SU913172A1 - Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной техники, в частности к измерению размеров и концентрации взвешенных . частиц, и может быть использовано в метеорологии, биохимии,, химической технологии, контроле загрязнений ок- ' ⁵ ружающей среды, длл измерения размеров и концентрации взвешенных частиц микронных размеров.

Известен способ, включающий освещение частиц неподвижным световым пучком, просос частиц через этот пучок и регистрацию импульсов рассеянного света, по параметрам которых и судят о размерах и концентрации частиц £ 12 .

Недостатком этого способа является довольно значительный нижний предел измеряемых размеров частиц, особенно при больших скоростях прососа _м частиц, например в самолетных устройствах, связанный с малой длительностью импульсов и следовательно широкой полосой пропускания электронной

2

схемы регистрации импульсов, определяющей отношение сигнал-шум.

Наиболее близким к изобретению является фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц сканирующим пучком света и регистрацию импульсов рассеянного света, по параметрам которых судят о размерах и концентрации частиц [2].

Недостатком способа является так-, же значительный нижний предел измеряемых размеров частиц.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения в сторону меньших размеров.

Эта цель достигается тем, что сканирование производят в направлении движения частиц со скоростью, отличной от скорости частиц,и регистрируют импульсы рассеянного света при перемещении пучка и частиц в одном и том же направлении.

3 91

В частности, световой пучок сканируют со скоростью, определяемой соотношением: и! ,

ν_Μ= ν_β·(ι+ -д-) ,

где - скорость перемещения пучка;

N - скорость движения частиц; ά - диаметр пучка;

А - полная амплитуда сканирования

измеряют длительность импульсов рас

сеянного света и регистрируют только те импульсы, длительность которых не меньше величины (1+

В этом случае эффективный диаметр светового пучка, и следовательно длительность импульса от частицы увеличивается в (1 + А/2<3) раз по сравнению с длительностью импульса, соответствующей пролету частицы через неподвижный пучок, т.е. полоса пропускания сужается во столько же раз, а отношение сигнал-шум и следовательно нижний предел измерений уменьшается в Ϋΐ + А /28 раз, причем в среднем половина частиц пересекает свето-25 вой пучок полностью, остальные частицы, для которых амплитуды имп'ульсов могут отличаться от максимально возможных амплитуд, регистрироваться не будут.

Схема устройства для реализации данного способа показана на чертеже.

Источником освещения является ОКГ-1. На пути светового пучка установлены дефлектор 2 ( электрооптический или акустооптический), подключенный к блоку управления 10, фокусирующий объектив 3 и поглотитель 4. Исследуемые частицы движутся со скоростью \/а перпендикулярно плоскости чертежа.

Приемная Система состоит из объектива 5, диафрагмы поля зрения 6, фотоприемника 7, селектора импульсов 8 и анализатора 9. Рабочий объем формируется пересечением светового пучка и поля зрения приемной системы, определяемого диафрагмой 6.

Сущность способа состоит в следующем.

20

•30

35

40

45

50

Световой пучок от источника 1 фокусируют объективом 3 в поток исследуемых частиц, причем фокальную плоскость этого объектива располагают в середине поля зрения приемной системы. Требуемая однородность освещенности рабочего объема, т.е. незави55

3172 4

симость амплитуд импульсов рассеянного света для частиц одинакового раз мера от координат пролета частиц через рабочий объем может быть дос₅ тигнута любым известным способом. Дефлектором 2 перемещают световой пучок в направлении движения частиц (перпендикулярно плоскости чертежа) со скоростью \/_и , определяемой соот- ю ношением: , ,

V ^(1 ⁺ΊΓ>'·

Прямое излучение ОКГ задерживают поглотителем 4, а рассеянное частицами излучения объективом 5 фокуси15 РУЮ^{Т Η}θ фотоприемник 7. Селектором импульсов 8 измеряют длительности всех импульсов и пропускают на вход анализатора импульсов 8 только те импульсы, длительность которых не меньше величины При этом

автоматически не пропускаются на анализатор импульсы, возникающие при "обратном¹¹ ходе, пучка (навстречу движению частиц), максимальная длительность которых равна . Анализатором 9 измеряют параметры импульсов, например их амплитуды, по которым и судят о размерах частиц, а по количеству импульсов - об их концентрации.

В данном случае за счет уменьшения скорости движения частиц относительно светового пучка возрастает длительность импульсов рассеянного св^та:

где 8(ν_ε- длительность импульса в известных устройствах. Уменьшение относительной скорости частиц эквивалентно увеличе-д нию диаметра светового пучка в(.1+,^) раз при неизменной относительной скорости частиц (равной \/_г) . Соответственно при увеличении 77 уменьшается ширина спектра импульсов,

Т.е. может быть сужена полоса пропускания электронного тракта. В этом случае увеличивается отношение сигнал-шум и следовательно уменьшается нижний предел измеряемых размеров частиц.

ι

Относительная скорость частиц не может быть сколь угодно малой, поскольку частица обязательно должна пересечь область пучка с максимальной интенсивностью. В противном случае возникают погрешности за счет неоднородности освещенности рабочего

913172

объема: частицам одного размера могут соответствовать импульсы с различной амплитудой в зависимости от того, какую часть пучка успеет пересечь частица за время '‘прямого хода" 5 одного цикла сканирования. Практически удобно принять, что номинальная длительность импульса рассеянного света должна быть в два раза меньше длительности одного цикла сканирования, Ю точнее длительности "прямого хода" по направлению движения частиц, т.е.

«5

где А - полная амплитуда сканирования.

В этом случае в среднем половина частиц пересекает пучок полностью и 20 их длительность не меньше величины -С , вторая же половина пересекает пучок не полностью и их длительность меньше ТУ . Но эти частицы, для которых нет однозначной связи между их 25 размером и амплитудой импульса, задерживаются селектором. На регистратор поступают импульсы только от частиц,полностью пересекших световой пучок, для которых существует одноз- зо начная зависимость между их размером , и амплитудой импульса, т.е. необходимо, чтобы все измеряемые частицы пересекали лишь область пучка с максимальной интенсивностью, но не обя- ₃₅ зательно весь пучок. При этом фактическое время измерения (в каждом цикле сканирования) составляет величину Зле , где Трр длительность "прямого" х&да. Если же длительность обратного щ хода равна Т_ОБр , то при общем времени измерения ί фактическое время Сф измерения составляет определенную величину.

Положительный эффект,изобретения состоит в уменьшении нижнего предела измеряемых размеров частиц.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц сканируемым световым пучком и регистрацию импульсов рассеянного частицами света, по параметрам которых судят о размерах частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения в сторону меньших размеров, сканирование производят в направлении движения час тиц со скоростью, отличной от скорости частиц, и регистрируют импульсы рассеянного света при перемещении пучка и частиц в одном и том же направлении.
2. 2. Способ поп.1,отличающ и й с я тем, что световой пучок сканируют со скоростью,_#определяемой, соотношением:

   V ,

   4+(23/ А)

   где ν£ - скорость движения частиц;

   8 - диаметр светового пучка;

   А - полная амплитуда сканирования

   измеряют длительность всех импульсов рассеянного света и регистрируют только те импульсы, длительность которых не меньше величины у_йО⁺2с?),