Устройство для определения параметров дисперсных частиц Советский патент 1990 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, более конкретно - к определению пграметров дисперсных частиц, и может быть использовано для исследования гетерогеьиой фазы высокотемпературных газовых потоков в крупных технических устройствах.

Целью изобретения является расширение диапазона размеров анализируемых частиц и повьшение точности измерений.

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения параметров дисперсных частицу на фиг.2 - сечение зоны измерений плоскостью, содержащей главную полуось р, эллипса по - перечного сечения,- на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие pafioTy устройства.- -г

Устройство содрржит источники 1 и 2 излучения с длинами волн Ti, и Х соответственно, например лазеры, афо- KaJ ibHvro оптическую систему из цилиндрических линз 3 и 4, телескопы 5 и 6 для расширения пучка, диафрагму 7 с круговым отверстием, поворотное зеркало 8, светоделитель (полупро- - зрачнэе зеркало) 9, фокусирующий объектив 10, расположенньй перед измерительным объемом 11, поглотитель

ел

о

ел

Oi ГС

3150

12, два фотоэлектрических приемных канала perncrpaiJtHH импульсов рассеяния, Е первый из которых входят конденсор нз сферических лимз 13 и , интерференШ1сииый фильтр 15 с максимальным пропусканием на длине волны ,, и фотоприемиик 16, а яо второй канал - собирающий объектив 17, интерференционный фильтр 18, с мак- симальным пропусканием на длине волны и фотоприемник 19. Выходы фотоприемников 16 и 19 соединены с входами системы регистрации 20, включающей блок 21 амплитудНо-временного анализа и myльcoв, блок 2 импульсов по временному с л-пцению начала их передних фронтов - Лок 23 селекции импульсов по совпацс iTiio концов т задних фронтов.

Устройство работает слРЛугопи-iM образом. Источники 1 и 2 формируют пучки излученил на длинах волн Д, и 7. Афокальной оптической системой нз цилиндрических линз 3 и 4 и те: еси:о пом 5, а также телескопом 6 и дин- фрагмой 7 с круговым отверстием формируют пучок 2А излучения на длште волны Л, с поперечным сечением эллиптической формзя в измеритр.льиом объеме 11 и пучок 25 излученил ня длине полны Л j, с поперечньт сгпрнкен

круговой формы. Поворотным , Ррка.:ТС)М

8 и светоделителем 9 coBMeiuator пуки излучения на длинах волн Д, и ; j , Объективом 10 создают и: мор11теп:л1Ь Й объем 11 путем фокусировки пучкоп в заданную область исследуемой среды При этом вьтолняется условие Л ;. 7, г, где Л, и п - главные полуоси

эллипса поперечного сечения пучка 21 г - радиус круга поперечного г -чеьрш пучка 22, а noBepxHocTj; нупч тч излу-- чения на дайнах волн , и к-оптг к- тируют только в диух точечных областях с расстоянием 2 р, - 2 г меясду ними, т.е. коаксиальны. Регистрируют световые импульсы рассеяния о/ час;- тиц, пересекающих зону измерения F направлении оси р, эллипса сече- ния по дпум фотоэлектрическим ным каналам, причем по ncpJOMy лу регистрируют импульсы рассеяния на малые углы излучения на длине волны Tij 3 по BTopot-r, каналу - импульсы рассеяния под углом УО излучения на длине волны Ъ Погпоти- телем 12 yjiaiuniBaioT прям1ле пучк;; излучения на длинах волн , и

Система регистрации 20 осуществляет отбор зарегистрированных импульсов излучения на длине волны А по временному совпалеиию начала их передних и конца их задних фронтов с со- oтJ p;тcтвi лIi ми началом и концом фронтов импульсов излучения ня длине волны 7, , а затем измеряет амплитуду ; ДJHlтeльнocть отобранных импульсов,

Поскольку поверхности совмещен- ньпс пучкоп излучения на длинах волн /, и Л,., пересекаются только в точечных областях Л и Б (фиг.2), то это означает, что дпя частиц, пересекаю- границы А и R базы измерений АБ, начала передних и концы задних фронтов световых импульсоа совпадают (фиг.З). Следовательно, отбор импульсов по совпадению начал и концов щeJIяer импульсы только от го: частиц, которые пересекают базу измо.Т Пппй ЛБ.

