Способ определения параметров функции распределения частиц по размерам

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)Ю С 01 и 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СССР 979света литеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт Физики АН БССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ПО РАЗ" МЕРАМ(57) Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники, вчастности к оптическим способам контроля микроструктуры веществ в дисперсном состоянии, и может найти примененение для контроля параметров дисперсности сред, например, в химической,пищевой промышленности, медицине, при Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим способам контроля микроструктуры веществ в дисперсном состоянии, и может найти применение например, для контроля параметров дисперсности сред в химической, пище вой промышленности, медицине, при контроле загрязнения окружающей среды и др2 контроле загрязнения окружающей среды. Целью изобретения является повышение верхнего предела полидисперсности анализируемых частиц и повышение инФормативности способа за счет дополнительного определения относительной полунирины Функции распределения объемного содержания частиц по размерам, Сущность изобретения состоит в том, что среду с исследуемыми частицами зондируют монохроматическим световым пучком. Определяют угловое распределение Г(8) рассеянного частицами света в переменном телесном угле АЯ(6) - 9, где О - угол регистрации рассеянного света. Далее находят р угловое положение первого максимума Р(О), определяют поток рассеянного света под углом 9 = 26 , и находят Р Г = РЯ,)/Г(20); Величины наиболее вероятного модального радиуса г частиц и относительной полушири ны 3 Функции распределения объемного распределения частиц по размерам определяют из расчетных соотношений с использованием этих величин. 2 ил. Цель изобретения - повышение верхнего предела полидисперсности анали- .- зируемых частиц и повышение информа- тивности способа за счет дополнитель- юф ного определения относительной полу- В ширины Функции распределения объемного содержания частиц по размерам,На Фиг. 1 изображены граФики угловой Функции В Я) интенсивностисвета, рассеянного полидисперсной(2) Ч(г)г п(г),3 50 ЪЯ(ц) - К,67 211 Г где средой; на Фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ определения параметров Функции распределения частиц по размерам,Кривые 1-4 соответствуют средам,характеризуемым относительными полуширинами 3 Функции распределенияобъемного содержания частиц по размерам, которые раанц соответственно0.1; 0,4; 0,8; 2,0.Устройство, реализующее способ,содержит оптическую кювету 5, гелийнеоновый лазер 6, конденсорную линзу7, диаФрагму 8, коллиматорную линзу9, ловушку 10 излучения, собирающуюлинзу 11, первый 12. второй 13, третий 14, четвертый 15 и пятый 16 Фотоприемники, первую 17, вторую 18,третью 19; четвертую 20 и пятую 21полевые диаФрагмы, блок 22 сопряжения и ЭВИ 23,. Способ осуществляется следующимобразом,Предварительно приготовленнуюсуспензию порошка, например, титанабария ВаТО вносят в оптическую кювету 5 с плоскопараллельными стенками, заполненную, например, смесьюводы с глицерином в равнообъемном отношении. Частицы перемешиваются адисперсионной жидкости с помощью магнитной мешалки (не показана) и эондируются лучом гелий-неонового лазера 6 с длиной волны 9 = 0,632 мкм.Зондирующее излучение направляетсяна рассеивающую среду с помощью оптической системы, состоящей из конденсорной линзы 7, точечной диаФрагмы 8 и коллиматорной линзы 9.Прямопроходящий свет собираетсяв ловушку 10. Излучение, рассеянноесистемой частиц,Фокусируется собирающей линзой 10 на Фотоприемники 1216 через полевые диаФрагмы соответственно 17-21., установленные в плоскости рассеяния с уцетом преломленияна границе вода - воздух, При этомразмеры апертур полевых диаФрагм17-21 выбраны таким образом, цтобывыполнялось соотношение ГдеЯ (Ц) - телесный у Гол в которомФотоп риемник ре ги стри рует пдток рассеянного час-тицами светоього излучения; О - угол регистрации рассеянного светового излучения Фотоприемником относитель 5 но направления световогозондирования,К - коэФФициент пропорциональности.