Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

(/

С

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения размеров, распределения по размерам,концентрации микрочастиц в двухфазных потоках. Цель изобретения - повышение точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях микрочастиц за счет уменьшения влияния неравномерности распределения интенсивности света в измерительном объ- еме. Устройство состоит из источников света, коллиматора, формирующего параллельный пучок, расщепителя, на выходе которого образуются два пучка, зеркала, второго коллиматора, двух модуляторои интенсивности света, второго зеркала, смесителя, фокусирующей системы, приемной оптической системы, фотодетектора, двух полосовых фильтров, двух синхронных детекторов, управляющего устройства, генераторов электрических сигналов и амплитудного анализатора импульсов. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения размеров, распределения по размерам,концентрации микрочастиц в двухфазных потоках.

Цель изобретения - повышение точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях частиц.

Цель достигается за счет уменьшения влияния неравномерности распределения интенсивности света в измерительном объеме.

Кроме того, благодаря использованию модулированных пучков света и синхронных детекторов обеспечивается высокая чувствительность.

На фиг. 1 показана геометрия измерительной зоны; на фиг. 2 - функциональная схема оптического анализатора дисперсного состава двухфазного потока.

Два коаксиально расположенных пучка света (фиг. 1)промодулированы разными частотами и имеют различные диаметры: DI - счетный пучок, DZ - измерительный пучок. Двухфазный поток, двигакщийся вдоль оси X, пересекает оба световых пучка и образует измерительный и счетный объемы.

Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока (фиг. 2) состоит из источника 1 света, первого коллиматора 2, формирующего параллельный пучск 3, расщепителя 4, на выходе которого образуются два пучка 5 и 6, первого зеркала 7 второго коллиматора 8, двух модуляторов 9 и 10 интенсивности света, второго зеркала 11, смесителя 12, фокусирующей оптической системы 13, зоны 14 измерения, через которую движется исследуемый поток частиц, собирающей оптической системы 15, собирающей свет 16, рассеянный под углом

О

о

со

Ј.

Оч sj

90°, на фотодетектор 17, полосовых фильтров 18 и 19, синхронных детекторов 20 и 21, управляющего устройства 22, генераторов 23 и 24. электрических сигналов и амплитудного анализатора 25 импульсов.

Анализатор работает следующим образом,

Источник 1 света, например лампа накаливания, излучает белый свет, который с помощью коллиматора 2 преобразуется в коллимированный пучок 3. Пучок 3 света с помощью расщепителя 4 делится на два равных по мощности пучка 5 и 6. Пучок 5 после отражения от зеркала 7 проходит коллиматор 8, с помощью которого преобразуется в пучок с диаметром меньшим, чем у пучка 3.

На пути пучков 6 и 5 установлены соответственно модуляторы 9 и 10 интенсивности света, подключенные к генераторам 23 и 24, с помощью которых обеспечивается модуляция пучков 6 и 5 на различных частотах f 1 и f2. Пучок 5, отразившись от зеркала

11,направляется на первый вход смесителя

12,на второй вход которого направляется пучок 6. На выходе смесителя 12 образуются два коаксиально совмещенных пучка, имеющих различные диаметры. Эти пучки фокусируются фокусирующей оптической системой 13 в зону 14 измерения, образуя в ней (фиг. 1) счетный объем диаметром DI в области распространения пучка 6, а также измерительный объем диаметром Оа(0а . Di) в области распространения пучка 5. Причем диаметры пучков на входе фокусирующей системы выбираются таким образом, что счетный объем диаметром DI выделяет в измерительном объеме диаметром D2 область равномерной освещенности зоны измерения, формируемой пучком 5. При движении потока через зону 14 измерения в направлении оси OY (фиг. 1), если частица проходит одновременно через счетный объем пучков 5 и 6, рассеянное излучение 16 собирается оптической приемной системой 15 на фогодетекторе 17. На выходе фотодетекгора 17 с помощью полосовых фильтров 18 и 19, настроенных на частоты fi и fa, выделяются два импульса, которые далее поступают на входы синхронных детекторов 20 и 21. После детектирования сигналы с выходов синхронных детекторов 20 и 21 поступают в управляющее устройство 22. Причем сигнал с выхода детектора 20 используется в качестве управляющего, а сигнал с выхода детектора 21, амплитуда которого определяется размером частицы, используется для получения информации о распределении частиц по размерам. Если частица проходит только

через область измерительного объема пучка 5 за пределами счетного пучка 6, то в .этом случае формируется только импульс н& выходе синхронного детектора 21, и поэтому управляющее устройство 22 не срабатывает и сигнал с выхода фотодетектора 17 но поступает в амплитудный анализатор 25 импульсов.

10

Формула изобретения

Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока, содержащий последовательно установленные источник

света и первый коллиматор, фокусирующую и собирающую оптические системы, оптические оси которых пересекаются под углом, на выходе собирающей оптической системы установлены фотодетектор и многоканальный амплитудный анализатор импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях микро- частиц, анализатор дополнительно

содержит интерферометр, второй коллиматор, первый и второй модуляторы, первый у, второй синхронные детекторы, первый и второй полосовые фильтры, устройство управления, два генератора сигналов с члстотами ft и 72, причем интерферометр выполнен из двух расщепителей и двух зеркал, установлен между первым колиматором ифо- кусирующей оптической системой, второй коллиматор установлен в одном плече интерферометра, в два противоположных плеча интерферометра установлены по одному модулятору, последовательно включенные первый полосовой фильтр и первый синхронный детектор установлены между первым выходом фотодетектора и управляющим входом управляющего устройства, а последовательно включенные второй полосовой фильтр и второй синхронный детектор установлены между вторым

выходом фотодетектора и основным входом управляющего устройства, выход которого подключен к входу анализатора импульсов, первый полосовой фильтр и первый синхронный детектор выполнены с возможностью пропускания электрического сигнала

на частоте fi, а второй полосовой фильтр и второй синхронный детектор выполнены с возможностью прохождения электрического сигнала на частоте fa, кроме того, первый выход генератора частоты fi подключен к

первому модулятору, а второй выход - к первому синхронному детектору, второй генератор частоты fa подключен к второму модулятору, а второй выход генератора - к

второму синхронному детектору.

фиа1