По п.-раметрам отобранных импуль- ( ор. опр :деляк1Т размер и скорость чястиц, и по частоте следования им- jiy.i: jcoH - концентрацию частиц.

Далиьп; способ позволяет расширить ди ;ia,4oii размеров анализируегфсх час- Tfriv и г и1:ь;.:-.ить точность измерений. Дтгапазоь р азмеров частиц расширяется в С1 i.ii oiiy малых, так и больших частиц. Дпя сферических частиц отбор сиг нало. согласно описанной процедуре П1)1д,еляет импульсы от частиц с вектором (:кор1зсти, ориентированным по оси сиг-;мотрчч частиц и направленным пд(.м1ь отрезка АБ (предполагают, что чпстицм ite испытывают возмущающих воздействий при пересечении базы.АБ). Следорательно, размеры сферических частиц могут пре:юсходить размеры зоны )ений.

С сздлипе базы измерений также иозволягт определить вектор скорости частиц, а для частиц сферический форгш полностью устранись погрешность измерений, связанную с эффектен Биньетированля,

Ф о р м у л а изобретенияУстройство для определении параметров дисперсных частиц, содержащее источник излучения с длиной волны , , оптически связаниьпЧ через светоделитель, фокусирующий объектив и измерительный .объем с первым фотоэлектрическим приемным каналом, регист-

рирующим нэлучение с длиной волны , рассеянное под малыми углами относительно на11равления распространения излучения, источник излучения с длиной волны t оптически связанный через светоделитель, фокусирующий объектив и измерительный объем с вторьм фотоэлектрическим приемным каналом регистрирующим излучение с длиной волны , рассеянное под углом 90 к направлению распространения излучения, а также систему регистрации, соединенную с первым и вторым фотоэлектрическими приемными каналами и содержа цую блок амплитудно-временного анализа импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона размеров измеряемых частиц и повышения точности измерений, устройство дополнительно содержит расположенную по ходу излучения между источником излучения с длиной волны Л, и светоделителем оптическую систему, формирующую пучок излучения с длиной волны «л эллиптической формы, такой, 5 что выполняется условие р, , где PI Pi главные полуоси эллипса поперечного сечения пучка излучения с длиной волны А, в измерительном объеме, г - радиус круга поперечного сеo чения пучка излучения с длиной волны Aj в измерительном объеме, причем указанные пучки в измерительном объеме коаксиапьны, система регистрации дополнительно содержит блок селекции

5 импульсов по временному совпадению начала их передних фронтов и блок селекшш импульсов по временному совпадению концов их задних фронтов, входы обоих блоков селекции соедине0 ны с первым и вторым фотоэлектрическими приемм1.1ми каналами, а выходы с блоком пмллитудно-временного анализа.

Изобретение относится к иэме- .рительной технике, более конкретно к определению параметров дисперсных частиц, и может быть использовано для исследования гетерргенной фазы высокотемперлтурных газовых потоков в крупных Т1 хиических устройствах. Цель илобрет тшя - расширение диапазона размеров анализируемых частиц и повьш1ение точности измерений. В устройствр формируются коаксиальные пучки излучения различных длин волк и регистрируются световые импульсы рассеяния от частиц по двум оптическим каналам. Система регистрации производит отОор зарегистрированных импульсоп излучения по временному соппадемгию передних и задних фронтов импульсоп Излучения различных длин волн, а также -определяет их aмIшитyдv и лд1ительность. ОсоОен- ногтью устройстпя является то, что в ичмеритслыюм объеме сечение пучков представляет собой зллипс (пер- вьпЧ пучок) с вписанным в него кругом (второй пучок). 3 ил. (Л

0ui.1

fj