Устройство измерения размера час-Тиц B пОТОКЕ жидКОСТи или гАзА Советский патент 1981 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к автоматическим средствам контроля и может быть использовано для измерения разм ра частиц пыли в приборах контроля чистоты газов, жидкостей и атмосферы производственных помещений, а также в любых других приборах, предназначенных для измерения размеров частиц по интенсивности рассеянного ими света. : Известно устройство для измерения размера частиц, содержащее фотоэлектрический датчик, представляющий собой затемненную камеру с источником света и фокусирующей системой, и светочувствительный элемент в виде фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) регистрирующее свет, рассеянный проходящими через световой объем частицами. Размер частицы определяется по интенсивности рассеянного ею света и измеряется пороговыми устройствами амплитудного анализатора путем сравнения амплитуды выработанного на выходе ФЭУ импульса от коцтролируемой частицы с постоянным опорным напряжением 111. Введение в амплитудный анализатор дополнительной связи, обеспечивающей изменение уровня срабатывания пороговых устройств в зависимости от величины напряжения анодного, питания ФЭУ, повышает точность измерения, но не устраняет погрешность, обусловленную изменением температуры, старением ФЭУ, изменением яркости светового луча и рядом других причин. Наиболее близким техническим решением является устройство, в котором непосредственно перед измерением производят калибровку прибора по моделированной частице с этгшоннрй отРс1жающей поверхностью. Регулировка напряжения питания ФЭУ или уровня срабатывания пороговых устройств амплитудного ангшиза-: тора позволяет в этом случае свести до минимума погрешность, обусловленную любыми медленно меняющимися факторами 12J. Недостатками этого способа являются необходимость калибровки прибора перед каждым измерением, что значительно усложняет его эксплуатацию, и невозможность устранения влияния быстро меняющихся источников погрешности (например, нестабильность источников питания). Цель изобретения - устранение влияния на точность измерения колебаний

интенсивности светового потока и коэффициент усиления ФЭУ в процессе измерение, и исключение необходимости калибровки прибора перед каждым измерением.

Поставленная цель достигается путем введения в устройство схемы ус-. реднения выходного сигнала ФЭУ, подключенной выходом к опорным входам пороговых устройств амплитудного анализатора и фокусирующей системой, .снабженной каналом отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ.

Канал отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ выполнен из системы призм, направляющих часть светового потока от источника света на ФЭУ, и установленного на пути этой части света прерывателя, управляемого автономной схемой.

Кроме того, канал отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ может быть выполнен в виде двух гибких световодов, между которыми установлен прерыватель, управляемый автономной схемой.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит источник 1 света и фокусирующую систему 2, которые служат для формирования луча света в светочувствительном объеме 3, канал отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ, который выполнен в виде набора призм 4 и прерывателя 5 светового потока, фотоэлектронный умножитель б для преобразования световых сигналов в электрические импульсы, усилитель 7 согласования выходного сопротивления ФЭУ с входным сопротивлением последующих элементов, а именно, схемы 8 усредне.ния выходного сигнала ФЭУ и амплитудного анализатора 9. .

Схема усреднения выходного сигнала ФЭУ 8 служит для преобразования импульсов опорного сигнала в постоянное напряжение и своим выходом подключена к опорным входам пороговых устройств 10 амплитудного анализатора, .Амплитудный анализатор 9с пороговыми устройствами 10 обеспечивают совместно с делителем R разделение импульсов от контролируемых частиц по каналам с размерами 1-2, 2-5, 5-10, 10-20, 20-50 мкм.

Автономная схема 11 управления преобразователем, кроме своего основного назначения служит для управления стробирующим устройством 12, которое предотвращает счет импульсов, вырабатываемых каналом отбора части энергии и ввода ее в ФЭУ. Кроме,того, устройство содержит счетчики 13 для фиксации количества контролируемых частиц в пределах заданного размера.

Канал отбора части энергии свето-вого потока и ввода ее в ФЭУ может

быть выпонен в виде двух гибких све.товодов. (не показаны) , между которыми установлен прерыватель 5, управляемый автономной схемой 11.

Устройство работает следукхцим образом.

Источником 1 света и фокусирующей системой 2 формируется луч света внури светочувствительного объема 3, в который (в плоскости, перпендикулярной чертежу) вводится поток воздуха или жидкости с контролируемыми частицами. Часть света сфокусированного луча через систему призм 4(или гибки световоды) и прерыватель 5 направляеся на катод фотоэлектронного умножителя 6. Под воздействием автономной схемы 11 управления прерыватель 5 периодически открывает и закрывает канал отбора части энергии, во время открытого состояния прерывателя на ФЭУ попадает пучек света, который на выходе ФЭУ вырабатывае т импульс опорного напряжения. Амплитуда этого импульса определяется частью энергии света, прошедшего через канал отбора энергии, и зависит от яркости источника света и коэффициента усиления ФЭУ.

Импульсы опорного напряжения с выхода ФЭУ усиливаются по мощности усилителя 7 и при помощи схемы 8 усреднния выходного сигнала преобразуются в постоянное напряжение. Длительност опорных импульсов и постоянная времени схемы усреднения выбраны так, чтобы короткие импульсы, вырабатываемые от контролируемых частиц, не влияли на уровень постоянного опорного напряжения.

Постоянное напряжение с выхода схемы 8 усреднения подается на опорные входы пороговых устройств 10 амплитудного анализатора 9; на.сигнгшьные входы пороговых устройств через усилитель 7 и делитель R подаются импульсы, которые вырабатываются на выходе ФЭУ при попадании на его фотокатод света, рассеянного контролируемыми частицами при их пролете через светочувствительный объем 3. Амплитуда этих, импульсов зависит от энергии рассеянного света, а, следовательно, и от размера частиц. В зави-. симости от размера частицы срабатывают те пороговые устройства, амплитуда импульсов на сигнальных входах которых больше напряжения на их опорных входах. Выходные импульсы пороговых устройств ерез стробирующее устройство подаются на входы соответствующих счетчиков. Стробирующее устройство препятствует попаданию на счетчики импульсов опорного сигнала.

Определение размера контролируемых частиц в предлагаемом устройстве производится не по абсолютному значению амплитуды импульсов, а по отношению амплитуды этих импульсов к

величине опорного напряжения-. Так как опорное напряжение вырабатывается с. участием тех же элементов (источник света, ФЭУ, усилитель), которые выра батывают импульсы от рассеянного контролируемой частицей света, нестабильность этих элементов не влияет на точность измерения размеров частиц. .

Формула изобретения

1. Устройство для измерения размера частиц в потоке жидкости или газа, содержащее источник света, светофокусирующую систему, фотоэлектронный умножитель и амплитудный анализатор с пороговыми устройствами, о т ли чающее тем,что, с целью повышения точности измерения, оно снаб.жено схемой усреднения выходного сигнала ФЭУ, подключенной выходом к опорным входам пороговых устройств амплитудного анализатора и фокусирующей

системой, снабженной каналом отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ выполнен из системы призм, направляющих часть светового потока от источника света на ФЭУ, и установленного на пути этой части света прерывателя, управляемого автономной схемой.

3.Устройство по П.1, от л и чающееся тем, что канал отбора части энергии светового потока и ввода ее в ФЭУ выполнен в виде

5 двух гибких световодов, между которыми установлен прерыватель, управляемый автономной схемой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3295059,

0 кл. 324-71, 27.12.66.

2.Патент Франции № 2239168, кл. G Ot N 15/06, 28.03.75.