос интерференционного поля в процессе сканирования светового пятна, является источником, соответственно, нескольких групп импульсов рассеянного света, регистрируемых вторым фотоприемником 13.

Блок 14 обработки электрических импульсов по сигналам второго фото- приемника 13 формирует построчное и

Проекции Vy и V скорости частицы, соответственно, на вертикальную и горизонтальные оси координат находятся из соотношений

A D-dNy , 2lvFTT cose)

A-D-/JNxi.

) где D - диаметр интерферирующих зондирующих пучков; временной интервал между двумя соседними световыми импульсами ;. фокусное расстояние первой линзы 7 i

Vv

Т -

4Nx и 4Nv, -.

соответственно горизонтальный и вертикальный сдвиги на Ф1с- ло полос группы импульсов за время С р одного цикла растровой развертки интерференцион- нрго поля, определяемого по формуле

fp (1 - COS8).

В качестве блока 4 сканирования используется вращающийся диск, в котором вьшолнены группы отверстий, распределенные по обводу диска. В каждой группе отверстия на диске, располагаются следующим образом: между соседними отверстиями расстояние по радиусу составляет величину, равную диаметру отверстий, а расстояние по обводу окружности - величину, равную размеру квадратного отверстия форми- рукяцей диафрагму 13. Блок 4 сканиропокадровое изображение счетного объе 40 вания может обеспечить последователь- ма в поле памяти ЭВМ 15.

ное сканирование интерференционного поля с периодом 2 мкм на площади 20 X 20 мкм.

Проекции Ау и А размеров частиц соответственно, на вертикальную и го- ризонта;льную оси координат определяются из соотношений:

д NV-Л .

У 2sln072

50

Nx Л

де 0 - угол между интерферирующими

зондирующими пучками; Л - длина волны зондирующего излучения ; NK - максимальное число импульсов jj

в группе импульсов; N - максимальное число групп импульсов в одном цикле сканирования.

Проекции Vy и V скорости частицы, соответственно, на вертикальную и горизонтальные оси координат находятся из соотношений

A D-dNy , 2lvFTT cose)

A-D-/JNxi.

) где D - диаметр интерферирующих зондирующих пучков; временной интервал между двумя соседними световыми импульсами ;. фокусное расстояние первой линзы 7 i

Vv

Т -

4Nx и 4Nv, -.

соответственно горизонтальный и вертикальный сдвиги на Ф1с- ло полос группы импульсов за время С р одного цикла растровой развертки интерференцион- нрго поля, определяемого по формуле

fp (1 - COS8).

В качестве блока 4 сканирования используется вращающийся диск, в котором вьшолнены группы отверстий, распределенные по обводу диска. В каждой группе отверстия на диске, располагаются следующим образом: между соседними отверстиями расстояние по радиусу составляет величину, равную диаметру отверстий, а расстояние по обводу окружности - величину, равную размеру квадратного отверстия форми- рукяцей диафрагму 13. Блок 4 сканирования может обеспечить последователь-

вания может обеспечить последователь

ное сканирование интерференционного поля с периодом 2 мкм на площади 20 X 20 мкм.

45 Ф

о р м у л а

изобретения

0

j

1. Способ определения параметров дисперсных частиц, включающий расщепление исходного лазерного пучка на два зондирующих световых пучка, направляемых в область счетного объема, формирование в счетном объеме линейного интерференционного поля, р гист- рацию импульсов рассеянного света, : возниканяцего при взаимодействии интерференционного поля с исследуемыми частицами, суждение о параметрах исследуемых частиц по числу зарегистрированных импульсов рассеянного свеотличающийся

та,

что, с целью повышения точности и расширения информативности за счет дополнительного определения вектора скорости и формы исследуемых частиц, для зондирования исследуемых частиц из исходного лазерного пучка выделяют луч, поперечное сечение которого значительно меньше поперечного сечения исходного лазерного пучка, этот выделенный луч последовательно переме14674А96

тем, щают по всему поперечному сечению

исходного лазерного пучка путем построчно-растрового сканирования с направлением строк, перпендикулярно направлению полос интерференционного поля.

2. Способ ПО.П.1, о тл и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьппе- 10 ния отношения сигнал - шум, анализ сигнала ведут с учетом регулярности расположения интерференционных полос.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля сред содержащих дисперсные частицы, и может быть использовано для контроля параметров естественных и ;искусственных аэрозолей. Цельизобре-. тения состоит в повышении точности и расширении информативности за счет дополнительного определения вектора I Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля сред, содержащих дисперсные частицы, и ...может быть использовано для контроля параметров естественных и искусственных аэрозолей. Цель изобретения - повьш1ение точности и расширение информативности за счет дополнительного определения вектора скорости и формы исследуемых частиц. скорости и формы исследуемых частиц. Для освещения счетного объема используют два интерферирующих зондирующих световых луча, сканируемых растровым образом в области счетного объема. Бегущее световое пятно последовательно подсвечивает все зоны интерферен- ipioHHoro поля. Исследуемая частица, перекрывающая площадью своей проекции несколько интерференционных полос в процессе сканирования светового пятна, является источником соответственно нескольких групп импульсов рассеянного .,рвета, регистрируемых фотоприемником. Анализ последовательности этих импульсов позволяет определить параметры частиц. Сканирование светового пятна по интерференционно- мугполю достигается выделением из исходного лазерного пучка луча малого сечения и построчно-растрового сканирования выделенной зоны в поперечном сечении исходного зондирующего . пучка по всему его поперечному сечению. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ определения параметров дисперсных частиц. Устройство содержит лазер 1, элемент 2 формрфования зондирукмцего пучка, формирующую диафрагму 3, блок 4 сканирования, полупрозрачное зеркало 5, зеркало 6, первую 7, вторую 8 и третью 9 линзы, счетный объем 10, диафрагму 11, первый 12 и второй 13 фотоприемники, блок 14 обработки электрических импульсов, ЭВМ 15. Q (Л О) 4 4

П

ПИ

Редактор Н.БобкЪва

Составитель Р.Иванов

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 1188/40

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

п

15

4

П

Подписное