Устройство для измерения индикатрис рассеяния

СОКИ СОВЕТСНИХЮМВЛЮОВЬциРЕСПУБЛИК А 1 69 ИВ 0)5 С 01 Н 21/4 ГООУДЮфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТю ивйпааи и ВВЦМШОРИ ГЙНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯ ОЗЬСТВУ ОПИСАНИ Изобретение относится к технике , и соответственно большая продолжи- исследования дисперсных сред с помо-тепьность измерений. При этом за врещью оптических методов, в частности мя .измерения состоние исследуемой диск технике определения. размеров и кон- персной среды может существенно изцентраций аэрозольных частиц путем мениться , что приведет к неоднозначизмереиия иидикатрисы рассеяния дис- ности результатов измерений,персной.среды. Наиболее близким по техническойИзвестно устройство для измерения сущности к изобретению является уст мндикатрис рассеяния, содержащеероиство для измерения индикатрис рас-, неподвйжный осветитель, фотоприемник, сеяния дисперсных сред, содержащее поворэчивающийСя синхронно с враще- . осветитель, установленную за ним опиием образца по окружности, центр тическую систему Формирования скани-Ь которой совпадает с центром образца, рующего светового луча с датчиком усилитель и регистрирующее устрой-угла поворота, облучающую исследуемую ство, дисперсную среду под различными углаНедостатком его является невысо- ми в Фиксированной точке, Фотоприемкая скорость поворота фотоприемника ник, соединенный с регистратором.(71) Казанский авиационный институт им,Д.Н,Туполева. (72) Р,Р,Акишев., Г.И.Ильин и В,Е.Польский.(56) Авторское свидетельство СССР .И 12091, кл. а.01 0 15/00 1967.Авторское свидетельство СССР У 808867, кл, 0 01 Л 1/34, 1981, (54).(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДИКДТРИС РАССЕЯНИЯ дисперсных србд, .содержащее осветитель, установленную за ним оптическую систе-му Формирования сканирующего лучас датчиком угла поворота, обеспечи" Вающую облучение дисперсной среды 2в Фиксированной точке под различными углами, Фотоприемник и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены щелевая диаФрагма и дополнительный фотоприемник, установленные последовательно, и измеритель отношения сигналов, причем щелевая диафрагма и дополнительный Фотоприемник расположены на оптической оси, перпендикулярной плоскости облучения исследуемой дисперсной среды и проходящей через выбранную Фиксированную точку, направление щели диафрагмы параллельно оптической оси основного фотопри-емника, а выходы обоих Фотоприемников соединены с входами измерителя отношений, соединенного с регистратором.1088469 4параллельно оптической Ьси основногофотоприемника 1,.Устройство работает следующим образом. Излучение осветителя 1 поступает на оптическую систему формирования 2, с которой направляется вдисперсную среду 3. Излучение, рассеянное средой в плоскости облучения,воспринимается фотоприемником 4. Излучение, рассеянное в направлении,перпендикулярном плоскости облучения,пройдя щелевую диафрагму 5, принима"ется Фотоприемником 6. Электрическиесигналы с выходов блоков М и 6 поступают на измеритель отношения 7 идалее - на вход регистратора 8. Надругой вход регистратора подаетсясигнал с датчика угла поворота луча 9.Для определения светового потокана входе Фотоприемника ч используетсяследующее выражениеФ- ,- 4 и 8(х) х,. вхп(. К недостаткам устройства относится погрешность измерений, связаннаяс тем, что оптическая плотность исследуемой дисперсной среды для различных 5направлений может быть различной, Кро"ме того, рассеянный поток света, поступающий в фотоприемник при разныхуглах облучения, пропорционален визируемому объему, который образуетсяпри пересечении пучка осветителя иполя зрения приемника. Величина визируемого объема для разных углов визирования будет различной, а именно обратно пропорциональной синусу угла ви.5зирования. Ошибки измерения этогоугла повлекут за собой дополнительную погрешность измерений индикатрисы рассеяния.Целью изобретения является повышение точности измерения индикатрисырассеяния,Это достигается тем, что в устроиство для измерения индикатрис рассеяния дисперсных сред введены щепевая диафрагма и дополнительный Фото"приемник, установленные последовательно, и измеритель отношения сиг"налов, причем щелевая диафрагма идополнительный Фотоприемник распо" 30лагаются на оптической оси, перпендикулярной плоскостй облучения исследуемой дисперсной среды и проходя-щей через выбранную Фиксированнуюточку, направление щели диаФрагмыпараллельно оптической оси основногоФотоприемника, а выходы обоих Фотоприемников соединены с входами измерителя отношений, соединенногорегистратором. 