Устройство для измерения размеров и счетных концентраций аэрозольных частиц Советский патент 1980 года по МПК G01N15/02 

I.

Изобретение относится к устройствам оптического приборостроения, предназначенным для исследования вещества в аэрозольном состоянии, а именно для определения размеров аэрозольных частиц и их счетных концентраций.

Известен фотоэлектрический измеритель облачных капель, который содержит осветитель, канал для транспортировки аэрозоля и приемную систему, оптические оси которых пересекаются в одной точке, образуя общее поле зрения - счетный (чувствительный) объем 1. Попадающие в счетный объем аэрозольные частицы рассеивают световое излучение на приемник, преобразующий их в электрические сигналы. При этом размер частиц определяется величиной .амплитуды электрических сигналов, а их концентрация путем подсчета количества этих же сигналов. Вся область счетного объема может быть разбита по чувствительности на ряд зон, в которых реакция приемника на попадающие в них аэрозольные частицы одного и того же размера и природы отличается на несколько порядков величины. Величина реакции будет максимальной в случае попадания частиц в центр счетного объема и значительно уменьшится при попадании в зоны, расположенные на его границах. Ввиду больщих поперечных размеров счетного объема, значительно превосходящих величину глубины резкости применяемых объективов, , граничные зоны имеют размеры, превыщающие размеры центральной зоны, где реакция прибора практически не искажается. Это вызывает значительные погрешности в измерении размеров и счетных концентраций аэрозольных частиц. Вследствие того, что

10 Частицы, попадающие в граничные зоны счетного объема, образуют сигнал, значительно меньший того значения, который должен наблюдаться при попадании этих же частиц в центральную зону, уменьшенные амплитуды сигналов будут интерпретированы электри15ческой схемой прибора как частицы уменьщеннргр размера, что обуславливает искажение измеряемого спектра размеров аэрозолей за счет широкого перераспределения концентрации в отдельных монодисперсных

20 фракциях.

Указанньгй недостаток устранен в фотоэлектрическом счетчике аэрозольных частиц со значительно меньшими размерами счетного объема.

Известен оптико-электронный анализатор исперсного состава аэрозолей, который имет осветительную систему, состоящую из исочника света, прямоугольной полевой диафагмы и объектива, канал, по которому двиется аэрозоль, приемную систему, включающую объектив, йрямоугольиую полевую иафрагму и фотоприемник 2.

Оптические оси осветительной и приёмой систем, а также ось канала, транспортиующего аэрозоль, пересекаются в центре четного объема, составляя между собой гол 90°.

В этом приборе поперечные размеры счет ного объема сделаны приблизительно равными глубине резкости применяем:ь1х объективов, за счет чего уменьшаются размеры граничных зон. Однако и в этом случае размеры граничных зон (фиг. 1), расположенных вблизи биссектрис III-III и IV-IV углов, составленных оптическими осями осветительной I-I и приемной II-II систем еще велики и также вызывают больщую погрешность в измерении размеров и счетных концентраций аэрозольных частиц.

Целью изобретения является повышение точности измерений размеров и счетных концентраций аэрозольных частиц.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, которое содержит осветительную систему, состоящую из источника света, прямоугольной полевой диафрагмы и объектива, канал, по которому движется аэрозоль, приемную систему, включающую объектив, прямоугольную полевую диафрагму и фотоприемник, расположенные так, что оптические оси осветительной и приемной систем и ось канала, транспортирующего аэрозоль, пересекаются в центре счетного объема, составляя между собой угол 90°, дополнительно снабжено двумя приемными системами, идентичными первой и размещенными по разные стороны от оптиче(5крй оси осветительной системы, оси дополнительных приемных систем расположены под углом 90° к оси канала и под углом 40-50° к оптической оси осветительной системы, при этом выходы всех приемников соединены со входами электрической схемы совпадения.

Такое расположение элементов устройства обеспечивает максимально возможное сокращение площади граничных зон счетного объёма и, соответственно, минимальное иска жение исходной функции распределения частиц по размерам.

На фиг. 1 изображены зоны равной реакции в счетном объеме; на фиг. 2 - структурная схема оптической части устройства.

Предлагаемое устройство содержит осветительную систему, состоящую из источника света 1, прямоугольной полевой диафрагмы 2 и объектива 3, канал 4 для ввода в прибор аэрозоля, приемных с11Стемы, включающих объективы 5, 6 и 7, полевые диафрагмы 8, 9 и 10, фотоприемники 11,

12, 13 и электрическую схему совпадений 14. Оптические оси осветительной и приемных систем расположены в плоскости, перпендикулярной оси канала 4,транспортирующего аэрозоль, и пересекаются с ним в центре счетного объема, причем оптическая ось осветительной системь составляет угол 90° с приемной системой 7, 10, 13 и угол 40- 50° с приемными системами 5, 8, 11 и 6, 9, 12, расположенными по разные стороны относительно оси осветительной системы.

Устройство работает следующим образом. Осветитель 1, 2, 3 формирует концентрированный луч света прямоугольного сечения в области оси канала 4 и освещает дыходящие из него аэрозольные частицы. Рассеянное каждой отдельной частицей излучение собирается объективами приемников 5, б, 7, поля зрения которых ограничены диафрагмами 8, 9, 10, и переносится на чувствительные площадки фотоприемников 11, 12, 0 13. При этом, если аэрозольная частица попала в центральные зоны счетного объема (например, точка а фиг. 1) или в область граничных зон, то она будет зарегистрирована всеми тремя приемниками одновременно, S в результате чего в схеме совпадений 14 вырабатывается электрический сигнал, свидетельствующий о ее регистрации прибором. В противном случае, если частица попадет за пределы граничных зон счетного объема (например, точку в фиг. 1), то схема совпао дений ее не отметит.

Такое расположение дополнительных приемных систем обеспечивает максимальную четкость формирования граничных зон счетного объема за счет устранения влияния тех участ ков, которые располагаются в области биссектрис углов, образованных осветительной и приемными системами, за счет чего приблизительно в 7 раз уменьшается величина стандартной ощибки измерений.

Формула изобретения

Устройство для изм ерения размеров и счетных концентраций аэрозольных частиц, содержащее оптическую систему осветителя, канал прокачки аэрозоля и оптическую систему приемника, расположенные так, что оптические оси систем осветителя, приемника и ось канала пересекаются в центре счетO ного объема, составляя между собой угол 90°, отличающееся тем, что, t целью повышения точности измерения, оно дополнительно снабжено двумя приемными системами, идентичными первой и размещенными по разные стороны от оптической оси осветительной системы, оси дополнительных приемных систем расположены под углом 90° к оси канала и под углом 40-50° к оптическойоси осветительной системы, при этом выходы всех приемников соединены со входами электрической схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Известие АНСССРФЛО, т. 1, № 7, 1966, 766.

2.Оптико-механическая промышленность 1976, № 4, 28 (прототип).

III

Ill