Способ фотометрической градуировки нефелометров и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01J1/02 G01N21/47 

Изобретение .относится ,к технике определения параметров аэрозолей оп- - тическими методами и может бьп ь ис- .пользовано для градуировки нефелометров, имеющих переменную и зависимости от угла рассеяния чувствительность ,

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости градуировки;

На фиг.1 и 2 показаны варианты положения рассеивающего элемента при градуировке нефелометра; на фиг.З и 4 - рассеивающий элемент, примеры исполнения.

Устройство состоит из рассеивающего элемента 1, дополнительного источника 2 излучения и диафрагмы 3, Рассеивающий элемент 1 расположен за диафрагмой 3 со стороны, противопо10

15

20

25

ожной приемному устройству 4 градуиуемого нефелометрд так, что оптичесая ось приемного устройства 4 гра- уируемого нефелометра перпендикуярна плоскости рассеивающего элеента 1 и полнос-вью .заполняет поле рения приемного устройства. 4. Плосость диафрагмы 3 проходит через оптическую ось источника 5 зондирукще- го излучения градуируемого нефелоетра перпендикулярно плоскости, в которой измеряется.рассеяние.Размер отверстия в диафрагме 3 соответству- ет проекции зондирующего пучка на плоскость диафрагмыо Источник 2 излучения устройства жестко связан с . рассеивающим .элементом 1 через общий корпус 6, Рассеивающий, элемент 1 изготовлен, например, из молочного стёкла МС-12. предназначенного для диффузного рассеяния проходящего света. На фиг.3. показан рассеивающий - .элемент 1, вьтолненный из молочного стекла МС-20, предназначенного для диффузного рассеяния отраженного света, источник 2 -излучения расположен сбоку. На фиг.4 представлен рассеивающий элеме11Т 1, выполненный в i виде фотометрического шара. Механизм 7 перемещения рассеивающего элемента 1 предназначен для его.линейного и углового перемещения для того, чтобы взаимное угловое положение рассеивающего элемента 1 и приемного устройства 4 было постоянным и чтобы поле зрения приемного устройства 4 было полностью заполнено рассеивающим элементом 1. В качестве механизма 7 перемещения могут быть использованы уз- , лы оптической скамьи.

Устройство работает следующим образом, .

Для угла рассеяния 9 рассеивающий элемент 1 устанавливается перпендикулярно оптической оси приемного устройства 4 нефелометра так, чтобы ли- нейное поле зрения приемного устройства 4 в плоскости измерения индикатрисы было заполнено полностью рассеивающим элементом 1. Включают источник 2 и снимают отсчет по не- фелометру Аj. Затем поворачивают приемное устройство 4 на угол 9 ;-и , перемещают рассеивающий элемент 1 так, ч.тобы вьшслнялись изложенные требования, и снимают отсчет А, . Такие измерения рыполняют для всего углового диапазона работы нефеломет30

35

45

50

55

0

5

0

5

,

0

35

45

50

55

ра. Количество и частота проверяемых углов зависят от конструктивных особенностей нефелометра и его фотометрических свойств. Точность уста- но.вки рассеивающего элемента относительно оптической оси приемного устройства зависит от его рассеивающих свойств и от углового И линейного поля зрения приемного устройства 4. Например, если рассеивающий элемент 1 выполнен из рассеивающего стекла МС-12, предназначенного для диффузного рассеяния прошедшего света, то в диапазоне углов ±30, отсчитБша- емых от нормали к стеклу, яркость стекла практически постоянна.. Отсюда следует, что требования к точности взаимного углового положения рассеивающего стекла и приемного устройства пра.ктически отсутствуют. Требования к линейным перемещениям рассеивающего стекла зависят от его размеров. Градуировочньш множитель (с учетом синусного закона изменения чувствительности нефелометра) для угла 9; будет К.; А; sin0;.

Изобретение упрощает требования к аттестации рассеивающего элемента, поэтому увеличивается точность его аттестации и, как следствие, точность градуировки нефелометра. Обычно рассеивающий элемент необходимо аттестовать по рассеянию и по отражению в диапазоне углов 0-45. при этом .углы падения падающего пучка должны быть также от О до 45 . Погрешность градуировки нефелометра определяется следующими составляющими: погрешность измерения рассеянного света.в диапазоне углов 0-45°; погрешность измерения отраженного света в диапазоне угЛов 0-45°; погрешность установки требуемых углов падения падающего пучка; погрешность установки рассеивающего элемента при градуировке нефелометрас

