Способ определения размеров частиц в проточной среде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 6 01 й 15/02 ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ С частиц и среды. Цель достигается благодаря формированию в исследуемой среде измерительной зоны, превосходящей по размерам максимальный размер частиц, выделению рассеянного частицами излучения при прохождении ими измерительной зоны, пространственному делению рассеянного частицами потока так, что граница раздела перпендикулярна направлению движения среды, выделению центральной части сечения одного из разделенных потоков вдоль направления движения среды в соответствии с размером заданной зоны, фотоэлектрическому преобразованию световых сигналов, вычитанию последних и суждению о прохождении частицами заданной измерительной зоны и их размерах по равенству раэнополярных импульсов и длительности перехода между максимальными раэнополя ными овнями аэностн СССР 80. СССР 982, РО РАЗМ Еизмерсобамов, иления р итель- измеможет азме- техноелью ности остей стях, Ц ние точ ия скор"Ы р ур ригнала, 1 ил. змерений в случае совпаден ическое преобразовпо длительности проченных в результатепреобразования экрудят о прохождениизмерительной эоны,пблученные втрического преобранного потока, от часаданную зону, порованных сигналовчастиц:этого способа харакизмерения. Точностями, связанными смов излучения, и терна низкая ь снижена поысоким уров- осредством очность решност ем шу(71) Институт электроники АН(57) Изобретение относится кной технике, в частности к спрения размеров микрообьектбыть использовано для опредеров и концентраций частиц в вологических газах и жидкоизобретения является повыше Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам изме-. рения размеров микрообьектов, и может быть использовано для определения размеров и концентраций частиц в воздухе, технологических газах и жидкостях.Известен способ определения размеров частиц в проточной среде, по которому формируют в исследуемой среде измерительную зону, превосходящую по размерам максимальный размер частиц, собирают рассеянное частицами излучение при прохождении им измерительной зоны, амплитудно делят рассеянный поток на два потока, один из потоков экранируют в центре измерительной зоны, осуществляют фотоэлектрпотоков,сов получескогопотока, сданной ипульсыфотоэлекранировадящих энеблокиразмеры ание световых валов импуль- фотоэлектрианированного частицами заблокируют имрезультате зования неэктиц, не прохоамплитудамопределяюткоторого формируется измерительная зона, сзависимостью измеряемых амплитуд результирующих сигналов от природы частици участка измерительной зоны, через который они проходят, с ошибками определения 5длительностей провалов импульсов прибольшом диапазоне амплитуд и фиксированном относительном уровне измерения.Наиболее близким к изобретению является способ определения размеров частиц 10в проточной среде, по которому. формируютв исследуемой среде измерительную зону,превосходящую по размерам максимальный размер частиц, собирают рассеянноечастицами излучение при прохождении ими 15измерительной зоны, рассеянный потокпространственно делят на два потока так,что граница раздела совпадает с направлением движения среды, осуществляют фотоэлектрическое преобразование разделенных световых потоков, по наличию обоихэлектрических сигналов судят о прохождении частицами заданной измерительной зоны, блокируют сигналы от частиц, непроходящих через заданную зону, неблокированные сигналы суммируют, по суммарной амплитуде определяют размерычастиц,Способ имеет низкую точность измерения, Точность снижена погрешностями, связанными с зависимостью амплитудэлектрических сигналов от материала час-.тиц, с неоднозначностью зависимости амплитуд сигналов от размеров частиц, сшумами освещающего излучения, с флуктуациями освещенности в измерительной зоне из-за колебаний мощности освещающегоизлучения, с паразитными засветками, своэможностью регистрации одновременнонескольких частиц, попавших одновременно в измерительную зону и дающих два сигнала, а по способу идентифицируемых какодна частица большего размера,Цель изобретения - повышение точности измерений в случае совпадения скоростей частиц и среды.