; Изобретение относится к измерительной технике, в частности, измерений размеров и концентрашга взвешенных час тиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической твхноло гии, контроле загрязнений окружащей сре ды для измерений размеров и концентрации взвешенных частиц ми яронных размеров. По основному авт. св. № 857789, известен фотоэлектрический способ :1змерения размеров и концё1гграции взвешенных частиц, состоящий в том, что исследуемые частицы освещают и регистрируют импульсы рассеянного света, причем освещение частиц производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпундикулярной направлению движения частиц, импульсы от рассеянного света фотоэлектрическим способом преврашают в электрические сигналы, которое формируют в пачки, выделяют их сгибакядие, по которым судат о размерах и концентр ции частиц. В этом случае удается существенно уменьшить погрешности, возникающие за счет неоднородности освещенности рабочего объема ддя , пролетающих плоскость сканирования в пределах, определяемых крайними положениями максимума интенсивности светового пучка. В то же время, краевые эффекты влияние областей, находящихся за этими положениями (в направлении сканирования), где интенсивность пучка заведомо меньше максимальной, в известном способе устраняются. При этом чем меньше отношение амплитуды сканирования к диамэтру пучка (относительная амплитуда сканирования), тем больше влияние 1фаевых эффектов. В результате ддя рабочих объемов с малой относительной амплиту; ой сканирования, погрешности за счет неоднородности освещенности могут быть достаточно велики. Цель изо етения - уменьшение погрешностей намерений. Указанная цель достигается тем, что в способе измеряют длительность импульсов по выбранному относительному уровню,, и в пачки формируют только те импульсы, длительность которых не мень ше величины (.d/VA где (J - диаметр пучка по тому же уро& ню; V - скорость перемещения пучка от носительно частицы. В данном случае используется то обстоятельство, что длительность импульсо по относительному уровню зависит только от координаты (в направлении сканир вания) пересечения частицами плоскости сканирования. Если частицы пролетают за крайними положениями максимумов интенсивности светового пучка, то очеви но пучок пересекает их только своей частью, меньшей половины. Если же частицы пролетают внутри крайних положени максимумов, то пучок пересекает их сво частью, большей половины (в том числе и целиком). Действительно, рассмотрим Гауссов световой пучок. В этом случае форма импульса, образованного при пересечении ипстицы всем пучком, имеет вид иС)--и,ехр}.Щ где СГ - радиус; пучка (по уровню S ); Ug- максимальная амплитуда, зави сящая от размера R частиц, координаты пересечения частины пучком в направлении движения частиц, интенсивности пучка, чувствительности прием ной системы и т.д.; V - скорость перемещения пучка относительно частицы (полагаем, что сканирование происходит с постоянной скоростью, аналогично развертке в осциллографе, и офатный ход не учитьюаем). Считаем также, о Я «СТ. Очевидно, что длительность импульсо по быбранному относительному уровню. накример, по уровню в , не зависит от и(|)-, откуда чГ Y О (Если же пучок имеет какукмго другую , то TJo |V; где d- диаметр пучка по тому же уровню, например i/f). Если частицы пересекаются всем пучком, то длительность по относительному уровню всех импульсов в пачке (возникающей при пересечении частицы различными областями пучка) одинакова, В то же время, частицы пересекаются всем пучком (в плоскости сканирования), если их координата в направлении сканирования /X/ A-G, где А - амплитуда сканирования (полный размах сканировав ния - 2А) и начало координат выбрано в среднем участке сканируемой зоны. Если же , то пучок пересекает частицы (при каждом цикле сканирования) только своей частью, не меньшей половины. Соответственно, в этом случае длительность импульсов лежит в пределах -i-To C CoОтметим, что область /X / А как раз соответствует области внутри крайних . положений максимумов светового пучка. Если /X/ 7 А, то Т зГ Со Итак, в той области, где может быть существенной неоднородность освещенности рабочего пучка, длительность каждого импульса в пачке не превосходит половины длительности импульсов, образованных при пересечении частицы всем пучком, т.