Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ССР1985.РАЗМЕЧАСТИЦ меряешения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(71) Институт экспериментальной метеорологии(56) Авторское свидетельство СУ 1122095, кл, 6 01 М 5/02,(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано в метеорологии,биологни.и др. отраслях для измерения размеров и концентрации взвешенныхчастиц. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений иувеличение верхнего предела измых концентраций за счет умень 80137768511 4 О 01 Б 15/02 фокусного расстояния объектива призаданном относительном отверстии этого объектива. Отклоняющие призмы расположены в несколько слоев, в. устройстве дополнительно введены неподвижные зеркала, число которых равно чис.лу слоев призм, а их расположение иугловые размеры обеспечивают заданную последовательность сканирования,причем число слоев и число призм вслое выбирается таким, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы поверхности объектива. Расположение отклоняющих призм в несколькослоев позволяет уменьшить световойдиаметр объектива, что и обусловливает повышение чувствительности измерений и повышение верхнего предела измеряемых концентраций. 1 з.п,ф-лы, 3 ил.1377681 1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть и спольз ов ано в мет еорологии, биологии, химической технологии, при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц.Цель изобретения - повышение чувствительности измерений и увеличение 10 верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения фокусного расстояния объектива при заданном относительном отверстии этого объектива. 15На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - узел устройства, вид в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования; на фиг. 3 - призма, аксонометрическая 20 проекция.Устройство содержит последовательно установленные осветитель 1 (формирующий световой пучок с некоторой расходимостью ,( 1), вращающееся многогранное зеркало 2 (для примера число граней и = 4), набор из И неподвижных зеркал 3 - 5, например, Б = 3, отклоняющие призмы 6 - 4, расположенные в 3 слоя по 3 шт., объектив 15 с фокусом в точке 1 б,которую потокисследуемых частиц пересекает перпендикулярно плоскости чер тежа, и приемно-анализирующий блок 17.Буквой А обозначена точка излома 35 вращающимся зеркалом оптической оси устройства. Угловой размер каждого неподвижного зеркала 3 - 5 относительно точки А в рассматриваемом случае одинаков и равен Ч" = 4 Т/М п, 40 где М - количество плоских зеркал; и - количество граней зеркала 2; угловой размер каждого слоя относительно точки А равен. Зеркала 3 - 5 развернуты одно относительно другого 45 в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, таким образом, что каждое из зеркал оптически связывает точку А с одним из слоев призм: 3 - слой призм 6 - 8 4 Ф 50 слой призм 9 - 11, 5 - слой призм 12 - 14. Соответствующие углы разворота зеркал 3 и 5 относительно зеркала 4 равны (3, и , (фиг 2).Соответствующие углы, разворота зеркал 3 и 5 относительно зеркала.4 равны о, и е, (фиг.1) и обеспечивают заданную последовательность сканирования. Каждая призма 6 - 14 имеет преломляющий угол б, в плоскости сканирования и б в перпендикулярной ей плоскости (фиг.3), причем эти углы таковы, что соответствующие углы отклонений светового пучка равны по величине и противоположны по знаку углу, образованному в указанных плоскостях оптической осью объектива с . прямой, проходящей через центр каждой призмы и центр соответствующего неподвижного зеркала.Устройство работает следующим образом.Световой пучок от осветителя 1 попадает на зеркало 2. При повороте зеркала на угол 2 Т/и пучок поворачивается на угол 4 Т/и и последовательно попадает на неподвижные зеркала 5,4,3 (реально п 8). При попадании пучка на зеркало 5 отраженный от этого зеркала пучок последовательно попадает на призмы 12,13 и 14,причем пучок, проходящий через центр любой призмы, выходит иэ призмы параллельно оптической оси объектива 15 (линейный размер каждой призмы в направлении сканирования как минимум вдвое превосходит диаметр светового пучка).Световой пучок, проходящий через края каждой призмы, выходит из нее под углом + Я /2 к оптической оси объектива в плоскости сканирования, причемЯ = ( /К, где К - число призм вслое. В фокальной области 16 объектива 15 с фокусным расстоянием Г линейный размер зоны сканирования и Г,причем пучок перемещается в этих пределах по одной и той же траектории(прямой), проходя через любую иэпризм. Аналогичная картина имеет мес"то и при перемещении пучка по неподвижным зеркалам 4,3. При этом отраженный от зеркал пучок проходит через соответствующие слои призм, но вфокальной области 16 перемещается по той же прямой, что и при отраженииот зеркала 5. Для пучка с расходимостью 11 диаметр фокального пятнаГ; т.е. относительная амплитуда ска"Янир ов анияИмпульсы рассеянного частицамисвета (каждая частица дает не одинимпульс, а панку импульсов) собираются приемно-анализирующим блоком 17.Таким образом, в данном устройстве по сравнению с устройством, в ко 1377 Ь 81тором то же количество призм расположено в один слой, без уменьшения относительного отверстия объектива световой диаметр объектива уменьшается5 в несколько раз, соответственно во столько же раз уменьшается фокусное расстояние объектива и диаметр светового пучка в фокальной плоскости, Этим обусловлено повышение чувстви О тельности измерения, поскольку она обратно пропорциональна квадрату диаметра светового пучка, аналогично возрастает и верхний предел измеряемых концентраций. 15 Формула иэ обретения 1. Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, 2 О содержащее последовательно расположенные по оптической оси устройства осветитель, вращающееся многогранное зеркало, отклоняющие призмы, объектив, а также приемно-анализирующий 25 блок, причем отклоняющие призмы расположены в плоскости сканирования, оптическая ось приемно-анализирующего блока и объектива перпендикулярны друг другу и пересекаются в фокусе объектива, а призмы своими основаниями обращены к оптической оси устройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений и увеличения верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения фокусного расстояния объектива при заданном относительном отверстии этого объектива, в него введен набор неподвижныхзеркал, расположенный между вращающимся зеркалом и отклоняющими призмами, которые расположены в несколькослоев, параллельных между собой и лежащих в плоскости, перпендикулярнойоптической оси объектива, количествонеподвижных зеркал равно количествуслоев призм, каждое зеркало установлено так, что оптически .связываетвращающееся зеркало и соответствующий слой призм, а угловой размер каждого зеркала в направлении сканирования относительно точки излома вращающимся зеркалом оптической оси устройства равен угловому размеру соответствующего слоя призм в том же направлении относительно той же точки, приэтом каждая призма выполнена с угламн отклонения светового пучка вплоскости сканирования и перпендикулярной ей плоскости равными по величине и противоположными по знаку углам, образованным в указанных плоскостях оптической осью объектива спрямой, проходящей через центр каждойпризмы и центр оптически связанногос ней неподвижного зеркала.г 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что количество слоев призм и число призм в слое выбирается таким, чтобы разность суммарной площади целых призм, вписанных в площадь объектива, и площади объектива была минимальной.