Фотоэлектрический способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01N15/02 

и

3

ш.гходе aiiajitjroDor

напряжения и на ключа.

Устройство для определет1п размеров и концентрации взвешенных частиц содержит осветитель 1, формнрую п;ин зондирующий световой нучок 2, счетный объем 3, объектив 4, фото- нриемник 5, пороговый элемент 6, не вый 7, второй 8 и третий 9 элементы И, первый 10 и второй 11 одно внбраторы, цервьй 12 и второй 13 инверторы, RS-триггер 14 и элемент VJlli 15, аналоговьш ключ 16, амплиЬтудный анализатор 17, счетчик 18,

Устройство работает следующим образом .

Поток исследуемой среды с взвешенными частицами пересекает светов пучок 2 от осветителя 1 в области счетного объема 3. Рассеянный частицами свет собирается объективом 4 на фотоприемник 5. Последний формирет фотоэлектрические импульсы Uj (фиг. 2), соответствующие импульсам рассеянного света (имцульс 19 соответствует двум перекрывающимся импульсам от различных частиц, т.е. случаю одновременного присутствия в счетном объеме двух частиц, импульс 20 соответствует присутствию в счетном объеме одной частицы, импульс 21 - трех частиц). В исхоциом состоянии (при отсутствии частиц) потенциал на выходе инвертора 12 и на соответствующем входе элемента И 7 равен логической единице. В результате этот импульс после порогового элемента 6 через первый элемен И 7 своим передним фронтом запускае одновибратор 10, которьш формирует импульс с номинальной длительностью С, равной времени пролета частиц через CBeTOBoii пучок. Задним фронтом импульс запускает второй одновибратор 11, формирующий импульс с длительностью t ; С (эпюра Ug, фиг, 4) Последний импульс через инвертор 12 закрьшает элемент И 7 и аналоговый ключ 16, Таким образом, каждь1й фотоэлектрический импульс принудительно прерывают (обнуляют) на время t через интервал времени после начала импульса О, Виды сигналов на выхде первого элемента И 7 и аналогово ключа 16 представлены соответственн на фиг. 2 и 8 .

Если импульс с выхода порогового элемента 6 заканчивается до окончан

0

5

0

5

соотнетствующег о импульса одновибра- тора 10 (случай импульсов 19 и 21, фиг. 2), то на выходе инвертора 13 устанавливается потенциал единица. При этом импульс с выхода второго элемента И 8 своим передним фронтом вызывает срьш генерации одновибратора 10. Таким образом, на выходе аналогового ключа 16 из каждого входного импульса с длительностью, большей t+ L, формируется несколько импульсов, количество которых на единицу превосходит целую часть отношения длительности входного импульса к t+ . Так из импульса 19 формируются два импульса 22 и. 23, а из импульса 21 три импульса - 24-26. Если же длительность входного импульса не превосходит t+f, то аналоговь;й ключ 16 пропускает такие импульсы без искажения (импульс 20 - импульс 27), Счетчик 18 считает все импульсы на выходе аналогового ключа 16 (вместо трех импульсов 19-21 сосчитаны шесть импульсов 22, 23, 20, 24, 25 и 26, т.е. количество импульсов равно количеству частиц, пролетавших через световой пучок за рассматриваемое время). Благодаря этому уменьшаются погрешности в определении концентрации частиц. Однако, если размеры частиц определять по амплитудам всех импульсов на выходе аналогового ключа, то это приводило бы к значительным погрешностям. Поэтому для определения размеров целесообразно из всей совокупности выделить лишь те импульсы (20), перед которыми и после которых в течение интервала времени t нет других импульсов. Для этого осуществляются следующие операции.

Если длительность входных импульсов (Uj) превосходит t+, то каждый 5 импульс одновибратора 11 через третий элемент И 9 запускает своим задним фронтом RS-триггер 14 (сигнал фиг. 5). Возвращение триггера 14 в исходное состояние обеспечивается передним фронтом импульса с инвертора 12, Элемент ИЛИ 15 формирует по переднему фронту сигналы сброса информации, поступающие на соответствующий вход амплитудного анализатора 17, Вид этих скгналов РВД ставлен на фиг. 6, Сброс осуществляется для всех импульсов, сформированных из исходного импульса с длительностью, превосходящей t+f. С выхода ин0

5

0

0

51

вертора 12 сигналы разрешения записи информации (по заднему фронту) Upg,p поступают на соответствующий вход анлизатора 17 и на ключ 16. Таким образом, амплитудным анализатором 17 регистрируется информация, соответствущая импульсам с длительностью, не большей t+i. Информация об импульсах с большей длительностью сбрасьшается в предыдущие моменты времени. В результате уменьшаются и погрешности измерения размеров частиц.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический способ опре- деления размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий зондировани потока исследуемой среды световым пучком, регистрацию сигналов взаимодействия зондирующего светового пучка с частицами, измерение амплитуды и Числа фотоэлектрических импульсов этих сигналов, по которым определяют соответственно размеры и концентрацию частиц, отличающийся тем, что, с целью повьштения точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц, фото- электрические импульсы через интервал времени, равный времени пролета частицы через счетный объем, прерьша- ют на время меньшее, чем время про

0

0

5

0

5

2. Фотоэлектрическое устройство для определения размеров и концентрации взвешенных частиц, содержащее осветитель, на оптической оси которого размещен счетный объем, с которым через объектив оптически сопряжен фото- приемник, выход которого соединен с входом порогового элемента и первым входом аналогового ключа, выходы которых соединены соответственно,с первым входом первого элемента И и информационным входом амплитудного анализатора, второй и третий элементы И, первый и второй инверторы, первый и второй одновибраторы, отличающееся тем, 4to, с целью повышения точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц, в него дополнител но введены RS-триггер, счетчик и элемент ИЛИ, при этом вьосод первого элемента И соедин ен с входом первого одновибра- тора, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И,,а выход - с первым входом второго элемента И и входом второго одиовибратора, выход которого соединен с входом первого инвертора и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с входом второго инвертора и выходом порогового элемента, а выход - с первым виодом элемента

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам и устройствам контроля параметров дисперсных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный обЪЕм одновременно нескольких частиц. Поток среды со взвешенными частицами, прокачиваемый через счетный объем, подвергают зондированию пучком света. Одновременное попадание в счетный объем двух и более частиц приводит к появлению фотоэмпирических импульсов повышенной длительности. Все фотоэлектрические импульсы подвергают принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем. Прорывание осуществляется на время меньшее, чем время пролета частиц через счетный объем. Для амплитудного анализа из совокупности всех прерывистых импульсов отбираются только те, которые отстоят от предыдущих и последующих импульсов на время, большее, чем длительность прерывания. 2 с.п.ф-лы, 8 ил.

лета частицы через счетный объем, при 35 S-входом RS-триггера, R-вход этом для амплитудного анализа из всей которого соединен с выходом первого

совокупности прерванных фотоэлектрических импульсов отбирают только те, у которых интервалы времени , отделяющие их от предыдущих и последующих импульсов, превьшают длительность прерьшания, а концентрацию определяют по числу фотоэлектрических импульсов, образованных в результате прерывания.

инвертора, вторым входом первого элемента И, вторым входом аналогового ключа и первым управляющим входом

40 амплитудного анализатора, а выход

соединен с вторым входом элемента ИЛИ выход которого соединен с вторым управляющим входом амплитудного анализатора, информационный вход которого

45 соединен со счетчиком.

%

п

20

2J