SE428838B - Fotoelektrisk partikelstorleksmetare - Google Patents

Description

i7š1ss7zilesii att öka mätnoggrannheten för aerosolers partikelstorlek måste man gradera mätarens känslighet.

Det finns en känd fotoelektrisk partikelstorleksmätare för gasburna partiklar, i vilken ingår dels en kammare med en anordning för tillförsel och bortförande av en aerosolström, dels ett belysningsorgan, som alstrar en konvergerande ljus- stråle för belysning av aerosolströmmen och dels en foto- elektrisk ljusmottagare, nedan kallad fotomottagare. Belysninge- organet och fotomottagaren är optiskt kopplade mednkammaren och är så anordnade, att deras optiska axlar korsar aerosol- strömmens centrumaxel (mittlinje) i rät vinkel inuti kammaren.

Denna kända mätare innehåller dessutom dels en kanal, som le- der en del av belysningsorganets ljusflöde till fotomottagaren och utgöres av en ljusledare, som är anordnad utanför kammaren och optiskt kopplad till densamma, och dels en kalibrerings- ljuspulsgivare, som består av en bländare vid ljusledarens in- lopp, och en mekanisk slutare, som har formen av en skiva med en spalt (slits). Den mekaniska slutaren är roterber medelst en drivanordning, som tillsammans med ljusledaren är anordnad i ett och samma hus.

Den nämda kanalen för överföring av en del av belys- ningsorganets ljusflöde till fotomottagaren har dock en in- vecklad konstruktion och stor längd, vilket medför att kanalen får låg styvhet och att kalibreringsljuspulsernas amplítud därför inte blir stabil.

Drivanordningen för rotation av bländaren komplicerar dessutom möjligheten att synkronisera kalibreringsljuspulserna med elektriska styrpulser, vilka alstras av en elektronisk del i en anordning för analys av partikelstorleksfördelningen i aerosoler.

Genom uppfinningen enligt patentkravet blir det möjligt att åstadkomma en fotoelektrisk partikelstorleksmätare, som av- ger elektriska pulser, vilka representerar storleken hos par- tiklar i en gasström till elektriska pulser, varvid kalibre- ringsljuspulsers amplitud gjorts stabil genom en ändring av den nämnda ljuskanalens konstruktion, kalibreringsljuspulsgivarens konstruktion och de nämda konstruktionsenheternas inbördes läge.

Dessutom blir det möjligt att göra kalibreringsljus- _! 7813373-3 pulserna stabilare och följaktligen att öka mätnoggrannhetenfl för aerosolers partikelstorlek, varjämte mätaren får högre funktionssäkerhet och är enklare att framställa.

Ett exempel på en partikelstorleksmätare enligt uppfin- ningen beskrives närmare nedan i samband med bifogade ritning, vars fig. 1 visar schematiskt ett längdsnitt genom denna par- tikelmätare och vars fig. 2 visar ett snitt längs linjen II-II i fig. l.

Nedan beskrivas det särskilda fallet att en partikel- storleksmätare enligt uppfinningen användes vid en anordning för mätning av partikelstorleken i en aerosol.

Den i fig. 1 och 2 visade fotoelektriska partikelstor- leksmätaren är avsedd att mäta storleken av partiklar i en gas- ström. Mätaren innehåller en kammare 1 med en anordning för in- och utmatning av en aerosolström. För utmatning är anordningen försedd med en utloppsrörstuts 2. Kammaren 1 är optiskt kopplad till ett belysningsorgan 3, som belyser aerosolströmmen med ett konvergerande ljusflöde, och till en fotomottagare H.

Kammaren 1 är avsedd att avskärma den införda aerosolströmmen och fotomottagaren 4 mot yttre ljuskällor. Belysningsorganet 5 och fotomottagaren H är så anordnade i förhållande till kamma- ren 1, att deras optiska axlar bildar en rät vinkel med aero- solströmmens centrumaxel i kammaren 1. Belysningsorganet 3 inne- fattar ett hus 5, vilket innehåller i serie efter varandra i ljusflödesriktningen, en ljuskälla 6, en första samlingslins (kondensorlins) 7, en bländare 8 och en andra samlíngslins 9.