Согласно предлагаемому способу рассеивающий элемент требуется аттестовать в диапазоне углов, превьщ1ающих поле зрения приемного устройст- I ва нефелометра примерно в 1,5-. .2 раза (определяется точностью .. установки элемента относительно приемного устройства и его полем зрения). Практически это углы псрядка 1-1 О. В этом диапазоне углов практически все рассеивающие стекла, а также фотометрический шар имеют постоянную яркость о Аттестация элемента сводится к проверке этого условия. Указанные погрешности здесь отсутствуют Снижение трудоемкости градуировки происходит вследствие того, что по известному способу для каждого угла рассеяния производится несколько измерений, а по предлагаемому способу - одно измерение. Например, при градуировке нефелометра с базой 400 мм и с углом рассеяния 2 длина рассеивающего объема 170 мм. Для получения ин- тегральной по рассеивающему объему с игнала измерения для 34 положений рассеивающего элемента (через 5 мм), для угла 30°, например, 12 положений, В последующем необходимо по этим измерениям вычислить интегральную реакцию нефелометра. По предлагаемому способу для каждого угла рассеяния необходимо выполнять одно измерение. Обработка результатов измерений по изобретению также более проста, так как результат каждого измерения необходимо умножить на синус угла рассеяния.

Формула изобретения 1. Способ фотометрической градуировки нефелометров, имеющих переменную в зависимости от угла рассеяния чувствительность, заключающийся в том, что освещают рассеивающий элемент с известными характеристиками отражения и рассеяния, перемещают его в пределах визируемого рассеивающего объема и определяют интег- .ральную по рассеивающему объему реакцию градуируемого нефелометра для каждого угла рассеяния, отличающийся тем, что, с целью . увеличения точности и снижения трудоемкости градуировки, рассеивающий элемент освещают дополнительным ис- точником излучения, идентичным источнику излучения градуируемого нефелометра, рассеивающий элемент перемещают при градуировке так, что его угловое положение относительно опти

сееояк. ч10

20

25

ческой оси приемного устройства градуируемого нЪф.елометра остается постоянным, а для каждого угла рассеяния угловые размеры рассеивающего элемента, визируемого приемным устройством, превышают угловые размеры измеряемого рассеивающего объема в плоскости -измерения индикатрисы.рассеяния, и равньь им в плоскости, проходящей через оптическую ось приемного устройства перпендикулярно плоскости измерения индикатрисы.

2. Устройство для фотометрической . 5 градуировки нефелометров, имеющих

переменную в зависимости от угла рассеяния чувствительность, содержащее рассеивающий элемент с извест- ньми характеристиками рассеяния и с размерами, превышаюп(ими размеры измеряемого градуируемым нефелометром объема для всех углов рассеяния, а также механизм перемещения рассеивающего элемента, отличающееся .тем, что, с целью увеличения точности и снижения трудоемкости градуировки, оно дополнительно содержит диафрагму и дополнительный источник излучения, идентичный источнику излучения градуируемого нефелометра, диафрагма установлена в плоскости, проходящей через оптическую ось источника излучения градуируемого нефелометра перпендикулярно плоскости измерения индикатрисы рассеяния, размер отверстия Б диафрагме равен размеру проекции размеров рассеивающего объема градуируемого нефелометра на плоскость диафрагмы, рассеивающий элемент установлен за диафрагмой со стороны, противоположной приемному устройству градуируемого нефелометра, и жестко связан с дополнительным источником излучения, при этом механизм перемещения рассеивающего элемента выполнен с возможностью перемещения так, чтобы Угловое положение рассеивающего элемента и оптической оси устройства градуируемо- ,- го нефелометра оставалось постоянным.

30

35

4Q

45

шV

Фиг. 1

Л

Изобретение относится к технике определения параметров аэрозолей оптическими методами и может быть использовано для градуировки нефелометров, имеющих переменную в зависимости от угла рассеяния чувствительность. Цель изобретения - увеличение точности и снижение трудоемкости фотометрической градуировки нефелометров. Цель достигается за счет введения источника излучения, идентичного источнику зондирующего излучения нефелометра, освещения им рассеивающего элемента, который располагается на оптической оси приемного устройства нефелометра и перекрывает полностью поле зрения приемного устройства. В устройство введена также диафрагма, расположенная перпендикулярно плоскости измерения индикатрисы рассеяния так, что она проходит через оптическую ось зондирующего пучка нефелометра. Отверстие в диафрагме совпадает с проекцией зондирующего пучка на плоскость диафрагмы. При градуировке нефелометра рассеивающий элемент вместе с источником излучения перемещают так, чтобы угол между оптической осью приемного устройства и направлением на рассеивающий элемент для всех углов рассеяния, измеряемых градуируемым нефелометром, был постоянным и чтобы поле зрения приемного устройства всегда полностью перекрывалось рассеивающим элементом в плоскости измерения индикатрисы. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

/

/

Фиг. г

Фаг.:)