Способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц и устройство для его осуществления

9) (1) 41 А РЕСПУБЛИК 151) 4 С О 1 й 15/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 24-25 Бюл. В 35экспериментальной мет гфЪ4 УСОЮЗ СОВЕТСКИХР ,"фСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 807145, кл, С 01 й 15/02, 1981.Авторское свидетельство СССРУ 857789, кл. С 01 й 15/02, 1981,Авторское свидетельство СССРР 857812, кл, С 01 й 21/85, 1981.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ИКОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к изменениям размеров и концентрации взвешенных частиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической технологии и при контроле загрязнений окружающей среды, Цельизобретения - повышение точности измерений за счет снижения погрешносгтей, связанных с влиянием неоднородности освещающего пучка и виньетирования в приемной оптическои системе. Сущность изобретения заключается в том, что поток взвешенных частиц освещают перпендикулярно направлению потока коллимированным световым пучком с негауссовым профилем интенсивности по его сечению, Рассеянный свет преобразуют в электрические импульсы с помощью фотоприемника, которые дифференцируют и сравнивают амплитуду каждого импульса с экстремумом его производной, а для регистрации отбирают только те импульсы для которых отношение амплитуды импульса к экстремуму его производнойл0 удовлетворяет условию 0й(1-2 сГ) где д - максимально допустимая погрешность изменения размеров частиц; А - константа, учитывающая степень отличия освещающего пучка света от Гауссова, За счет селекции импульсов по указанному критерию из анализа исключаются частицы, пересекающие рабочий объем вне зоны с допустимой неоднородностью светового поля, что позволяет повысить точность измерений, 2 с,п. 1 з,п, ф-лы, 2 ил.11 зобретецие относится к измериТ .Л Ь Ц ОИ Т Е Х НИ К Е В Ч с С Т Ц 0 .: Т И К И З М -рению размеров и концентрации взвешенных частиц, и может использовать,) ся в метеорологии, биологии, химической технологии и при контроле окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц микроЕных и субмикронных рамеров, 1011 еЛь изобретения - повышение точности измерений за счет снижения погрешностей, связанных с влиянием нео,ццородностей освещающего пучка ивиньетирования в приемной оптической системе,Н 11 фиг, 1 приведена блок-схемаустройства, реализую 1 его предлагаемыйспособ, на фиг, 2 - функциональнаясхема блока сравнения-коммутации.Устройство содержит источник 1света, объективы 2 и 3, диафрагмуфотоцриемцик 5, селектор 6 импульсов,включающий диффереццирующий усилитель 7, блок 8 сравнения-коммутациии регистрирующее устройство 9 (амплитудный ана)еизатор), Г)лок 8 состо -20 ит из двух оцеративно-запоминающихустройств 10 и 11, двух компараторов12 и 13, блока 4 совпадений, аналогового ключа 15 и источника 16 опорного напряжения, Способ осуществляют следующим обколлимированным световым пучком сцегауссовым профилем интенсивностицо его сечению, Рассеянный частицамисвет преобразуют в электрические им в 10пульсы с помощью фотоприемника, ОпТИЧЕСКИ СВ 513 с 1 НН 01 О С ОСБЕЩ 1 ЮШИМ ПУЧ -ком света, Полученные электрическиеимпульсы дифференцируют и сравнивают амплитуду каждого импульса с экстре),мумом его производнои, а для регистрации отбирают только импульсы, у которых отношение амплитуды импульс.а к экстремуму его производной Ц удовЛЕТЕЗОРЯЕТ У СЛОВИЮ 50(1) О д (1 - 2 Л где С- максимально допустимая ете 1.сительцая погрешность е.