Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 857789.

Целью изобретения является уменьшение нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц.

На фиг 1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1

Устройство содержит осветитель 1 (например, ОКГ), дефлектор 2, объектив 3, фокус 4 которого лежит в области пролета частиц, вогнутое сферическое зеркало 5 (установленное соосно с объективом) 3 и приемно-анализирующий блок 6. Зеркало 5 имеет радиус кривизны R, равный расстоянию зеркала 5 от фокуса 4 и установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси объектива и направлению движения частиц (вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа) При этом в фокальной плоскости объектива 3 отраженный от зеркала 5 пучок смещен в направлении движения частиц на величину, равную своему диаметру относительно пучка, фокусируемого объективом 3. Приемно-анализирующий блок 6 установлен так, что собирает определенную часть света, рассеянного исследуемыми частицами при их пролете через световой пучок.

Устройство работает следующим образом Световой пучок от осветителя 1 дефлектором 2 сканируется в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц с периодом повторения Т. Объектив 3 фокусирует пучок в область пролета частиц. В фокальной плоскости объектива 3 пучок а имеет диаметр 2о, причем линейная амплитуда сканирования заведомо превосходит указанный диаметр. Зеркало 5 строит в фокальной плоскости объектива 3 изображения b пучка а с увеличением -1 (поскольку фокусное расстояние вогнутого сферрического зеркала равно -) Наклоном зеро:

4

ос

CD CD 4

ГО

кала 5 добиваются того, чтобы расстояние между пучками а и & было примерно равно диаметру указанных пучков 2а (точнее говоря, их размеру в направлении движения частиц).

Таким образом, исследуемые частицы освещают пучками света, смещенными относительно друг друга в направлении движения частиц на величину, равную размеру пучков в указанном направлении. Далее прием- но-анализирующим блоком 6 импульсы рассеянного частицами света формируют в пачки и выделяют огибающие этих пачек, по которым (огибающим) и судят о размерах и концентрации частиц.

Поскольку при освещении частиц одним пучком период Т сканирования пучка и скорость движения частиц V связаны соотношением

Л

, где А - размер пучка (в

фокальной плоскости объектива 3), в пределах которого неоднородность интенсивности не превосходит заданной величины (положим для определенности, 20%), то любая частица хотя бы один раз будет пересечена достаточно однородной областью пучка. Для наиболее часто встречающегося гауссова профиля лазерного пучка А«0, т. е.

. В устройстве пучки а и b будут

сканироваться в противофазе, навстречу друг другу (их взаимное положение в направлении сканирования будет меняться с частотой сканирования). При этом интервал между соседними моментами времени, в которые пучки а и b имеют одинаковое положение в направлении сканирования (одинаковое смещение из начального положения)

равен к-. Наложение пучков а и b будет

А.

Т1

иметь место лишь при начальном их положении (на оси объектива 3). Для произвольной координаты частицы в направлении сканирования (но, естественно, не превышаю- щей амплитуды сканирования) наложение пучков а и Ь, вообще говоря, не будет иметь места. В этом случае, как показывают расчеты, , в то время как при освещении частиц одним пучком .

Предлагаемый способ позволяет в два раза увеличить период сканирования. Соответственно, в два раза увеличиваются длительности импульсов рассеянного частицами света и в два раза может быть уменьшена полоса пропускания электронного тракта. При этом улучшается снижение сигнал-шум и, следовательно, уменьшается нижний предел измеряемых размеров частиц.

При неизменном периоде сканирования скорость движения частиц может быть увеличена в два раза. При этом уменьшаются погрешности, связанные с забором частиц из движущейся среды (допустимая

скорость ветра повышается примерно в два раза).

Формула изобретения

Фотоэлектрический способ измерения раз- меров и концентрации взвешенных частиц по авт. св. № 857789, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц, указанные частицы освеща- ют пучками света, смещенными относительно друг друга в направлении движения частиц на величину, равную размеру световых пучков.

А-А

фиг. 2

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности. Цель изобретения - уменьшение нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц. Поток исследуемых частиц освещают сканируемыми световыми пучками, смещенными один относительно другого в направлении, движения частиц на величину, равную размеру световых пучков. Импульсы рассеянного частицами света формируют в пачки и выделяют их огибающие, по которым судят о размерах и концентрации частиц. 2 ил.