Belysningsorganet 3 kan alternativt bestå av en ljuskälla 6 med en reflektor och en bländare eller av ett godtyckligt annat system, som kan avge en konvergerande ljusstråle. Fotomottaga- ren H består av ett hus l0, i vilket en samlingslins ll, en bländare 12 och en fotocell 13 är anordnade i serie efter varandra, sett i ljusflödesriktníngen. Fotomottagaren H kan alternativt utgöras av ett linssystem med en bländare och ett godtyckligt ljuselektriskt element exempelvis en fotoelektro- nisk multiplikator, fotodiod, fototransistor e.d. Fotomottaga- ren H omvandlar ljuspulser från varje, i aerosolströmmen före- kommande partikel till elektriska pulser. En ljuskanal leder en del av belysningsorganets 3 ljusflöde till fotomottagaren H och innehåller två, i kammaren l anordnade speglar 14 och 4 1719166313673! å” i 15. Spegeln lä är anordnad i belysningsorganets 3 optiska a;el;7Z medan spegeln 15 är anordnad på fotomottagarens H optiska axel.

De båda speglarna 14 och 15 är anordnade i var sin av de optiska axlarna bortom dessa axlars korsningspunkt. En kalibrerings- ljuspulsgivare är anordnad i nämnda överföringskanal och upp- byggd av en bländare 16 och en mekanisk slutare, som utgöres av en stång 17 med en drivanordning 18 för fram- och återgående förflyttning av stången. Stången 17 är cylindrisk men kan ha formen av en balk, en plåt m.m. Bländaren l6 är anordnad mellan speglarna lß och 15 och avskiljer den del av ljusflödet från belysningsorganet 3, som reflekterats av spegeln lä. Stången 17 är införd i kammaren 1 och anordnad före bländaren 16, sett i riktningen för det av spegeln lä reflekterade ljusflödet, men kan även placeras efter bländaren 16.

Anordningen för inmatning och utmatning av aerosolströmf men innehåller - förutom utloppsrörstutsen 2 - ett koniskt mun- stycke 19 enligt fig. 2, som formar aerosolströmmen. Anordningen för inmatning av aerosolströmmen kan alternativt utgöras av en kapíllär eller ett annat system, som kan forma en aerosolström.

Denna fotoelektriska partíkelstorleksmätare fungerar på följande säs-c.

Ljusflödet från ljuskällan 6 samlas av linsen 7 i ett plan för ett hål i bländaren 8, Det av bländaren 8 genomsläppta ljuset samlas av linsen 9 i kammaren l och belyser aerosol- strömmen, som tillföras via det koniska munstycket 19 hos anord- ningen för innxatning av aerosolströmmem Det ljus, som spridas av de separata, i aerosolströmmen förekommande partiklarna, vilka träffas av det konvergerande ljusflödet från belysninge- organet 5, samlas av linsen ll i ett plan för hålet i bländaren 12. Ljusflödet efter bländaren 12 träffar fotocellen 13, som omvandlar det till elektriska pulser. Ljusflödet från belys- ningsorganet 3 reflekteras av spegeln 14 och passerar genom hländaren 16 till spegeln 15, som riktar det reflekterade ljuset mot fotomottagaren Ä.

Bländaren 16 avskiljer en förutbestämd del av det från belysningsorganet 3 kommande ljuset, medan stngen 17, som medelst drivanordningen 18 flyttas fram och tillbaka, åstad- kommer kalibreringsljuspulser med en frekvens och en varaktig- het, vilka förinställes av elektriska styrpulser, som alstras! 7813373-5 av icke visade elektroniska kretsenheter i en anordning för analys av partikelstorleksfördelningen i aerosoler.

