Устройство для определения размеров частиц Советский патент 1983 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к приборам для измерения размеров частиц. Известно устройство для измерен концентрация и размеров частиц, со держащее осветитель, фотоприемник и электронный анализатор tlj. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прибор J2L содержащий осветитель, образующий световыми лучами освещенную счетную зону, кювету, фотоприемник и амплитудный анализатор импульсов. Исследуемый поток аэрозольных частиц в этом устройстве пропускается через счетную зону в направлении, перпендикулярном оптической оси осветителя. В момент пересечения частицей освещенной зо световой поток рассеивается в виде кратковременной вспышки света, кот рая преобразуется фотоприемником в электрический импульс. Чем выше концентрация частиц, тем больше инteHCHBHocTb образования в счетной зоне световых импульсов, а чем боль размер частиц, тем выше амплитуда сигнала. Электрические импульсы по тупают на вход амплитудного анализа тора, счетчик которого регистрируе только те импульсы, амплитуда которых лежит в пределах нижнего и верх него уровней дискриминации амплитуд ного анализатора. Прибор не обеспечивает измерения абсолютных размеров частиц без пред варительной градуировки. Цель изобретения - обеспечение абсолютных размеров частиц, отличающихся по своим светорассеивающим свойствам. Цель достигается тем, что устройство снабжено вспомогательным источником и приемником излучения, а электронный блок выполнен в виде двухканального временного анализато ра, ко второму входу которого подключен выход вспомогательного источ ника излучения. Причем дополнительный источник и приемник излучения располагают так, чтобы образующаяся при Этом первая зона регистрации отстояла от основной зоны на рассто нии, равном максимально возможному размеру частиц. На фиг. 1 дано расположение Дополнительных и основных осветителей и фотоприемников по отношению к проточной кювете; на фиг. 2 - функциональная блок-схема устройства; на фиг. 3 - схематическое движение частиц через дополнительную и основ ную счетные зоны. Скорость и размер частицы связан с длительностью сигналов и геометри ческими параметрами счетных, зон следующими соотношениями: U:- 1 , где Lf - скорость движения частицы; U - расстояние между дополнительной и основной счетными зонами;t - временной интервал методу передними форнтами электрических импульсов, выработанных частицей при пересечении дополнительной и.юсновной счетных зон (время движения частицы от дополнительной до основной счетных, зон) ; d - диаметр частицы; Т - длительность электрического сигнала , выработанного основным фотоприемником; С - протяженность основной счетной зоны. Устройство содержит (фиг; 1 и 2) два осветителя (источника излучения) 1 и 2, проточную кювету 3, представляющую стеклянную призматическую трубку квадратного сечения (на фиг.1 изображена кювета,вид сверху), два фотоприемника (приемника излучения) 4 и 5, а также двухканальный временной анализатор импульсов, состоящий из ячеек 6 - 12, к входам которого подключены выходы обоих фотоприемников. Вспомогательные осветитель 2, фотоприемник 5 и проточная кювета 3 расположены вдоль трех взаимно перпендикулярных осей, точка пересечения которых образует вторую зону регистрации (счетную зону).Последняя располагается на некотором расстоянии от основной счетной зоны. При этом расстояние между основной и второй зоной однозначно определяет верхний предел диапазона измерения численной конценщэации (количество частиц в единице объема дисперсионной среды), так как условием нормальной работы устройства является отсутствие в промежутке обеих зон регистрации (на расстоянии l,.) более одной частицы. Поэтому расстояние между зонами регистрации должно быть минимальным, но не менее максимального размера частиц (в противном случае частицы исследуемой среды могут одновременно нахо,диться в обеих зонах регистрации,а их электрические импульсы окажутся совпавшими во времени). Устройство работает следуквдим образом. Исследуемую среду пропускают через кювету 3. В моменты пересечения частицей дополнительной и основной счетных зон рассеивается световой

поток, воспринимаемый фотоприемниками 4 и 5. При этом на выходах последних образуются квазитрапецеидальные электрические импульсы А и Л (фиг. 3), временные соотношения между которыми несут информацию о скорости движения частицы и о ее размере. Сигналы А и А поступают на входы двухканального временного анализатора, логическая структура которого автоматически преобразует поступакщую информацию согласно функции

--С 1 t 4

где С, С7 постоянные величины

(С, U , С2 -е)

Функциональная схема одного из возможных вариантов построения такой электронной схемы приведена на фиг.2. Временная диаграмма приведена на фиг. 3. Сигналы А и Ag с фотоприеников 4,5 поступают на входы усилителей - формирователей 6,7 и трансформируются в прямоугольные А(, , A-J . Ячейка 8 по передним фронтам импульсов А4 и AY вырабатывает сигнал Ag , по длительности равный 1 . Данный сигнал поступает в яче|1ку 9, реализирующий функцию F C гдеF- частота импульсов, генерируемая данной ячейкой. Импульсы с частотой F подаются на один из входов схемы совпадения. На второй вход совпадения подается импульс А7

.длительностью .При этом на выходе ячейки 10 формируется .серия импуль-г сов в данной серии равно Серия импульсов А далее поступает на счетчик 11, который предварительно устанавливается в состояние, соответствующее числу С (в случае частиц

неправильной формы цифровой код чис

ласЯгС --С, будет соответствовать

0

размеру частицы в направлении ее движения через счетную зону). Далее число dl (количество импульсов) переносится в N -канальный распределитель 12, который, в зависимос5ти от величины cJ , вырабатывает соответствуквдий импульс и направляет на регистрацию в один из N каналов . Каждый из N каналов соответствует определенной крупности час0тиц, при этом данное соответствие не изменяется при регистрации частиц различньах дисперсных систем с отличными друг от друга светорассеиваюцими свойствами. Дисперсный сос5 тав исследуемой срецы определяется по; количеству зарегистрированных импульсов в N каналах.

Использование изобретения позво0 ляет разработать(автоматическое устройство определения количества и размеров частиц различных дисперсHfcux систем, отличающихся по своим оптическим свойствам.

1. Устройство для определения размеров частиц, содержащее проточную кювету, источник и приемник излучения, электронный блок, к входу которого подключен приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью определения абсолютных размеров частиц, отличакщихся по своим светорассеивающим свойствам, устройство снабжено^вспомогательными источником и примеником излучения, а электронный блок выполнен в виде двухканального временного анализатора, к второму входу которо- 'го подключен выход вспомогательного приемника излучения.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вспомога- д. тельные источник и приемник излуче- 5S НИН располагают таким образом, чтобы образугацаяся при этом вторая зона регистрации отстояла от основной ' зоны на расстоянии, равном максимально возможному размеру регистрируемых частиц.3(ЛО500соСП

9Vd Цс1стп4Ы Поток Зоны регастрвщ