Способ определения характеристик дисперсных сред

/Оо, С Оз и 1/1 Ь 5 С О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 1 М ИЗОБРЕТЕ ИСА ЛЬСТ(46) 15 (21) 39 (22) 09 (71) Ин АН СССР (72) В. Н.И.Ваг ценко 03.93.6594/2512.85 юл. Ю ики атмосферы СО итут о А;В.Ивонин,оровой и В.А,Д Демин А.Г(56) Научные труды ВНИИОФфические методы и аппараняемая в физических исслИ.: 1976, с, 35-39.ТЬоврзоп В.З. ес.а 1.оГ Ьо 1 оягаа гесЬп 1 рез Гз 1 ге апа 1 уз 1 з, Арр 1. ОрГу. 6, В 3, р. 59-526. рр 11 сагхопг рагг 1 с 1 е(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИ ТИК ДИСПЕРСНЫХ СРЕД(57) Изобретение относится к атмосферной оптике и касается полученияинформации о геометрических и пространственных параметрах дисперсныхсред. Целью изобретения является рааирение диапазона измеряемых параметров дисперсных сред, Для определения характеристик дисперсных средформируют спектр пространственныхчастот пропускания голограммы, измеряют характерные масштабы двух вложенных концентрических картин в полученном спектре. Характерные масвтбы позволяют получить интегральныехарактеристики дисперсной среды безвосстановления голографического иэоражения. 1 ил.Изобретение относится к атмосферной оптике ц касается получения информации а геометрических и пространствеццьм параметрах дисперсных сред.5Цель изобретения - расширение диа"паэоца измеряемых параметров дисперсных сред.Прн получении пространственногоспектра, например, при фокусировке 1 Опучка излучения, прошедшего голограмму Фраунгофера дисперсной среды, распределение интенсивности в фокальнойплоскости фокусирующей линзы состоитиз двух вложенных концентрическихкартин с характерными радиусами г и1г 2, Радиус внутренней картины г свя 1эан со средним расстоянием между микрочастицами и голограммой на этаперегистрации 2, а радиус внешнейкартины г связан со средним размероммикрочастиц дср .В случае полидисперсной средывнешняя картина формируется наложением от монодисперсных фракций раэныл размеров. Поэтому распределениеэнергии г(г) во второй картине в круге радиусом г идентично распределе 2нию микрочастиц по размерам Г(д) сУЧЕТОМ СООТНОШЕНИЯ д,р И Г 2. 30Параметры внутренней картины определяются кольцами Френеля, зарегистрированными на голограмме. КольцаФренеля образованы интерференциейОпорной йолны и сферической волны От 35каждой частицы на этапе записи голограммы. Параметры колец Френеля зависят только от,1 и 2. Параметры внешней картины ОЬределяются тенями частиц и спеклами, зарегистрированными 4 Она голограмме. 11 оследние так же, каки тени имеют размер частиц. При этомспекл-структуру формируют нсе части"цы среды, а четкие, не разбитые наспеклы кольца Френеля - только час 5тицы, отстоящие на достаточном расстоянии от соседних частиц. Таким образом, соотношение числа четких колец Френеля и частиц спекл-структуры, а следовагепьно, соотношениеэнергий, заключенных в пределах характерных радиусов перной и второй картин, однозначно характеризует концентрацию дисперсной среды. Построив калибровочный график зависимости концентраций п = п(Е,/Е ) от соотношения энергий в первой й второй картинах, определяют объемную концентрацию микрочастиц,Известно, чт контраст восстановленного изображсцця микрочастццы Кзависит от 7 коциецтраццц и ц размера микрочастиць 1 с 1, Построив калибровочные графики К=К(2,1,р,п) и поописанной ранее методике вычисляяи, 7., и д , определяют средний коне ср ср 1траст действительного иэображениямикрочастиц дисперсцой среды, которое может быть восстановлено с даннойголограммы. Таким образом, получаютинтегральный количествеццый критерийкачества голограммы дисперсной среды.Величина фотометрируемого участкаголограммы и требуемое разрешениефотометрирования при измерении распределения почернеция голограммы оп-,ределяются диапазоном размеров частиц, о которых требуется получить информацию, Разрешение Аотометрированиядолжно быть на порядок выше минимальных размеров частиц среды, а размерыфотометрируемого участка должны бытьпо крайней мере ца порядок большемаксимальных размеров частиц среды.Средний размер и распределение поразмерам микрочастнц среды могут бытьопределены также и непосредственноиэ пространственной функции интенсивности.П р и м е р. Производят голографическую регистрацию дисперсной среды.Для этого излучение импульсного лазера, например рубинового, пропускают через телескопическую систему,чтобы сформировать параллельный пучок излучения требуемого диаметра.Полученный пучок излучения посыпаютчерез исследуемую среду на фатопластину, например, "Иикрат ЛОИ", закрепленную в держателе из .комплектаУИГ. Энергию импульса выбирают всоответствии с площадью поперечногосечения пучка излучения и чувствительностью фотопластинки. Затем обычным способом производят химико-фотографическую обработку фотопластинки,Способ поясняется чертежом.