40На Фиг. 1 представлено устройстводля измерения индикатрис рассеяниядисперсных сред; на Фиг. 2 - Форми"рование визируемого объема.Устройство содержит осветитель 1,45оптическую систему 2 Формированиясканирующего луча, исследуемую дисперсную среду, основной Фотоприемник4, щелевую диафрагму 5, дополнительный Фотоприемник.6, измеритель отношения 7, регистратор 8, датчик углаповорота 9. Щелевая диафрагма 5 идополнительный Фотоприемник 6 установлены на оси, перпендикулярнойплоскости облучения среды (плоскостих-у) и проходящей через Фиксированную точку пересечения зондирующих лучей, а направление щели диафрагмы 5 где Р " мощность излучения осветиотеля8 - площадь объектива приемника,Т(х ),Т(х,) - прозрачность среды от излучателя до центра визируемого объема и от центраобъема до Фотоприемника, соответственно:Т(х). = ехр(- М х),Т(х ) ф ехр(- С( х),К " показатель ослабления среды,х - расстояние от облучателя доцентра визируемого объема;х" расстояние от .центра визируемого объема до Фотоприемника,( - объемный показатель рассеяния,1(ф - индикатриса рассеяния внаправлении Ц7 , - визируемый объем при ( = 90градусов,8(хо 1 - сечение пучка осветителя вцентре визируемого объема,При изменении угла 1 меняетсяи величина Т(х), так как значения .х могут отличаться для различныхнаправлений. Лля устранения этой погрешности и введен дополнительныйФотоприемник на оси, перпендикулярной плоскости облучения исследуемой дисперсной среды и проходящей через Фиксированную точку пересечения лучей, При этом для отношения световых потоков на Фотоприемниках справедливо выражениеЖ 8 Т( (хф ) 1 Щ) Чу ф х 2 з 1 п 9ЯТ (х) 1(Р) Ч х 1 зз.п с2опричем= сопвс(ч) = 90 , соот-,ветственно и (1) и 7 р такжепостоянны, откудаФ,т.(ф =зп( КФгде К = сопзс). Очевидно, что толь.ко. в положении ( = 90 будет обеспечиваться постоянное значение х 6)Таким образом, введение дополни"тельного Фотоприемника и установкаего на оси, перйендикулярной, плоскости облуцения исследуемой средыи проходящей через точку пересечения зондирующих лучей, позволяетустранить погрешность измерений, оп.ределяемую неравномерностью оптической плотности среды для разныхуглов.Введение щелевой диаФрагмы и . дополнительного Фотоприемника, атакже измерителя отношений позволяет устранить погрешность измерений индикатрисы рассеяния, связанную с неточностью измерения угла визирования.Как видно из (1) для определения ) по измеренной величине по" тока ф необходимо измерить угол Цчтобы учесть изменение визируемого объема. Погрешность измерения угла будет непосредственно отражаться (особенно сильно для углов вблизи 0и 180 градусов на результате измерений индикатрисы рассеяния.В отсутствие щелевой диаФрагмы визируемый объем дополнительного Фотоприемника постоянен и не зависит от угла, Установим перед до" полнительным приемником щелевую ди аФрагму так, цтобы направление щели было параллельно оптической оси основного приемника. Тогда поток на входе дополнительного Фотоприемника будет зависеть от угла ( по закону12 И зпС10 Для доказательства рассмотримФиг,2, на которой обозначено: МЯ.К -пучок осветителя," 1 Л 47 Т - щель.диаф"рагмы, (Р " угол между осью пучка инаправлением щели, й - диаметр пучка 15 излуцения, Ь - ширина щели, С помо"щью треугольника АВЕ легко показать,что площадь параллелограмма АВС 0ПоЯ С 1-т - =. -- , где площадь 20з 1 п( з хп СЗд о соответствует углу ( = 90,Тогда при установке щелевой диафрагмы световой поток на входе дополнительного Фотоприемника с точностьюдо постоянного множителя пропорционален потоку в отсутствие щели и отношению площади параллелограмма кплощади чувствительной площадки Фотоприемника (или площади объективав более общем случае)8ф К филиСЦ 1 2 АР= К ев )М й юпСгде К 1, К = сопз(с)40Сигнал на выходе измерителя отношения (Ф/Р) не будет зависетьот зп . Поэтому погрешность измерения индикатрисы рассеяния, обусловленная ошибкой измерения угла 45 визирования С , будет устранена стоцностью, какую может обеспечитьизмеритель отношения,Введение дополнительного Фотопри. емника автоматически устранило еще 50 одну составляющую погрешности измерений - нестабильность излученияосветителя во времени;1988469 иэд А,КРаэмМВ еа а аееееаа ееаечеефе е фее ее ее ака ВНИИПИ К щеевееаа щаещщщаещщ ееащщещееещщщеееещщщеащещащщщщщщмаефмцещЕМещаа щее егещеаПроизводственно-издательский комбимат "Натеит", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 еащщ ещщщщееюе Филипповаеааееееаее твенного комит 113035, Иоскв о нзобуетвюм35, Рауюскаи еткрмтиам при