Способ измерения размеров частиц

(51) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯРАЗМЕРОВЧАСТИЦ, включающий формирование потока прозрачной среды с частицами,освещение этого потока параллельными соосным с ним пучком света, выделение с помощью приемной оптической системы измерительного объема,регистрацию рассеянного света от отдельных частиц в измерительном объеме, преобразование света в электрические импульсы и измерение их амплитуды, о т л и ч а ю щ и й с .я тем,что, с целью повышения точности измерения размеров частиц путем исключения.погрешности, связанной с неравномерностью .распределения интен-. сивности освещающего пучка, поток прозрачной среды с частицами формируют таким образом, чтобы в пределах измерительного объема поперечный относительный профиль скоростей потока совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности светового потока в пучке, дополнительно измеряют длительность электрических; импульсов, а о размерах частиц судят по произведению сигналов, соответствующих амплитуде и длительности импульсов. е2, Способ по п, 1, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что формируют поток прозрачной среды в пределах измерительного объема, поперечный относительный профиль которого параболи- Я ческий, а относительный поперечныйпрофиль интенсивности светового потока - гауссовский.3. Способ по п. 2, о т л и ч а - ю щ и й с р тем, что для определе-, ния размеров используют электрические импульсы с заданным превышением длительности над ее минимальным значением, 1173264Изобретение относитсяк контрольноизмерительной технике и может найти применение в биологии, медицине,химической промьппленности, метеорологии и при контроле, загружений 5окружающей среды,Целью изобретения является повыше ние точности измерений размеровчастиц путем исключения погрешности,связанной с неравномерностью распределения интенсивности освещающегоВгпучка.На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа.Устройство содержит проточную15кювету 1, в которой формируют поток 2прозрачной среды с частицами. Соосно с потоком 2 направляют параллельный пучок света от источника 3, Спомощью приемной оптической системы,состоящей из объектива 4, диафрагмы5, выделяют измерительный объем б,в котором производится регистрациярассеянного света от отдельных.25частиц фотоприемниками 7. Прошедшийчерез среду свет попадает в светоловушку 8, Амплитуды импульсныхсигналов с выхода фотоприемника измеряют с помощью измерителя амплитуды9, а длительность - с помощью измери- ЗОтеля длительности 10. Перемножениесигналов, соответствуюющих их амплитуде и их длительности, осуществляют в блоке 11, Анализ произведенияпозволяет определить размеры частиц 35в блоке 12,Формируют поток прозрачной средыс частицами таким образом, чтобы впределах измерительного объема поперечный профильотносительных скоростей 40совпадал с относительным поперечнымпрофилем интенсивности света светового потока в пучке, В этом случаеотносительный поперечный профильскорости имеет вид=Ч(г)/Ч, где 45Ч(т) - скорость потока в поперечномсечении при изменении радиуса потока г; Чо - скорость на оси потока.В этом случае скорость движения частиц, совпадающая со скоростью потока, определяется уравнениемЧ (г) =Чо уАналогично имеем для распределенияинтенсивности света в измерительномобъеме 551(г) оу.(г) эгде 3 (г) - интенсивность света впучке при изменении радиуса его г; 1 - интенсивность света наооси пучка;Е (г) - функция распределения3интенсивности по .сечениюпучка.Амплитуда Б электрического сигнала пропорциональна размеру частиц Аинтенсивности света 1(г) в том сече-,нии, где она проходит измерительныйобъем, т,е,ПщА 1(Г) =А 1 Г (Г);Длительность электрического сигнала т, определяется длиной измерительного объема вдоль потока . и скоростью движения частиц Ч(г)м 1 1О(Ч(г) Ч, К(г) й (г)где с - длительность сигналов отчастиц, регистрируемых на оси потокаПроизведение амплитуды сигнала -от частиц на его длительность даетследующую величину С:о 1-о(г)При одинаковых относительных .профилях интенсивности света и скорости потока Й(г)=Й,1(г) произведение зависит только от размера частиц и неравномерное освещение потокане сказывается на точности измерений.Для большинства измерительных устройств распределение скорости потокапо каналу описывается параболическимзаконом распределения2 г аЧ(г)=Чд 11-( -- .) ,где Й - диаметр канала.Освещение потока производитсяисточником света, распределениеинтенсивности в пучке описываетсягауссовской функцией2 гд(г)=Зоехр Г ( ) 3 фгде Ь - параметр распределения,Учитывая разложение в ряде гауссовской функции распределения интенисвности света в пучке получаем выражение2 г " 1 2 г "Д(г)=7 1-( в ) +Ь 2 ЬПоскольку вклад третьего и последующих членов мал, можно ограничитьсятолько двумя первыми членами и выражение приобретает вид,с.м. "- .т,е. распределение интенсивности с1173264 Составитель Л. Иакальскийедактор С. Тимохина Техред И.Асталош Корректор Г, Решетник аказ 5042/41 ПодписноССР Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ракомитета и открыт ушская наб й д. 4/5 ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Фил большой точностью описывается параболической функцией.Подобрав Ъ=й, получаем, как и для общего случая: произведение амплитуды сигнала на его длительность зави" сит только от размера частиц.При регистрации частиц вблизи стенок измерительного канала возрастает уровень паразитных засветок, которые способны снизить получаемую 10 точность измерений. Наблюдается большая разница в параболическом профиле скорости и гауссовском распределении интенсивности при удалении кстенкам. Но вместе с тем увеличивается и длительность регистрируемыхэлектрических сигналов, причем регистрация импульсов с заданным превышением длительности над ее минимальным значением позволяет ввестиограничения на регистрацию частиц,движущихся в потоке на определенномрасстоянии от центра. Такое повышениеможет составлять например 1,1 раза.