Устройство для подсчета частиц по размерам Советский патент 1982 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится аналитическому приборостроению и может быть использовано для экспрессного автоматического Определения количества и размеров частиц, взвешенных в различных дисперсионных средах, в том числе для анализа дисперсного состава частиц примесей, загрязняющих различные масла и топлива/ а также для определения их класса чистоты.

Известны фотометрические устройства, предназначенные для подсчета количества частиц и определения их размеров по интенсивности рассеяния или ослабления света, содержащие проточную кювету, осветитель, образующий в кювете освещенную зону регистрации, фотоприемник, дифференцированно воспринимающий излучение , рассеянное частицами при их прохождении через эту зону, формирователь опорных световых сигналов и электрон.ный блок, подключенный к выходу

фотоприемника.

Электронный блок в данных устройствах представляет собой одни- или многопороговый амплитудный анализатор, посредством которого осушест вляется подсчет электрических импульсов по самостоятельным каналам в

зависимости от их амплитуды. Амплитуда электрических импульсов пропорциональна размерам частиц, поэтому результаты посчета импульсов могут быть трансформированы в гистограмму распределения частиц по размерам.

Поскольку оптические схеьсл данных устройств построены по однолучевой схеме , их чувствительность к регист10рации импульсов рассеянного частицами излучения может быть подвержена влиянию различных дестабилизирующих факторов, поэтому периодически фактическую чувствительность устрой15ства подстраивают по сигналам, вырабатываемым формирователем опорных световых импульсов. Это позволяет поддерживать чувствительность на первоначальном уровне, устанав20ливаемом при калибровке, которую производят по монодисперсным средам с известным размером частиц 1.

Однако такие монодисперсные частицы могут быть подобраны- только

25 в узком диапазоне размеров для ограниченного класса дисперсных систем. Калибровка же порогов по полидисперсным средам не позволяет достичь требуемых точностей вслед 0 .ствие неоднозначности идентификации порога чувствительности устройства частице определенного размера в дан ной среде. Чем шире кривая распределения частиц по размерам, тем больше погрешность калибровки. . наиболее близким по технической сущности к.изобретению является устройство для подсчета частиц по размерам, содержащее проточную кювету, источник излучени фотоприемник, формирователь опорных световых сигналов и электронный блок, подключенный к выходу фотоприемника. Частицы исследуемой дисперсной системы при протеканИи-через освещенную зону кюветы рассеивают световой поток в виде кратковременных вспышек света, которые посредством фотоприемника трансформируютс в электрические импульсы. Последние поступают на вход электронного блок где в зависимости от амплитуды происходит подсчет в соответствующих каналах. Формирователь опорных сигналов выполнен в виде вращающегося диска с отверстиями. Амплитуда световых импульсов пропорциональна фактическ чувствительности устройства. Формирователь включается периодически перёд измерениями. При этом регулировкой коэффициента усиления электр ного блока добиваются такой пороговой чувствительности, при которой регистрация опорных световых импуль сов происходит в заданном счетном канале электронного блока Это обес печивает постоянство чувствительно сти всего устройства. Соответствие пороговой чувствительности счетных каналов электронного блока частицам определенного размера определяется предварительной калибровкой устройства на монодисперсных поверочных средах, оптически свойства которых тождественны свойствам измеряемой среды. При колиброванных порогах количество импульсов, зарегистриро анных в каждом канале, соответствует количеству протекших через кю частиц, размеры которых находятся в пределах порогов смежных сигнало Совокупность результатов подсчета по всем каналам дает гистограмму, распределения частиц измеряемой среды по размерам 2. Основным недостатком известного устройства является.недостаточная точность определения размеров подс тываемых частиц из-за отсутствия д широкого класса исследуемых диспер ных систем калибровочных сред со строго монодисперсными частицами. Цель изобретения - повышение то ности определения размеров частиц. Указанная цель достигается тем, что в устройство для подсчета част о размерам, содержащее проточную ювету, источник излучения, фотопри- . мник, формирователь опорных световых игналов и электронный блок, подлюченный к выходу фотоприемника, введены калибровочный осциллятор, обудитель возвратно-поступательных колебаний, эталонная кювета, причем внутренний канал кюветы заполнен исперсной средой и перегорожен вумя сетками, симметрично отстояими от оси источника излучения, при этом между сетками помещена аттестованная по размеру частица известных оптических свойств, а один торец кюветы перекрыт упругой мембраной, находящейся в контакте с побудителем возвратно-поступательньк колебаний. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, (вид сверху); на фиг72- калибровочный осциллятор, разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит проточную кювету 1, представляющую светопроницаемую, трубку квадратного сечения, источник излучения 2, образующий на выходе сформированное световое излучение 3, фотоприемник 4, подключенный ко входу электронного блока 5 и калибровочный осциллятор б. Проточная кювета 1 и qcv, циллятор б расположены на станине 7, которая снабжена средством перемещения. При одном крайнем положении станины 7 в точку пересечения осей осветителя 2 и фотоприемника 4 вводится осциллятор б. В другом крайiHeM положении - проточная кювета 1. Осциллятор б содержит заполненную дисперсионной средой 8 эталонную кювету 9, внутренний канал которой перегорожен двумя отстоящими друг от друга сетками 10 и 11, между которыми расположена аттестованная по размеру частица 12. Размеры ячеек сеток 10 и 11 должны быть меньше размера частицы 12. Светопроницаемая трубка с одной стороны торца замкнута а с другой ее торец перекрыт упругой мембраной 13, находящейся в контакте с бойком 14 побудителя возвратно-поступательного движения 15. В режиме Калибровка калибровочный осциллятор б устанавливается в точке пересечения осей осветителя 2 и фотоприемника 4. Одновременно включается побудитель возвратнопоступательных колебаний 15, колебания которого через мембрану 13 и дисперсионную среду 8 передаются аттестованной по размеру частице 12. В начальный момент времени части ца находится на .сетке . -В результате воздействия бойка 14 мембрана прогибается, вытесняя дисперсионную среду вверх. При этом частица пересекает поток светового излучения и задерживается сеткой 10. . При-, обратном ходе бойка мембрана, а вме-. сте с ней и дисперсионная среда с частицей возвращаются в исходное положение. При многократных колег баниях частица рассеивает световые импульсы, имитирующие сигналы, обазующиеся при протекании через кювету строго монодисперсных частиц. Световые сигналы воспринимаются фотоприемником 4 и трансформируются в пропорциональные-электрические импульсы. Последние в электронном блоке 5 используются в качестве калибровочных импульсов для автоматической регулировки коэффициента усилие до уровня, при котором данные импульсы начинают регистрироваться в калибруемом счетном канале электронного блока.

