Способ определения характеристик взвешенных частиц и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим методам контроля параметров дисперсных систем, и может использоваться при контроле запыленности газов и жидкостей.

Целью изобретения является уменьше- . ние погрешности измерений.

Схема устройства для реализации способа представлена на чертеже.

Устройство содержит осветитель 1, формирующий световой пучок 2, счетный объем 3, объектив 4, фотоприемник 5, первый пороговый элемент 6, дифференцирующую цепочку 7, аналоговый ключ 8,.первый 9 и второй 10 элементы И, инвертор 11, генератор синхроимпульсов 12, первый 13 и второй 14 одновибраторы, Элемент ИЛИ 15, третий элемент И 1 б, второй пороговый элемент 17, RS-триггер 18, счетчик 19 импульсов и амплитудный анализатор 20.

Работа осуществляется следующим образом.

Поток движущихся со скоростью v исследуемых частиц пересекает пучок 2 света от

осветителя 1 в. области счетного объема 3. Рассеянный частицами свет собирается объективом 4 на фотоприемник 5, формирующий электрические импульсы, соответствующие импульсам рассеянного света. Эти. импульсы поступают на первый пороговый элемент 6, на дифференцирующую цепочку 7 и аналоговый ключ 8. Генератор 12 формирует синхроимпульсы с периодом повторения Т, большим времени t пролета частиц через счетный объем. Каждым синхроимпульсом запускается одновибратор 13, формирующий, импульсы длительностью Т1«феально т определяется полосой пропускания электрического тракта). Если в те- ,чение fi на выходе фотоприемника 5 есть сигнал от частиц, превосходящий заданное пороговое напряжение, установленное на элементе 6, то элемент И 9 выдает импульс, поступающий на счетчик 19. При этом истинная концентрация п связана с измеряемой концентрацией m соотношением

n vlln1-mVoел

С

00

о

VI СО

со о

где V0 - величина счетного объема, mV0 Nc4/No6, .

NC4 - количество импульсов, сосчитанных за определенное время счетчиком 19,

ч Мое - количество синхроимпульсов за то же время.

Относительная погрешность измерения концентрации не более 10%.

Измерение размеров частиц производится независимо от измерения концентраций. Задним фронтом импульса с одновибратора 13 запускается второй одновибратор 14, формирующий импульс длительностью та nt (но. Ti+ ). Сигнал с одновибратора 14 поступает на один из входом второго элемента И 10. При отсутствии на выходе фотоприемиика 5 сигналов от частиц на выходе порогового элемента 6 устанавливается потенциал логической О, а на выходе инвертора 11 - логическая 1. То есть в первый же момент (в пределах та) отсутствия частиц в счетном объеме на выходе элемента И 10 устанавливается потенциал. 1, запускающий RS-триггер 18. Сигнал с этого триггера открывает аналоговый ключ 8. Возвращение триггера в исходное состояние и закрытие ключа 8 осуществляется сигналом с первого элемента ИЛИ 15, оба входа которого реагируют на задний фронт соответствующих сигналов - с выхода одно- вибратора 14 и с выхода второго порогового элемента 17. В свою очередь, подключенный к дифференцирующей цепочке 7 поро-, говый элемент 17 формируют импульсы, начало которых совпадает с началом импульсов от частиц, а конец - с моментом достижения этим импульсов максимального значения (когда производная импульса во времени равна нулю). Таким образом, ключ 8 закрывается в момент достижения сигналом с фотопрйемника максимального значения, либо, если такового события не произошло, в момент окончания та. При этом-на амплитудный анализатор 20 проходят только те импульсы (в пределах TZ), перед которыми сигнал на выходе фотоприемника был равен нулю, т.е. импульсы от предыдущих частиц уже успели . закончиться. Однако возможны ситуации, когда импульс от частицы не успевает до окончания Т2 достигнуть максимального значения. В этом случае анализ его амплитуды привел бы к искажению размеров час- . тицы. С целью устранения из регистрации таких усеченных импульсов на управляющий вход амплитудного анализатора 20, разрешающий запись информации, подается сигнал с.третьего элемента И 16. При отсутствии этого сигнала информация в момент окончания Г2 автоматически стирается. В свою очередь запись информации в амплитудном анализаторе произойдет лишь тогда, когда импульс с фотоприемни- ка достигнет максимального значения до окончания Г2. Таким образом, определение размеров частиц производится по амплитудам только тех импульсов, фронты которых совпадают со вторым подынтервалом, т.е. до

начала которых закончились предыдущие импульсы от других частиц. При этом длительность Т2(0,7-0,8) т,

По сравнению с прототипом положительный эффект состоит в уменьшении погрешности определения размеров частиц без уменьшения диапазона измеряемых концентраций.„ .

Формула изобретения

1. Способ определения характеристик взвешенных частиц, состоящий в том, что освещают поток частиц световым пучком и регистрируют в течение временных интер- валов, длительность которых выбирают меньшей времени пролета частиц через счетный объем, импульсы рассеянного частицами света, по которым судят о характеристиках взвешенных частиц, отличаю

щ и и с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей измерений, формируют временные интервалы в виде двух соседних подынтервалов, причем длительность первого подынтервала выбирают минимально возможной, а длительность второго - не

меньшей длительности передних фронтов импульсов рассеянного частицами света, при этом о концентрации частиц судят по средней частоте следования, импульсов, совпадающих с первым подынтервалом, а о размерах частиц - по амплитудам импульсов, передние фронты которых совпадают с вторым подынтервалом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют моменты достижения максимального значения импульсами, передние фронты которых совпадают с вторым подынтервалом, выделяют импульсы, для которых эти моменты находятся в пределах второго подынтервала, и о размерах частиц судят по амплитудам выделенных импульсов.

3. Устройство для определения характеристик взвешенных частиц, содержащее ос- ветитель, на оптической оси которого расположен счетный объем, с которым через объектив оптически сопряжен фотогрй- емник, которого соединен с входом порогового элемента и информационным

входом аналогового ключа, выходы которых соединены соответственно с первым входом первого элемента И информационным входом амплитудного анализатора, инвертор, вход которого соединен с выходом поро- гового элемента, а выход - с первым входом второго элемента И, последовательно соединенные первый и второй одновибраторы, третий элемент И, первый вход которого соединен с выходом второго одновибратора, элемент ИЛИ, RS-триггер и.счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешностей измерений, в него дополнительно введены генератор синхроимпульсов, дифференцирующая цепочка и второй пороговый элемент, элемент ИЛИ выполнен со срабатыванием по передним фронтам импульсов по обоим входам, причем выход генератора синхроимпульсов соединен с входом

10

15

первого одновибратора, второй вход первого элемента И - с выходом первого одновибратора, выход первого элемента И - с входом счетчика импульсов, выход второго одновибратора - с вторым входом второго элемента И и с первым входом элемента ИЛИ, вход дифференцирующей цепочки - с выходом фотоприемника, а выход - с входом второго порогового элемента, выход последнего - с вторым входами элемента ИЛИ и третьего элемента И, причем третий элемент И выполнен со срабатыванием по второму входу по переднему фронту импульса, S и R-входы RS-триггера соединены соответственно с выходами второго элемента И и элемента ИЛИ, выход RS-триггера - с управляющим .входом аналогового ключа, а выход третьего элемента И - с управляющим входом амплитудного анализатора,

Сущность изобретения: производят измерение размеров и концентраций частиц по параллельным электронным каналам. Изменяют эффективную величину счетного объема, уменьшая ее с увеличением концентрации. 2 с.,1 з.п.ф-лы, 1 ил.