Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц Советский патент 1982 года по МПК G01N15/02 

, ;.:, ,.

Изобретение относится к теянике определения размеров и концентрашш аэроЗопьвых частиц и может использоваться в гесфизике, химической технологий и т. д.

Одно из известных фотоэлекгряческюс устройств для измерения размеров и концентрашш аэрозольных частиц сод ер- ; яшт источник света, передакяцую ипривм ну1о оптические системы;; между котЬрь -. ; ми находится область исследуемых чйстии. фотоприемнюс рассеянного излучения 11).

В данном устройстве область исследо- : вания вследствие виньетирования тлеет i Гранины что вносит погрешности в измерение разме|х в и KOHiieH peuHH 1 частиц,.

Наиболее близким техническим реше.нием и данному изобретению является фотоэлектрическое устройство для изме рения размеров и концентрации аэрозоль- .го ных частиц, содержащее осветитель, формирующий два пересекающювся световых пучки, трубу для прососа аэрозоля через область пересечения этих пучков,

фотоэлектрическую двузсканальную приемную систему, схему совпадений, подключенную к обеим каналам и анализатор импульсов Г 2.

В этом устройстве рабочий объем формируется пересечением под прямым углом двух коллимированных световых пучков, область пересечения которых находится в трубе для прососа аэрозоля.

Однако подобное устройство предназна г чено для исследования частиц достаточно больших размеров и небольших концентраций. При такой конструкции имеется погрешность за счет многократных совпадений, заключающаяся в том, что при одновременном попадании одной частиць в произвольный участок одного пучка (в частности, вне области пересечения обоих пучков), а другой частицы - в произволь ный участок другого пучка, схема совпа- денвй сработает, и сигнал будет анализ1фоваться.

Таким образом эта пара частиц буДет зарегистрирована как одна частица, находя692353шаяся в рбласги пересечения обоих пуч ikxm, . -. - - - - -- - Следсвагельно, для многократных совпаденнй рабочий объем во фас вбГ|г опред вля егся фак гически пучков в грубо прососа аэрозоля, а не объв мом области их пресечения. Эта ность резко возрастает при умейьшёвии рабочего оёъеМа, Цель изобретейия - првышввШгрчндс гИ измерения. Для этого в известном устройстве осветитель снабжен двумя модуляторами р1зботаюшпми на различных частотах, каждый Из которых ycfaнoвлeн в Ьдном ИЗ светЬвьк пучков, и фокусирующими уст ройствами, а приемная система вьшРл UrcttVA в niir w v i:4f tf%ft V W .. ----и. Ji нена в видесхемы I регистрирукидей только рассеяннре и;злучениё. В каждый канал 1риемной системы введен фильтр, настроенный на одну из уйсмянутых частот модулядии. Сущнрсть изобретений поясняется чертежом. Иртрчннком рвета является ОКГ 1. Диафрагма 2 квадратной форЛлы вьгрёзает из пучка ОКГ участок с заданной однород нос тъю интенсивное тИ. Полупрозрачное зеркало 3 слуткит д)1Я раЭдШЫйя исходнрго Пучка на два. Затем каждый и двух пучков прикрдит через один из модуляторов 4 и 5, причем один из модуляторов работает на частоте ш, а другой частоте uJij .причем периоды этих частот jMHpro меньше пролета частицы через рабочий объем. Зеркала 6,7 и линзы 8,9 строят действительное изобра жение диафрагмы 2 -внутри трубы 10 , дляг прососа аэрозоля. С учетоМ глубины резкрсти область пересечения пучков, т, е. рабочий объа1, имеет форму, близкую к форме куба, и заданнуйз однородЙ6С1% ОРВёщШНРСГИ. Труба 1О предназначена дляпрососа аэрозоля через рабочий объем (перпендикулярнр плоскрсти чертежа). Объектив 11 фокусирует рарсеянный аэрозолями рвет на фотопри0 {ншс 13, Диафрагма йоля зрения 12 обеспечивает минимййьное (но содержащее объем) поле зрения. К фотоприемнику 13 параллёл йо подйлюченыг два резЬнансных усилителя 14 и 15, один из которьгх настроен на частоту tu , а второй на частоту к усилителям l4 и 1Й nojDiKnip4eHbi ррответртвенно детекторы 16 и l7, выделяющие огибакяцйе сигналов Р несущими частотами W-iH lUi2 . Выходы детекторов 16 и 17 подключены X стфме te сбвпадею й| работаюшей по одному иэ входов в активном режиме (то есть амплитуда сигнала на выходе cxfiMlt совпадений однозначно, например, линей нр связана р амплитудой сигнала на однрм из входов). Анализатор 19 . -t импульсов подключен к схеме 18 совпа/ дений. Работает устройство следутощим обраёбм. При пролет1е аэрозольнрй частицы через один на пучков вне рабочего объема (но в пределах поля зрения фотоприемнИка) I сигнал пройдет лишь через один из резЬ.ванснйх усилителей 14 или 15. Затем детектор 1.6 или 17 выделит огибающую Шрр ейг 1алагй на вход схемы 181 .-j --.. :-.. г -; j.- .. - совпадений (шг ТОЛЬКО одИн импульс. При этом совпадений не сработает. Таким образом, анализироваться будут лишь импульсы от частиц, попадающих в область пёречзечеНия пучков, только в этом случае сработает совпадений. Строго говоря. Остается определенная погрешность за счет многократных совпаг. дений в пределах поля зрения приемной . сИст№1ы, но эта погреигарсть значительно меньше чеМ в прототипе, поскольку поле зрения легко рделать дрстатрчно малым, к объем пучков в пределах поля зрения буде т значительно меньше, чем объ&л пучков в трубе д)ю прососа аэрозоля с ди«1метром болбшё, чём, например 1 мм (как ; азывалось выше, уменьшение размеров трубы приводит к увеличению ошибок аспирации). Изобретение позволяет повысить точ ность измерения размеров и конпентрапии частиц при малых величинах рабочего объема, какие необходим..ы при брльших концентрациях аэрозольных частиц (например, дцёнкййрказываю т, ч то при величине рабочего объема 10 мм нижний предел размеров частиц составляет О,I мкм и, ерли задатьр ПРгрешностью примерно 10%, Гр гаксимальная измеряемая концентрация может достигать 10 см Формула изобретения i ., . . /;,,, .,.,.,. , ., I, ФотоэлекТ1Я1ческое устройство для иЗМертёТаия p aaj repdB и концентрации аэрозольных чартиц, содержащее осветитель, формирукяний два пересекакяцизсря световых пучка, трубу для прососа аэрозоля через область перёсече1йя этих пучков, фотоэлектрическую двухканальную приемную систему, схему сдвпаДений, подключен7

кую X обоям каналам, и анализатор импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точное ти измерения осветитель снабжен двумя модуляторами, работакяцими на различных частотах, 5 каждый из которых установлен в одном из световьге пучков, и фокусирукяцими устрЬйствами, а приемная cHCTavia вып олоена в виде схемы, регистрирующей только излучение.

2, Усгройство по п.- 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в каждый канал пряем«ой системы введен фильтр, настроенный на одну из упомянутых частот модуляции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, . 1. Арефьев В. Н, и др. Об учете некоторых сявибок фотоэлектрического определения концентрации и Спектра размеров частиц аэ1 ойюля. Труды ИЭМ, вьш. 20, 1971, с. 115-130.

2, Авторское свидетельство СССР № 153587, кл. Q 01 N 15/02, -1968 (прототип).