ере -НИ 51 РаЗМЕРОЕ 1 ЧсэеИЦС - КОНСТаНТаУЧИТЫ 1 аК)щс 1 я С ТЕ пене Отличия поперчцого 1 ре) филя интенсивности освещаю -щего пучк От гауссовос,разом,Поток взвешенных частиц освещают 8 б перпендикулярно направлению потока Устройство работает следующим Образом,Свет от источника 1 проходит через объектив 2 и пронизывает рабочийобъем прибора, Рассеянный частицамисвет через ебъектив 3 и диафрагму 4поступает на фотоприемник 5. Сигналс выхода фотоприемника 5 поступаетна селектор 6 импульсов, где подается на вход диффереццирующего усили -теля 7 с коэффициентом усиления 0 ина вход блока 8, т,ена вход устройства 10 и первый вход компаратора13, Устройство 10 запоминает амплитуду выходного сигнала фотоприемника5 и передает напряжение, равное амплитуде сигнала, на первые входы аналогового ключа 15 и компаратора 12,Дифференцирующий усилитель 7 дифференцирует входной сигнал, усиливаетполученную производную в 1) раз и передает на вход устройства 11, кото -рое запоминает амплитуду усиленнойпроизводе 1 ой и передает напряжение,равное указанной амплитуде, на второйвход компаратора 12, В тот момент,когда уровень входного сигнала напервом входе превысит опорное напряжение, поданное на второй вход компаратора 13, последний срабатывает иего выходное напряжение поступает цапервый вход блока 14 совпадений, Компаратор 12 сравнивает выходное напряжение устройства 10, равное амплитудевходного сигнала, с выходным напряжением устройства 11, равным амплитудеусиленной в 1 раз производной вхоееноео сигнала, Если сигнал с выхода устройства 10 окажется больше сигнала свыхода устройства 11, то на выходекомпаратора 12 появляется сигнал,что приводит к появлению сигнала навыходе блока 14 совпадений и открытиюаналогового ключа 15, т,е. импульсдля которого 0 оказывается больше заданного, регистрируется.Способ и устройство для измеренияразмеров и концентрации взвешенныхчастиц позволяют за счет сепекции им -пульсов по условию (1) исключить изанализа частицы, пересекающие рабочий (счетный) объем вне зоны с допустимой неоднородностью светового поля,т,е, одновременно уменьшить погрешности определения функции распределения взвешенных частиц по размерам,связанные с влиянием как неоднород -ности интенсивности в освещающем пуч 13341ке, так и виньетированием в приемнойоптической системе,формула и з о б р е т е и и я1, Способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц пучком света перпендикулярно их движению, селекцию и регистрацию импульсов света, рассеянного отдельными частицами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения погрешностей, вызванных неоднородностью освещающего пучка света и виньетирования в приемной оптической системе, частицы освещают осесимметричным пучком света с негауссовым поперечным профилем интенсивности и отбирают только те импульсы, для которых отношение 0 амплитуды импульса к экстремуму ее производной по времени удовлетворяетусловию0А (1 - 2 д)где сГ - максимально допустимая относительная погрешность измерения размеров частиц;А - степень отличия поперечногопрофиля интенсивности освещающего пучка от гауссового,2. Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, содержащее источник света, оптически сопряженный с ним фотоприемник, выход которого через селектор импульсов соединен с регистр;.тором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что селектор импульсов выполнен в виде бло -ка сравнения-коммутации и дпфферен 5цирующего усилителя с коэффициентомусиления, равным Я, выход которогосоединен с вторым входом блока сравнения-коммутации, выход которого со 1 р единен с выходом селектора импульсов, а первый вход которого соединенс входом дифференцирующего усилителяи входом селектора импульсов3, Устройство по и. 2, о т л и15 ч а ю-,щ е е с я тем, что блок сравнения-коммутации содержит первое ивторое оперативные запоминающие устройства, первый и второй компараторы,блок совпадений, аналоговый ключ и20 источник опорного напряжения, причемпервый вход блока сравнения-коммутации соединен с входом первого оперативного запоминающего устройства ипервым входом второго компаратора,25 второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения,а выход - с вторым входом блока совпадений, первый вход которого соеди -нен с выходом первого компаратора,30 а выход - с вторым входом аналогового ключа, выход которого соединенс выходом блока сравнения-коммутации,а первый вход - с выходом первогооперативного запоминающего устройст 35 ва и первым входом первого компаратора, второй вход которого через второе оперативное запоминающее устройство соединен с вторым входом блокасравнения-коммутации,