На плите установки УИГпри помощи комплекта держателей УИГустанавливают лазер 1 (например ЛГ),телескопическую систему 2, полученнуюголограмму 3, полупрозрачное зеркало 4, действительное изображениесреды 5, микроскоп 6 (например горизонтальный из комплекта ОСК), линзу 7, ФЭУ 8. Поперечные размеры ны 1340313ходцо 11 линзы телескопической системы 2, полупрозрачного зеркала 4, линзы 7 должны быть больше размеров засвеченной области голограммы 3.5Излучение лазера 1, пройдя телескопическую систему 2 и сформировавшись в параллельный пучок, проходит через голограмму 3, установленную перпендикулярно оси пучка. Излучение, 10 прошедшее через голограмму 3, при помощи полупрозрачного зеркала 4 делится на две части, Излучение, прошедшее через зеркало 4, формирует действительное иэображение дисперсной среды 5Перемещая микроскоп 6 в трек взаимно ортогональных направлениях, осуществляют фокусировку на иэображения индивидуальных частиц в изображении дисперсной среды 5 и измеряют их размеры, координаты, определяют их форму. Полученную информацию усредняют и получают интегральные характеристики среды.Излучение, отраженное от полупроэ рачного зеркала 4, фокусируют при помощи линзы 7. В фокальцой плоскости 9 помещают входное окно ФЭУ 8 с мдлым входнгс Отверстием, Высокое напряжение (порядка 1,5 кй) подают на ФЭУ с источника питдния 10, вь 1 код;Ой сигнал ФЭУ регистрируот при помощи милливольтметра 11.При помощи ФЭУ 8милливольтметрв 11 измеряют характерные масштабы По формулам Е р = с 1 (0,610 Е/г, ) ; а= 1,22 К/г,40 определяют средний размер 11 ср исреднее "расстояние Е, до частиц ЛИКОПОДИЯ (с - ДЛИНа ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕ ния лазера 1).Измерение Е и Е производят сле 2дующим образом. Внешняя картина предстввляет собой картину Эйри. При помощи ФЭУ 8 и милливольтметра 11 из" 50 меряют энергию, содержащуюся в первом кольце картины Эйри (в безразмерных единицах), и по известным соОтношениям определяют энергию, содерзщщуюся в центральной части картины Эйри (внутри круга радиусом г), т.е. Е. Измеряя интегральную энергию в круге радиусом г и вычитая кз нее Е,г, получают Е,. По калибровочгсому грдф 1 ку п = и (с 7, ) Опрс -7 целнют коццецтрлцию частиц срсп.Прц помощи ФЭУ 8 ц ми 17 иво 7 ьтмстрд 11 измеряют рдс 1 редслс цис зцергцц в пределах круга радиусом г , При даццом измерении входцое окно ФЭУ 8 должно иметь размеры болг.юцс, чем щирицд колец вцутрсццсй картины длн того, чтобы устранить се влияние на измеряемое расп 1 едс,ссццс.По кдлиброво ному графику К = К (и, Хср, 3, ) опредсцяют срсдций консртраст голографического изображения дисперсцой среды 5.С поОцью описанного способа произведсво определение пдрдметроц моцодисперсцого ансамбля чдгтцц ц кос- дин, Точцсзсть О 11 аде 1 н 1 дрдметров среды Орелецнстсн тоостья определения г, г, Е:; . Б огпссывдемом случае прц цспсд 1 ьз дци 1 1У 8 ц иилливольтметрд погрс гнОсть состдвпнст 2,57,По сравнениюпрстст 11 Ом предложенный способмоет с 71 сдуюьН 11 прсмун 1 ествд: рдсг црн 11:. с н ддпдз он д - 71 Г 1 ЫХ 11"1.ГВ г, с. д.зс 1 детиц цс следус н х ццсцсрс цгь с сд; увслич1 ссн во.тцм. 11 р с Р 1 Ос сЦСС 1 Ес чЕГН Х Д 11 С 1: Р.ГК СРД УПсН 1ЕтСН 1 Г ОЦ СС ПОЛ сСЦН И Г. 1, Г.Ь сХхдактер 17 н,;7 сс г ь". с,рс,, 1, тИГастСН ВОЭМС. с, СтЬ ПОЛУЧСця ц;1-.тЕГрдЛЬцЬГХ ядрК с Г 1 Ст 1 К;11 СЕрСЧОй среды бсз вссстдцовлсцнссграфического изобрдже 1 ин; дост .гдетсн возможность получсция ицтегрдльной ицформдции о дисперсной среде с голограмм, с которых по тем илц иьцп причинам восстдногсцть изобр жен 11 с Обычным способом цс уддстся; досгигается Воэможность 011 рс "1 с 71 е 1 И 1 я среди сГО кон траста гологрдф:чсс.кого 11. обрджегия ,цисперсцой среды, готорое может быть восстановлено с цдццой г ООгра.сыкак критерия ее кд 1 сс.твд; це исключается при цеобходисчостц восстановление Голографического цзобрджсц 11 Я Дцс персной среды Обычным способом и получение информлциц Об индивидуальных микрочастицах.Формула и э обр ет енияСпособ определения характеристик дисперсных сред, включающий голографическую регистрдцию дисгерсцой114 П 313 Составитель В.АджалоТехред А.Кравчук ректор М,Пож дактор А.Б г,Тираж НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 35, Москва, Ж, Раущская наб. 1130 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 средь и иросефппапе гологр;мчч пу-ком когерентного излучения, о т л нч а ющи йс я тем, что, с цельюрасширения диапазона определяемьхпараметров дисперсных сред, формируют спектр пространственных частотпропускания голограммы, измеряют характерные масптабы двух вложенных коет 1)ес к к кртГ олр % хо ч в полученном спектре, цзеряют распрелепение энергии в пределах характерного масятаба одной из картин, измеряют энергии в прелелах масютабов обеих картин и по измеренным величинам определяют характеристики дисперсных сред.