е. максимальной возможной длительности импульсов по выбранному уровню). Необходимо отметить, что при измерении длительности импульсов по заданному уровню и при использовании светового пучка круглого сечения (неподвижного) длительность импульсов тоже зависит от координаты их пролета и можно в некото рой степени устранить влияние краевых эффектов (так назьюаемое оптоэлектронное формирование рабочего объема). Однако при этом длительность импульсов зависит и от размера частиц, в результате чегхэ для каждого размера частиц имеется своя величина рабочего объема, что приводит к погрешностям в измерении концентрации. Очевидно, что при неподвижном пучке измерение по относительному уровню дает постоянную длительность импульса для всех координат пролета частиц. Таким образом, измерение по отм1л;ительному уровню позволяет избавиться от зависимости длительности импульсов от размера частиц. Но зависимость этой длительности от координат их пролета возможна только при сканировании светового пучка. 59 Отметим, что скорость перемещения пучка равна 2А/,Т, . где А - амплитуда сканирования (полный размах составляет 2А), Т - длительность одного цикла скани рования,лд Если скорость движения частиц :р то можно считать, чгго V 2А / Т. Схема устройства для реализации данного способа представлена на чертеже. Источником света является лазер, 1, На пути светового пучка установлены деф лектор 2 (элекгрооптический или акустооптический), подключенный к блоку 13 управления, фокусирующий объектив 3 и поглотитель 4, Схема прососа (не показана) обеспечивает движение частиц со скоростью V перпендикулярно плоскости чертежа. Приемная система состоит из объектива 5, диафрагмы 6 поля зрения, фотоприемника 7, линии задержки 8, измерителя 9 длительности импульсов электронного ключа 10, блока 11 обра ботки импульсов и анализатора 12, Измеритель длительности своим входом подключен к выходу фотоприемника (параллельно линии задерж.ки), а выходом к разрешающему входу электронного 1О. Блок обработки импульсов одним своим входом подключен к выходу электронного ключа, а вторым - к блоку 13 управления. Способ осуществляют следуклцим образом. Световой пучок от источника 1 фокусируется объективом 3 в поток исследуемых частиц и сканирует его в плоскости чертежа с частотой где - скорость прососа частиц; U - щирина пучка по уровню, обеспечивающему требуемую однородность освещенности (если необходима неоднородность освещенности 90%, то Л- ширина пучка по уровню 0,9), и некоторой ампли тудой сканирования , где d - диамет пучка (для для одномодового (Гауссова) пучка d 2С). Частшвы пролетают через рабочий объем, и от каждой частицы образуется пачка световых импульсов, которые фотоприемником преобразуются в электрические. Длительность этих импульсов Т по выбранному уровню, например С t зависи от координаты пролета частиц. Импульсы с фотоприемника 7 поступают на линию 8 задержки и параллельно 5на измеритель 9 длительности. Если длительность импульсов по выбраниоь у относительному уровню, например е, не меньше величины измеритель выдает сигнал разрешения на электронный ключ 1О, который пропускает импульсы с линии 8 задержки на блок 11 обработки Далее все происходит, как и в основном изобретении - из прошедших импульсов формируются пачки, выделяются их огибавзцие (или импульсы с максимальной амплитудой), которые и подвергаются анализу анализатором 12. Очевидно, что время задержки 8 должно быть не менее длительности импульса TO (с учетом времени измерения длительности) . Необходимо отметить, гго измерение длительности по относительному уровню может быть реализовано достаточно просто. Например, импульс поступает на измеритель амплитуды и линию задержки, а после линии задержки измеряется его длительность по уровню, определяемому сигналом с измерителя амплитуды, (т,е, порог устанавливается для каждого импульса свой, в соответствии с его измеренной амплитудой). Предлагаемый способ позволяет уменьшить погрешности измерений от неоднородности освещенности на краях сканиру- емой зоны, что особенно существенно при использовании рабочих объемов с малой относительной амплитудой сканирования, или при заданной погрешности, позволяет уменьшить величину рабочего объема и соответственно, повысить верхний предел измеряемых без разбавлештя концентраций. Формула изобретения Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешеннък части по авт. ев, № 8S7789, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения погрешностей измерений, измеряют длительность импульсов по выбранному относительному уровню, и в пачки формируют только те импульсы, длительность которых не меньше величины i-|, где л - диаметр пучка по тому же уров-, V- скорость перемещения пучка относительно частицы.
/3
