Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей Советский патент 1991 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике определения параметров аэрозолей оптическими методами, и может быть использовано в метеорологии для исследования атмосферы

Целью изобретения является увеличение диапазона измеряемых углов рассеяния в сторону малых углов,

На фиг. 1 показана схема нефелометра; на фиг. 2 - приемное устройство, разрез; на фиг. 3 - вид по стрелке А.

На фиг. 1 (датчик углового положения и механизм вращения не показаны).

Нефелометр (фиг. 1) содержит, например, два источника 1 зондирующего излучения и приемное устройство 2, оптически связанные между собой через рассеивающий объем. Количество источников излучения может быть большим, если необходимо увеличить чувствительность для больших углов рассеяния. Нефелометр содержит также механизм 3 вращения и датчик 4 углового положения, кинематически связанные с приемным устройством 2. Последовательно с датчиком 4 углового положения включены блок 5 программирования и блок 6

Os 00 Os 00 О

управлении, к выходам которого подключены источники 1 зондирующего излучения Источник зондирующего излучения, расположенный наиболее близко к приемному устройству 2. имеет выходное окно прямоугольного сечения и служит для измерения рассеяния в области малых углов (4-15°).

Приемное устройство 2 (фиг. 2)состоит из зеркала 7, объектива 8, диафрагмы 9 и фотоприемника 10. Часть обьектива 8, представляющая собой сегмент высотой h, расположена под зондирующим пучком ближайшего излучения. Диафрагма 9 выполнена одной сборкой с зеркалом 7. Границы поля зрения приемного устройства 2 на фиг. 1-3 показаны пунктирными линиями. Поле зрения приемного устройства 2 определяется величиной фоточувствительной поверхности фотоприемника 10 и равно 40. Зеркало 7 в проекции на входное отверстие обьектива 8 имеет форму круга с двумя отсечными сегментами одинаковой высоты h. Хорда одного сегмента расположена со стороны, где проходит оптическая ось ближайшего источника излучения, и параллельна ей, когда оптическая ось приемного устройства составляет угол ©мин с оптической осью источника зондирующего излучения. Хорда второго сегмента расположена ближе к оси источника зондирующего излучения и составляет угол а ©макс - ©мин с оптической осью источника ближайшего зондирующего излучения (фиг. 1), где ©мин и ©макс - минимальный и максимальный углы, для которых измеряется рассеяние для источника зондирующего излучения с прямоугольным выходным окном. Зеркало такой формы при повороте в области малых углов рассеяния 4-25° не входит в зондирующий пучок ближайшего излучателя. Форма светового отверстия объектива 8, соответствующая форме зеркала 7, образована диафрагмой 9, что обеспечивает уменьшение световых помех. Минимальный угол ©мин , для которого нефелометром можно измерить рассеяние света (фиг. 1), определяется положением приемного устройства 2, когда край поля зрения находится рядом с выходным окном источника 1, Если приемное устройство 2 повернется еще немного против часовой стрелки, то в поле зрения попадет поверхность выходного окна излучателя 1, которая является источником световой помехи. Очевидно, что если уменьшить диаметр пучка излучения или диаметр приемного устройства, то ©мин уменьшится но при этом пропорционально квадрату отношения диаметров уменьшится и чувствительность нефело- мегра. Прямоугольное сечение зондирующего пучка и предлагаемая форма зеркала

7 и объектива 8 (совместно с диафрагмой 9) позволяет более эффективно сопрягать источник зондирующего излучения с приемником и тем самым уменьшить минимальный угол рассеяния

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 7 (фиг. 2), вращаясь посредством механизма 3 вращения (фиг. 1) вокруг оптической оси обьектива 8 (фиг. 2), принимает рассеянное аэрозолью излучение зондирующих источников 1 излучения. Рассеянное излучение, отразившись от зеркала 7, с помощью объектива 8 направляется на фотоприемник 10. Привязка результатов измерения к углам рассеяния производится с помощью датчика 4 углового положения. В диапазоне малых углов рассеяния (4-15°) по программе, заложенной в блокБ программирования, с помощью блока

6 управления включается ближайший источ ник излучения. При повороте зеркала 7 в этом диапазоне углов оно не входит в зондирующий пучок источника. Начиная с угла рассеяния 0 15°, край зеркала начинает

входить в пучок источника и работа нефелометра становится невозможной из-за сильных световых помех, возникающих от освещенного края зеркала 7. Поэтому в программе предусмотрено выключение

ближайшего источника и включение следующего источника излучения.

Техническая эффективность изобретения заключается в увеличении диапазона измеряемых углов рассеяния в сторону малых углов с незначительным по сравнению с известным устройством уменьшением чувствительности за счет выбора новой формы зондирующего пучка, зеркала и обьектива и их взаимного расположения,

чем достигается их более эффективное сопряжение.

Формула изобретения

Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей, содержащий источники зондирующего излучения, оси которых расположены в одной плоскости, приемное устройство, оптически сопряженное с источниками зондирующего излучения и состоящее из последовательно установленных по ходу излучения зер кала, установленного под угпом 45° к плоскости, проведенной через оптические оси источников излуч ния обм

тива и фотоприемника я механизм вращения и датчик углового положения, кинематически связэнчые с зеркалом приемного устройства, и последовательно соединенные между собой и датчиком углового положения блок программирования и блок управления, к выходам которого подключены источники зондирующего излучения, о т л и а ю- щ и и с я тем. что, с целью увеличения диапазона измеряемых углов рассеяния в сторону малых углов, источник излучения, оптическая ось которого расположена наиболее близко к приемному устройству, выполнен с прямоугольным аыходным окном, одна из сторон которого шириной А, параллельна плоскости измерения индикатрисы

0

5

рассеяния, приемное устройство установле но так, что центр входного отверстия объектива расположен на расстоянии L от оптической оси б/шжайщего источника излучения, причем L R + 0,5А, где R - радиус входного отверстия объектива, зеркало в проекции на плоскость входного отверстия объектива имеет форму круга с двумя отсечными сегментами высотой h R + 0,5A - L, причем угол а между высотами указанных сегментов равен СС. шакс GViMH . где GViaKC И (ЕХ«ин - максимальный и минимальный углы измерения индикатрисы рассеяния для источника зондирующего излучения, расположенного наиболее близко к приемному устройству, при этом ( 90°.

Изобретение относится к, приборостроению, а именно к технике определения параметров аэрозолей оптическими методами, и может быть использовано в теорологии. Цель изобретения - увеличение диапазона измеряемых углов рассеяния г сторону малых углов Нефелометр содержит несколько источников зондирующего излу чения, приемное устройство с механизмом вращения, датчик углового положения, блок программирования и блок управления При- емнор устройство состоит из зеркала, объектива диафрагмы и фотоприемника. Зеркало наклонено под углом 45° к оптической оси. Источник, расположенный ближе к приемному ус ройству предназначен для измерения рассеяния в обпасти малых углов и имеет выходное окно прямоугольного сечения Часть объектива расположена под зондирующим г-учком поямоугольного сечения; форма зеркала такова, что при повороте зеркала в обчэсти малых углов рассеяния оно не входит в зондирующий поток. Необ- х од им ч я форма светорого отверстия объек- ТЬЕЧ образована с помощью диафрагмы. При увеличении угпа рассеяния источник с прямоугольным окном выключается и включается второй источник Включение и вы- пючемие источников производится с помощью блока программирования и блока управления Блок программирования работает по угловым меткам, поступающим с датчика углового положения 3 ил.

Зондирующий пучок

Фиг.З