Способ определения прозрачности участка рассеивающей среды Советский патент 1989 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для измерения дымности выбросов автомобилей, самолетов, труб промьшшен- ньгх предприятий, газовых факелов и т.д.

Целью изобретения является расширение диаг1аяона исспедуемых. объектов и повьгчение точности.

На чертенке прслставлеиа схема реализации способа.

Способ осуществляй г следующим образом.

Через исследуемый участок 1 газовой струи навстречу друг другу одновременно посыпают пучки зондирующего излучения от импульсного 2 и модулированного . источников с координатами

и Р. соответственно. От двух

граничных точек этого участка с координатами К,, и R под углом 90° к. направлению зондирования соответственно в двух точках приемниками 4 и 5 с координатами R с; и К соответственно принимают рассеянное излучение и измеряют его. При этом на приемник излучение.рассеянное от одной и той же точки под углом 40°, поступает не одновременно (из-за разных длин трас прохождения).

Величины сигналов,-рассеянных под углом 90 к трассе зондирования

в

точках R и К,,) ,

на границах струи

восстановленных на квадрат расстоя ния, сг(;.еделяются из выражений

R(R,, Pj - Р,(Ь ,, Rj(R., - Rgf- - AJ .a-ir, (R) («,, Но)Т(Кг, P.); P(R,, R,) - P,(R,, nO(Rj - RJ A l ,G-,.,(Rj)-T(R,, Rj.TfR, Hj

(R3, Rfe),

где Л - постоянная источника2;

Р, - энергия излучения источника

2;

- р-1 г. - коэффициент рассеяния под

углом 90°;

T(R;, ;) прозрачность участков Гн;, ь-, 1 1,2,3,...,

R,

T(R,, R,; exp - j e.(r)dr},

R;

,J 1 ,2,3, . . .; где(г) - )ициент прозрачности

При посылке зондирующего излучения вторым источником, расположен- ныдм с противоположной стороны струи вел1тчины сигналов, рассеянных под углом Ti /2 от границ струи и вос

становленных на квадрат расстояния, определяются в виде 1

S(R, Rj) - Рг(Н4, ,- RS)

- ..CR) T(R5, R) T(R.,, R,)X

T(R.,, R,);

S(R4, R,) - , Ri)(R3 -Rj . A,P,G-,(R,) T(R, Rj T(Rj, Rj,

где A - постоянная источника 3;

- энергия излучения источника 3.

Измерение рассеянных сигналов можно проводить в любой неколлинеарной направлению движения струи плоскости (в противном случае невозможно осуществить пересечение оптических осей приемников и источников).

Отношение сигналов S(R,, Rj.) и S(R, 4) полученных от границ струи в точке Rj, равно

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для измерения дымности выбросов автомобилей, самолетов, труб промышленных предприятий и т.д. Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых объектов и повышение точности. Это осуществляется путем одновременной посылки через исследуемый участок газовой струи навстречу друг другу пучков зондирующего излучения и приема под углом 90° к направлению зондирования рассеянного излучения. По значениям этого излучения определяют прозрачность и дымность участка струи. 1 ил.

S(R,RC) А,р, T(R,, Кг)

Sir ;; Rj TiRj7 R;7Trp;,

Как видно, отношение сигналов, рассеянных в точке Я под углом iT/Z при посылке излучения с Двух противоположных няправлени, не зависит от врличин, характеризующих рассеяние Б данном направлении. Если бы измерялись сигналы, рассеянные в точке Р..,, под произволмп тм углом Lf (для первого направления посылки) и соответственно IP (дпя второго направления посьыки зондирующего излучения) отношения

5(Н,, R,.)/S(R4, R,

-б,(К2)/СГ,8„..(Н

г.е. сред с индикатрисой рассея-

(

.p

жения отличием Оц) и G лась бы существенная ошибка в результаты измерений. В данном случае регистрации сигналов, рассеянных под углом для обоих направлений посьшки зондирующего излуч ния, равны S(RI, R.,)/S(R4, R2),,,(R,,)/ (RI) (зависимость от индикатрисы отсутствует).

Аналогично отношению сигналов S(R,, Rj) и TnR, Rj), полученных от границ струи в точке R..J, определяется в виде

ПИЯ G .en.o 10. за счет пренебре-

вноси

S(R,, RJ) А,р, T(R,, RI) T(RO, RS)

Ш1, А;Р

TTR

Отношение этих выражений дает

при

S(R,, R,; S(R, R) SlR.-R T-SrR rRlT 2 «T(Ri, R) T(Rj, Rj) - exp -2 I (r)dr . - RI

Г f 1 Экпонента exp J- f 5(r)dri

г этом является коэффициентом, равным

отношению величины прошедшего через струю излучения Р к посылаемому Р . Дпя величины прошедшего через слой UR РЗ - R. излучения Р справедпиво следующее выражение (закон Бугера):

г Р Р,

ехр

г

{- e(r)dr( .

R,

Отношение же Р/Рр разно

ехр (r)dr| t .

Ч

По полученному значению можно судить о дымности струи, так как физическая величина дымности связана с характеризующим прозрачность коэ1})фил. (

формулой

циентом пропускания

N (1-1;) -100%.

S(R,, R,) S(R Rtl -SlR-.rR T S -rRJXr то значение дымности получаются cooTHOPieHHH

rE(lliJJiilSlRii Ri) : Гн4, нО-8(.к,, n-jT

N

иг

Таким образом, знание значений сигналов, рассеянных под углом 90 к трассе зондирования от границ струи, no3BOjmeT получить значения дымности газовых струй, т.е. расширить диапазон исследуемых объектов.

Согласно способу значение дымности определяется строго на задаваемой ширине струи и не зависит от аппара- турш- х констант и энергии излучения. При этом среда между источником, приемником и задаваемыми границами не оказывает никакого влияния на результат измерений. Это следует из того, что выражение для N не содержит добавок, обусловленных прохождением излучения через среду, окружающую струю,т.е, ослабление на участках fR ,, R J , RJ, , н, RgJ, L 5, 6 1 Изменения в окружающей струю среде (появление тумана, пыли и т,д,) таким образом не влияет на результат измерения дымности. Возможность одновременной посылки зондирующих импульсов позволяет исклю з

OO%.

я и.

осмойра- ия. и оока, ет ознчить ошибки, обусловленные временной изменчивостью среды в струе.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности известного спо--оба зя счет измерения проз- рачнос1-11 (дымности) струй с быстропер / -1с гИ1ой концентрацией в условиях, можно использовать

10 только малый базы между источниками излучения, HanpjfMep, в технологических процессах, автомобильных лымоме- рах, в ограниченных по размерам пространствах .

15

Формула изобретения

СпосоГ) определения прозрачности участка рассеивающей среды путем по20 сьшки через этот участок навстречу друг другу пучков зондирующего излучения, измерения в двух точках значений рассеянного излучения от Лвух г-рлничньгх точ(к этого участка

25 соответственно и определения по ним искомой прозрачности, отличаю- m и и с я тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых объектов и повьт1ения точности, пучки зонди30 руютего излучения посылают через

участок среды одновременно, рассеянное излучение от двух граничных то- Ч(к участк-а среды измеряют под углом 90 к нагфарлению зондирования и по

ir измеренным значениям судят о прозрачности участка среды.