Способ и устройство для определе-ния обемной концентрации аэрозоля

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 819644 Союз СоветскихСоциаттистическихРеспубпик 61) Дополнительное к авт, свид-ву -22) Заявлено 18.06.79 (21) 2780936/18-2 1)М Клз М 21/53 с присоединением заявки-(23) Приоритет -Опубликовано 07.04.81.Дата опубликования о Гееудерствеииый кемите СССР а деиам изобретеиий(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЯ мыи парамнию 21.Устройстконцентрацбу содержиные по ходхроматичестоприемникс вычислитебором,во для определения объемной и аэрозоля по данному спосот последовательно расположен- светового луча источник моноого света, линзу, а также фокоторый электрически связан льным блоком и вторичным прио Однако оно не обладает необходимойточностью и не может быть реализовано при исследовании процессов распыливания жидкостей форсунками, что связано с необходимостью знания средних размеров частиц аэрозоля. Кроме того, при реализации способа предполагается, что частицы аэрозоля обладают способностью поглощения света, в то время как при распыле жидкостей форсунками не всегда имеет место явление поглощения. Более характерным для этого случая является явление рассеивания света частицами, которое известным способом не может быть реализовано.Целью изобретения является повышениеточности и достоверности измерений. Изобретение относится к области исследования или анализа материалов с помощью оптических методов определения объемной концентрации аэрозоля.Известен способ определения объемной концентрации аэрозоля, заключающийся в определении соотношения интенсивностей первичного и рассеянного световых потоков и определении концентрации аэрозоля по аналитическому выражению 1.Устройство для определения объемной концентрации аэрозоля по этому способу содержит источник монохроматического излучения, оптическую систему с фотоприемником и вычислительный блок с вторичным прибором.Однако с его помощью можно измерять только концентрации мелкодисперсных разбавленных суспензий, Кроме того, реализация способа усложнена из-за необходимости знания объема частиц аэрозоля.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения объемной концентрации аэрозоля, состоящий в том, что устанавливают постоянные параметры, облучают аэрозольную среду световым потоком, определяют измеряео аналитическому вы аже 819644о 15 20 25 зо Формула изобретения 35 4 О 45 50 Поставленная цель достигается тем, чтов способе определения объемной концентрации аэрозоля, включающем облучение аэрозольной среды монохроматическим световым потоком и регистрацию интенсивности рессеянного светового потока, измеряютинтенсивность ослабленного частицами аэрозоля нерассеянного светового потока, расщепляют пучом рассеянного света на двапучка с сечениями в виде прямоугольникаи круга, измеряют их интенсивности, а объемную концентрацию частиц аэрозоля определяют по формулеС= - " (а - в 1 п 1),1 кгде С - объемная концентрация частицаэрозоля;а,в - постоянные оптические коэффициенты;1, 1 к - интенсивности световых потоковпучков рассеянного света с сечениями в виде прямоугольника икруга соответственно,1 - интенсивность нерассеянного светового потока, ослабленного частицами аэрозоля.Устройство для реализации способа определения объемной концентрации аэрозоля,содержащее последовательно расположенные по ходу светового луча источник монохроматического света, линзу, фотоприемник,электрически связанный с вычислительнымблоком и вторичным прибором, снабженорасположенным под углом к главной оптической оси устройства полупрозрачным зеркалом, двумя дополнительными фотоприемниками, установленными на оптических осяхполупрозрачного зеркала, щелевой диафрагмой, установленной перед одним из дополнительных фотоприемников.На чертеже изображено устройство дляреализации способа.Устройство содержит источник монохроматического света 1, полидисперсную средуаэрозоля 2, линзу 3, фотоприемник 4, измерительный блок 5, полупрозрачное зеркало 6, щелевую диафрагму 7, фотоприемники 8, 9, измерительные блоки 10 и 11, вычислительный блок 12 и вторичный прибор 13.Устройство работает следующим образом.Параллельный пучок света, создаваемый источником 1 монохроматического излучения, проходя через полидисперсную среду аэрозоля 2, рассеивается. Рассеянный, атакже параллельный нерассеянный часгицами аэрозоля световые потоки сооираютсялинзой 3. Затем ослабленный частицами аэрозоля нерассеянный световой поток 1 поступает на фотоприемник 4 и измеряется вблоке 5. Фотоприемник 4 также экранируетот облучения нерассеянным световым потоком фотоприемники 8 и 9.Рассеянный световой поток, прошедшийчерез линзу 3, расщепляется полупрозрач 4ным зеркалом 6 на два монохроматических потока в виде конусов. Один из этих потоков формируется в виде прямоугольной пирамиды, например, щелевой диафрагмой 7, установленной в фокальной плоскости собирающей линзы 3. Далее световые потоки 1 и 1 соответственно в виде прямоугольной пирамиды и конуса поступают на фото- приемник 8 и фотоприемник 9, установленный на фокусном расстоянии от линзы 3, и измеряются соответственно в блоках 10 и 11. Электрические сигналы с выходов блоков 5, 10 и 11 поступают на входы вычислительного блока 12, реализующего приведенную выше зависимость. В результате мы получаем значение величины объемной концентраций Саэрозоля, которая регистрируется вторичным прибором 13.Данное изобретение обладает повышенной точностью, достоверностью и расширяет возможности реализации, например, при исследовании процессов распыливания жидкостей форсунками. Способ прост в реализации и не требует использования дорогостоящей аппаратуры, Проверка способа на макете подтвердила заложенные в него технические особенности и преимущества по сравнению с известными способами и устройствами, реализующими эти способы. Способ удобен в эксплуатации, так как позволяет для обработки экспериментальных данных использовать как простейшие вычислительные средства, так и ЭВМ. 1. Способ для определения объемной концентрации аэрозоля, включающий облучение аэрозольной среды монохроматическим световым потоком и регистрацию интенсивности рассеянного светового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, измеряют интенсивность ослабленного частицами аэрозоля нерассеянного светового потока, расщепляют пучок рассеянного света на два пучка с сечениями в виде прямоугольника и круга, измеряютфих интенсивности, а объемную концентрацию частиц аэрозоля определяют по формулеС,т --- " (а - вп 1),где С - объемная концентрация частиц аэрозоля;а, в - постоянные оптические коэффициенты;1 п, 1 - интенсивности световых потоковпучков рассеянного света с сечениями в виде прямоугольника и круга соответственно;1 - интенсивность нерассеянного светового потока, ослабленного частицами аэрозоля.2. Устройство для реализации способа определения объемной концентрации аэро819644 Составитель Н. Гусева Редактор О.Филиппова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 1290/20 Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4золя по п. 1, содержащее последовательно расположенные по ходу светового луча источник монохроматического света, линзу, фотоприемник, электрически связанный с вычислительным блоком и вторичным прибором, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным под углом к главной оптической оси устройства полупрозрачным зеркалом, двумя дополнительными фотоприемниками, установленными на оптических осях полупрозрачного зеркала, щелевой диафрагмой, установленной перед одним из дополнительных фотоприемников.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Литвак В. И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования. М., Наука, 1966, с. 340 в 3.2. Кулаков М. В. и Жуков Ю. П. Измерители концентрации дисперсных систем (обзор) . - Приборы и системы управления,1975, Мо 8, с. 23 - 24 (прототип).