В соответствии с этим соотношени ем площади Б(9) отверстий полевых диафрагм 17-21 задаются следующим выра- жением где Г - Фокусное расстояние сооирающей линзы 11,20 Сигналы с Фотоприемников поступают в блок 22 сопряжения, выполненный,например, в виде усилителей и аналого-циФровых преобразователей, В ЭВй23 производится обработка сигналов25 по заданному алгоритмуУгловая зависимость Г(6) потокарассеянного частицами светового излучения в переменном телесном углеЬа(В) = К 9 пропорционально угловой30 Функции Б (0) интенсивности света,рассеянного полидисперсной средой где 5 (6) - угловая зависимость показателя рассеяния среды.Установлено, что угловая ФункцияБЯ) определяется характером ФункцииЧ(г) распределения объемного содерщ жания частиц по размерам где г - размер частиц,45 п(г) - Функция распределения частиц по размерам. В случае выполнения диФракционного приближения, справедливо для достаточно больших оптицески жестких11 11частиц, когда п) 1 и -- и гп) Э- длина волны зондирующегосветового излучения;показатель преломления дисперсионной среды;(8) Форму ла аЯ) = К,Р щ - относительный комплексныйпоказатель преломления вещества частиц,угловая зависимость б (6) может бытьописана соотношением ОЭ СЯ) =е), (Й) Е2 П 1 О где к=, п1)Ь г 6) - Функция Бесселя первого по.Рядка.Для достаточно узких функций рас" пределения частиц по размерам велицина Б(6) будет иметь осциллирующий характер с убывающей пропорционально О амплитудой колебаний. При уширении спектра распределения Ч(г) осцилляции функции Я(6) исчезают, остается 20 только первый основной максимум, по" ложение которого практически не .изменяется (Фиг. 1).Угловое положение 9 этого максимума может быть найдено.из анализа 25 выражений (2) на экстремум. Оно определяется из соотношения 30 где г- наиболее вероятный модальный.размер частиц.Как видно иэ хода кривых на Фиг.1, максимально чувствительной характеристикой к степени полидисперсности светорассеивающих частиц является относительное изменение Функции Б(9) при переходе ее значений от первого локального максимума к первому локальному минимуму, что примеоно соот ветствует удвоению угла рассеяния.3 ависимостиР - 2 от чБг ЯП 5)где 3- полуширина Функции распре- деления объемного содержания частиц по размерам, хорошо аппроксимируются нормальной Функцией Гаусса вида 10 18 ) = 1, 7 ЕХЕ ) .О, 78 1100++ 1,Ь) ) 16) 50 в области 1 р 3 ) - 1,1, откуда следует расчетное соотношение, позволяющее вычислить полуширину 8 ч функциираспределения объемного содержания 55частиц по размерам 183 = с 1 Р + Г В Й 1 рЫР36Расчетное выражение (5) может быть записано в виде, удобном для вы" цисления наиболее вероятного модального размера частиц 2 1)В10 - -е 10в "е, + ь где а, Ь, с, й л Г - калибровочные коэффициенты, изобретения,Способ определения параметров функции распределения цастиц по размерам, включающий зондирование среды с исследуемыми цастицами пуцком монохроматицеского светового излучения, измерение угловых характеристик рассеянного цастицами светового излучения и определение из этих угловых характеристик наиболее вероятного модального размера частиц, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения верхнего предела полидисперсности анализируемых частиц и повышения информативности способа за счет дополнительного определения относительной полуширины распределения объемного содержания частиц по размерам, в качестве угловых характеристик рассеянного частицами светового излуцения используют угловую зависимость Р(6) потока рассеянного частицами светового излучения в переменном телесном угле где К - коэффициент пропорциональности;6 - угол регистрации рассеянногосветового иэлуцения относительно направления световогозондирования,находят величину первого максимума Р(8 ) этой угловой зависимости, соответствующего минимальному углу От регистрации рассеянного светового излучения, определяют величину Р(26,) рассеянного светового излучения, соответствующего углу регистрации, равному 20),. находят отношение ЗР = РЖ )/Р(26), при этом значение наиболее вероятного модального радиуса г ч частиц и относительной полу" ширины 3 ч функции распределения объемного содержания частиц по разме" рам определяют из соотношенИйЗаказ 138 Тираж 499 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/55 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,.ужгород, ул.Гагарина, 1 1548713где Ъ 5 а,Ь,с,й,Гдлина волны зондирующегосветового излучения;показатель преломления дисперсионной среды;