Оптико-электронный способ измерения размеров и концентрации дисперсных частиц и устройство для его осуществления (его варианты)

.ф 9.НИЯ ф АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) С.М. Коломиец и В,В. Смирнов (71) Институт экспериментальной метеорологии(54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ ( ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1, Оптико-электронный способизмерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включанзпий освещение потока частиц в измерительном объеме двумя световыми пучками и ре.генерацию импульсов рассеянного света с последующим их анализом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения концентраций, формируют световые пучки с поперечным сечением в измерительном объеме в виде полуколец с отношением ширины полукольца к его среднему диаметру, не превышающим 0,1, располагают световые пучки один за другим по ходу потока частиц или смещают их относительно друг дру га в направлении, перпендикулярном потоку частицна расстояние не мень 1шее диаметра полуколец, а поток частиц направляют перпендикулярно.диаметру голуколец.1173265 ТИЦ е 2. Оптико-электронное устройство для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включающее оптически связанные осветитель, светоделительную систему, объектив и приемо-анализирующий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что светоделительная система выполнена в виде последовательно установленных аксикона с преломляющим углом, не менее ,чем в 10 раз превосходящим угол расхождения пучка света, и составной призмы, в которой плоскопараллельнаяпластина по плоскости, перпендику" лярной параллельным поверхностям, сочленена с призмой Дове, причем призма установлена вдоль оптической оси, а граница сочленения составной призмы на торце, обращенном к аксикону, расположена на оси и перпендикулярна направлению потока частиц. Изобретение относится к. контрольно-измерительной технике и может найти применение при определении характеристик дисперсных систем в химической промьппленности, метеорологии, медицине, при контроле загрязнений газов и жидкостей.Целью изобретения является расширение диапазона измерения концентраций. 10На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - вид поперечного сечения пучков в потоке частиц, когда пучки размещены друг под другом; на фиг. 3 - вид попереч- ц ного сечения пучка, когда пучки сдвинуты один относительно другого поперек потока.Устройство содержит источник света 1, формирующий пучок света с малойО расходимостью, например одномодовый лазер, светоделительную систему 2, включающую аксикон 3 с преломляющим углом, не менее чем в 10 раз превышающим угол расходимости пучка 25 света, плоскопараллельную пластину 4, которая по плоскости, перпендикуляр- ной параллельным поверхностям, сочленена с преломляющим элементом 5 3. Оптико-электронное устройство для измерения размеров и концентрации дисперсных частиц, включающее оптически связанные осветитель, светоделительную систему, объектив и приемно-анализирующий блок, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что светоделительная система выполнена в виде последовательно установленных аксикона с преломляющим углом, не менее чем в 10 раэ превосходящим угол расхождения пучка света, и составной . призмы, в которой плоскопараллельная пластина по плоскости, перпендикулярной параллельным поверхностям, сочленена с оптическим клином, преломляющий угол которого выбран не меньшим преломляющего угла аксикона, причем преломляющее ребро клина параллельно направлению потока час 2( призмой Дове или оптическим клином)Объектив 6 фокусирует прошедшие пучки в поток частиц, направление которого показано стрелкой 7. На пути нерассеянного светового потока установлена светоловушка 8, а на пути рассеянного под заданным углом света - приемно-анализирующая аппаратура 9, включающая фотоприемник 10 и электронный анализатор 1, Граница сочленения плоскояараллельной пластины 4 с преломляющим элементом 5 прямолинейна, проходит через оптическую ось, обусловленную осветите.лем 1, аксиконом 3, объективом 6, и перпендикулярна направлению потока дисперсных частиц 7, Освещающиеся пучки в месте анализа частиц в своем сечении приобретают вид полуколец ( фиг.2 и 3). В том случае, когда в качестве преломляющего элемента 5 служит призма Дове, полукольца размещены друг под другом фиг,2), Когда используется оптический клин с преломляющим ребром, параллельным потоку 7 частиц, полукольца смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном потокучастицфиг.3), не менее чем на диаметр полукольца.Устройство работает следующим образом.Пучок света от источника 1 падает на аксикон 3, на выходе которого образуется конический пучок с углом 5 раствора, 2 О. Излучение, прошедшее через верхнюю половину аксикона, проходит через преломляющий элемент 5,вторая же половина пучка проходит через плоскопараллельную пластину 4, О Таким образом, из исходного. пучка формируется два пучка, каждый из которых полуконический, поскольку на преломляющий элемент 5 и пластину .4 попадает только соответствующая15 половина поперечного сечения пучка. Затем оба пучка объективом 6 фокусируются в поток частиц в счетный объем прибора. При этом в фокальной плоскости объектива 6 каждый пучок 20 имеет в поперечном сечении вид полукольца. Линия максимальной интенсивности в каждом полукольце имеет вид полуокружности с центром, совпадающим с центром полукольца. 25Частицы, пролетая два пучка све" та, имеющих вид полуколец, дают засветку фотоприемника в виде идентичных импульсов. По амплитуде импульсов судят о размерах частиц, по 30 количеству импульсов определяют концентрацию частиц.Аксикон с преломляющим углом, в 10 раз превосходящим угол расхождения пучка света источника, позволяет получить малую вероятность прохождения частицы на краю освещенной зоны, поэтому ширина полукольца и по среднему диаметру не превьппает 0,1. В том случае, когда граница сочлене- щ 0 ния плоскопараллельной пластины с преломпяющим элементом проходит через оптическую ось, удается получить полукольца разных размеров и интенсивности. Ориентация границы сочленения плоскопараллельной пластины с преломляющим элементом перпендикулярно потоку позволяет разместить освещающие пучки в потоке дисперсных частиц или один под одним, ипи смещенными относительно друг друга, но с выпуклостью полукольцевого освещения, направленного вдоль потока частиц.В том случае, когда преломляющий элемент выполнен в виде призмы Дове, конический пучок после аксикона 3 оборачивается на отражающей грани, благодаря чему после объектива 6 пучки размещаются один под другим, с выпуклостью освещенных пучков, направленной в одну сторону.Для полуколец, размещенных друг под другом, удается разместить их в непосредственной близости друг от друга, поэтому измерительный объем становится мал и удается проводить измерения при больших концентрациях частиц.В том случае, когда преломляющий элемент выполнен в виде оптического клина, происходит отклонение освещающего пучка, имеющего в сечении вид полукольца в направлении, пер" пендикулярном потоку частиц. В этом случае каждая частица дает один импульс засветки. При таком размещении освещапппих пучков появляется возможность регистрировать частицы при их малых концентрациях, когда становится малой вероятность пересечения частиц освещенного объема.5042/41 Тираж 897 Подл ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д,исно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4