После калибровки осуществляется замещение осциллятора проточной кюветой, устройство переводится в режим Измерение. При протекании через проточную кювету измеряемой среды в моменты пересечения частицами потока 3 (зоны регистрации) образуются световые импульсы, аждый из которых пропорционален по мплитуде размеру соответствующей частицы. Световые сигналы после преобразования в фотоприемнике поступают в электронный блок, в которбм происходит их регистрация. При этом в откалиброванном. счетном канале электронного блока регистрируются только те частицы измеряемой среды, которые по размерам и оптическим свойствам тождественны аттестованной астице осциллятора.

Данное устройство позволяет значительно повысить точность определения/ размеров подсчитанных частиц дпЯ широкого .класса дисперсных систем, упростить процесс калибровки.

Формула изобретения

Устройство ДЛЯ подсчета частиц по размерам, содержащее проточную кювету, источник излучения, фотоприем1ник, формирователь опорных световых сигналов и электронный блок, подключенный к выходу фотоприемника, о т5 л и ч а ю щ ё е с я , тем, что, с целью повышения точности определения размеров частиц, в него введены калибровочный осциллятор, побудитель возвратно-поступательных колебаний,

0 эталонная кювета, причем внутренний канал кюветы заполнен дисперсионной средой и перегорбжен двумя сетками, симметрично отстоящими от оси источника излучения, при -этом меущу сет5)Ками помещена аттестованная по размеру частица известных оптических свойств, а один торец кюветы перекрыт упругой мембраной, находящейся в контакте с побудителем возвратнопоступательных- колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 953715, ,кл. 356-102, опублик. 1961.

2.Alexander Е. Martens,. Errors

in Measurement and Counting of Particles Using Light Scattering, Journal of the Air Pollution Control Association, Oct., 1968, 18.10, 661 (прототип).

jL

-L