Способ определения параметров дисперсных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 350 5 С 01 М 15/О ПИСАНИЕ ОБРЕ ВТОРСН СВИ ТЕЛЬСТВ атмосферыолитехнический. Копытин,ндин ПАРАМЕТРОВ труктурная щего спо-дисперсНа че схема ус соб опре ных частУстро лазер 1, кала тел стину 4, 6, анало (АЦП) 7 ватель теже изображен ройств й зерьную плаприемник ова тель оаналоговый 8, аналнаат разо- пектра(ЦАП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(53) 533.9(088.8)(56) Зуев В.Н Копытин Ю.Д.,Куэиковский А.В. Нелинейные оптические эффекты в аэрозолях. Новосибирск, Наука, 1980, с.184.Дьюпи У, Лазерная технологияи анализ материалов. М.; Мир, 1986,с.504.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в .частности к оптическим дистанционным методам контроля параметроввзвешенных дисперсных частиц,и может найти применение в плаэмохимической технологии. Цель изобретениясостоит в расширении информа 1 ивно.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к методам дистанционного оптического контроля параметров взвешен ных дисперсных частиц, и может найти применение, например, в плаэмохимической технологии.Цель изобретения состоит в распырении информативности эа счет дополнительного определения распределения частиц йо размерам. сти эа счет дополнительного определения распределения частиц по равмерам. Объем с дисперсными частицами зондируют пучком маломощноголазерного излучения. Излучение, отраженное частицами назад, оптическисмешивают с зондирующим измерением,регистрируют частотный спектр бие-ний, из которого находят распределение частиц по скоростям, затем одновременно с зондирующим лазернымизлучением счетный объем подвергают воздействию мощного лазерногоимпульса на длине волны, отличнойот длин волны зондирующего лазера.По изменению частотного спектрабиений отраженного зондирующего лазерного излучения определяют распределение частиц по размерам. Из-:менение допплеровского спектра биений возникает эа счет нелинейныхэффектов взаимодействия мощного лазерного измерения с дисперсныии частицами, в результате которого частицы приобретают дополнительную скоделения параметровиц.йство содержит эондипервое 2 и второеескопа, светоделителсветофильтр 5, фотГо-цифровой преобраз 150874мощный импульсный лазер 10, ЭВМ 11и исследуемый объем 12 (условно).Устройство работает следующимобразом.Излучение зондирующего лазера 1направляется в исследуемый объем12Отраженное от дисперсных частицизлучение, проходя резонатор лазера1, усиливается, отражается от све"тоделительной пластины 4, проходитчерез светофильтр 5 и попадает наФотоприемник 6. На Фотоприемник 6попадает также часть излучения непосредственно иэ резонатора лазера 1,Квадратичный Фотоприемник 6 регистрирует спектр частот биения интенсивности отраженного и зондирующего из-лучений. Сигнал Фотоприемника 6 запоминается в памяти АЦП 7, воспроизводится ЦАП 8, разлагается по частотам анализатором 9 спектра импуль"сов, анализируется на ЭВМ 11, Импульс мощного лазерного излученияна другой длине волны попадает висследуемую среду, сообщая частицамдополнительную скорость в направлении распространения луча. Спектрчастот биений интенсивности запоминается в блоке памяти АЦП 7, аизменение спектра частот биенийанализируется на ЗВМ 11.Физический механизм движениячастиц в оптическом поле мощноголуча основан наэффекте светового давления,35Выбор диапазона интенсивности1-10 МВт/см, воздействующего импульса лазерного излучения обусловлен.тем, что при меньших интенсивностяхзаметного изменения скорости не происходит, а при больших интенсивностях скорости частиц не зависит отнх размера.Интенсивность зондирующего излучения ограничена величиной 100 КВт/смф,45обусловленной тем, что при дальнейшем увеличении интенсивности про"исходит заметное воздействие иэлучения на частицы.Расшифровка допплеровских частотных спектров биений ведется с учетом того обстоятельства, что исходньй (невозмущенный) спектр уже, чемвозмущенный. Возможны два случая:частицы движутся навстречу и по направлению распространения лазерногоизлучения. В первом случае возмущенный спектр содержит частоты ниже,чем исходный (невозмущенный). Во 2 4втором случае возмущенный спектр вытягивается только в сторону больших частот, Для получения истинной функции распределения по скоростям производится операция вычитания иэ каждого значения скорости возмущенного спектра значения средней скорости невозмущенного ансамбля частиц еРазмер а, частиц, принадлежащих к -му размерному интервалу, определяется с помощью соотношеният 27 в шд+ 2а32 шиаш, Я Р4 К 41 р ш -егдединамическая вязкость6газовой среды;- волновое число воздействующего лазерного излучения;1 - интенсивность воздействующего лазерного излучения;" плотность вещества частицыш - комплексный показатель преломпения частиц;- длина волны зондирующеголазерного излучения;М, - частота, соответствующаямаксимуму невозмущенногоспектра биений;- частота в возмущенномспектре биений, соответствующая частицам ь-го раэ"мерного интервала.Число Я; частиц, копавших в 1-й размерный интервал, определяется иэсоотношенияЯЪт 1 йи тв,Ха1 -(а 7где Р(а;) - интерсивность излучения,отраженного частицами-го размерного интервала;л(а,.) - эфФективное сечение рассеяния назад на частице, принадлежащей к 1-муразмерному интервалу;7 - величина счетного объема;С, - аппаратурная постоянная, тФормула изобретенияСпособ определения параметров дисперсных частиц, включающий эонди рование исследуемого объема лазерным излучением с интенсивностью 1в пределах до 100 кВт/см, оптиче 1508742ское смещение отраженного назад ис-следуемыми дисперснимн частицами лазерного излучения с зондирующим лазерным излучением, регистрацию частотного допплеровского спектра биейий и определние по этому спектру распределения частиц по скоростям, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения информативности эа счет дополнительного определения распределения частиц по размерам, исследуемый объем дополнительно подвергают воздействию импульса лазерного излучения с интенсивностью 1, выбранной в пределах от 1 до 10 ИВт/рм на длине волны, отличной от длины волны 1, зондирующего лазерного излучения, регистрируют частотный спектр отразенного зондирующего излучения, определяют изменения в частотном спектре биений, возникшие в результате воздействия импульса лазерного излучения, из которых находят размеры а 1 и число 2 в . М., частиц, принадлеааших к д-му размерному интервалу, с помощью следующих соотношений а." т27 лс ш + 24 К Тш - 14 "е) 30- волновое число воздействующего лазерного излучения;- плотность вещества частицыФ- комплексный показательпреломления частицы; " частота, соответствующаямаксимуму невозмущенного спектра биений; - частота в возмущенномспектре биений, соответствующая частицам а-горазмерного интервалами - интенсивность излученияотравенного частицами-го размерного интервала;эффективное сечение рассеяния назад на частице,принадлеаащей к 1-му размерному интервалу; - величина счетного объема,вппаратурная постоянная.1508742 оста тель Р,ИвановИ.Дидык Редактор В.Трубченк ектор И.Иуска ехр и ГКНТ ССС кий комбинат Патентг. Уагород, ул. Гагарин ояэводстаенно адат Закаа 2818(ДСПВНИИПИ Государственно13303 Тираакомитета по изоб Москва, Ж, Ра Подписное тенинм я открытющ уаскан наб д. 4/