Spegelns 14 diameter är så vald, att det av spegeln 14 reflekterade ljuset helt belyser bländaren 16, under det att spegelns 15 diameter är något större än det av bländaren 16 avskilda ljusflödets tvärsnittsdiameter.

' Kalibreringsljuspulsernas amplitud bestämmas av diametern hos bländarens 16 hål. Stångens 17 slaglängd är så vald, att hålet i bländaren 16 är helt tillslutet eller avskärmat i stångens 17 ena gränsläge och är helt öppet, då stången 17 be- finner sig i det andra gränsläget.

När hålet i bländaren 16 är tillslutet, avkännes partik- larna och mätes partikelstorleken, vilket motsvarar drifttill- ståndet vid själva mätningen. När hålet är öppet, fortsätter den förutbestämda delen av belysningsorganets 5 ljusflöde till foto- mottagarens H ingång, vilket motsvarar drifttillståndet vid gradering eller kalibrering. De elektroniska kretsenheterna i anordningen för analys av partikelstorleksfördelningen i aero- soler avskiljer i detta fall kalibreringsljuspulserna från de elektriska, från partiklarna härrörande pulserna, samtidigt som avkänningen av partiklarna och mätningen av partikelstorleken upp- hör.

Drivanordningen för fram- och återgående förflyttning av stången 17 är påverkbar av en pulsspänningsgenerator, som dessutom synkroniserar de elektroniska kretsenheternas funktion.

Kalibreringsljuspulsernas frekvens, amplitud och varaktighet beräknas på grundval av det villkoret, att den yta (area) av dessa pulser, vilken bestämmas av produkten av amplítuden och varaktigheten, är betydligt större än den sammanlagda ytan av alla de partiklar, som avkänts under mättiden.

Partikelstorleksmätaren kan dessutom arbeta i ett annat möjligt drifttillstånd, där känsligheten kalibreras innan mät- ningen påbörjas, varvid de nyssnämnda elektroniska kretsenhe- terna avger en elektrisk puls, som bildar en kalibreringsljus- puls innan mätningen börjar. Den elektriska kalibreringssignal, som avges av den fotoelektriska partikelmätaren är proportionell mot kalibreringsljuspulsens amplitud och tillföras de nämnda elektroniska kretsenheterna samt lagras i dessa under hela mät- tiden. J

Claims (1)

1. 7813373-3 _" ,_..-.__..1_ .ÉEašñ-gír-a--ç-e» -- ~-»-~----~ »--~ e* F Fotoelektrisk partikelstorleksmätare, som mäter stor- leken av gasburna partiklar och avger motsvarande elektriska pulser. I mätaren ingår dels en kammare (1) med en anordning för in- och utmatning av en partikelbärande gasström, t.ex. luftström. Ett belysningsorgan (3), som avger ett konvergerande ljusflöde för belysning av gasströmmen, och en fotomottagare -(4) är optiskt kopplade med kammaren (1), varvid fotomottaga- rena (H) optiska axel, belysningsorganets (3) optiska axel och aerosolströmmens centrumlinje korsar varandra i rät vinkel i kammaren (1). En ljuskanal leder en del av belysningsorganets (3) ljusflöde till fotomottagaren (H) och innehåller en kalibre- ringsljuspulsgivare, som är uppbyggd av en bländare (16) och en mekanisk slutare. Partikelmätaren är k ä n n e t e c k n a d av att ljuskanalen innehåller två speglar (lä, 15), varav den rena (14) är anordnad i kammaren (1) i belysningsorganete (3) optiska axel och den andra (15) i fotomottagarens (4) optiska axel bortom dessa optiska axlars korsningspunkt med varandra, och att bländaren (16) och den mekaniska slutaren är anordnade mellan speglarna (lä, 15), varvid den mekaniska slutaren har formen av en stång (17) med en drivanordning (18) för fram- och återgående förflyttning av stången (17).