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу определения размеров частиц в проточной среде, по которому формируют в исследуемой среде измерительную 50зону. превосходящую по размерам максимальный размер частиц, собирают рассеянное частицами излучение при прохожденииими измерительной зоны, собраннцй рассеянный поток делят на два потока, осуществляют фотоэлектрическое преобразованиеразделенных рассеянных световых потоков, по амплитудам обоих электрическихсигналов судят о прохождении частицамизаданной измерительной зоны, блокируют сигналы от частиц, не проходящих через заданную зону, по неблокированным сигналам определяют размеры частиц, в случае совпадения скоростей частиц и анализируемой среды рассеянный частицами поток пространственно делят так, что граница раздела перпендикулярна направлению движения среды, выделяют центральную часть сечения одного из разделенных потоков вдоль направления движения среды в соответствии с размером заданной зоны, полученные в результате фотоэлектрического преобразования сигналы вычитают, причем о прохождении частицами заданной измерительной зоны судят по равенству разнополярных импульсов разностного сигнала, а размеры частиц определяют по длительности перехода между максимальными раэнополярными уровнями разностного сигнала. На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.Схема содержит лазер 1, коллиматор 2, фокусирующий объектив 3, проточную кювету 4, приемный обьектив 5, фотоприемники б и 7, направляющие обьективы 8 и 9, диафрагму 10, обьектив 11 переноса изображения, экран 12 с зеркальным покрытием, усилители 13,14, вычитающее устройство 15, вентили 16, 17, инвертор 18, пиковые детекторы 19 и 20 с цепями управления, устройство 21 сравнения и схему 22. полуинвертор 23, пороговое устройство 24 с инверсным выходом, измеритель 25 временных интервалов, время-амплитудный преобразователь 26, управляемый ключ 27, анализатор 28, регистратор 29,Способ определения размеров частиц в проточной среде реализуется следующей цепью операций.В исследуемой проточной кювете 4 формируют измерительную зону, превосходящую по размерам максимальный размер частиц, Формирование осуществляется фокусировкой излучения лазера 1 коллиматором 2 и объективом 3 в кювете, через которую проходит анализируемая среда,Собирают рассеянное частицами излучение при прохождении ими измерительной эоны в определенном телесном угле посредством объектива 5. Собранный рассеянный поток пространственно делят на два потока. Деление выполняют экраном 12 так, что граница раздела перпендикулярна направлению движения среды, В результате деления получают два симметричных сечения рассеянного потока, представляющие собой два полукруга. При прохождении частицей измерительной эоны получают. ееизображение сначала в одной полуплоскости, а затем во второй,Выделяют экраном 12 центральнуючасть сечения одного из разделенных потоков вдоль направления движения среды в 5соответствии с размером заданной зоны, Врезультате выделения получают сечение ввиде полукруга, ограниченного в направлении движения частиц, Ширина выделеннойзоны соответствует заданной измерительной зоне,Осуществляют фотоприемниками б и 7фотоэлектрическое преобразование разделенных рассеянных световых потоков, В результате получают от каждой частицы два 15электрических сигнала, разнесенных вовремени.Вычитают вычитающим устройством 15сигналы, полученные в результате фотоэлектрического преобразования. Разностный сигнал представляет собой сдвоенныераэнополярные импульсы, При вычитаниисигналов вычитаются многие шумы; шумыисточника излучения, паразитные засветкии т.д, 25По равенству амплитуд разнополяоныхимпульсов разностного сигнала устройством 21 сравнения судят о прохождении частицами заданной измерительной зоны.Блокируют сигналы от частиц, не проходящих через заданную зону, ключом 27, очем судят по амплитудам разнополярныхимпульсов.По неблокированным разностным сигналам определяют размеры частиц путем 35измерения измерителем 25 длительностиперехода между максимальными разнополярными уровнями разностного сигнала,Это правомерно в связи с тем, что времяперехода изображения частицы из одной 40разделенной полуплоскости во вторую пропорционально размеру частицы при постоянной скорости прокачки среды исовпадении с ней скорости частиц. Преимущества данного технического решения заключаются в повышении точности измерений за счет вычитания шумов освещающего излучения и параэитной засветки при неизменной амплитуде сигнала и благодаря исключению погрешностей, связанных с несоответствием размерам частиц амплитуд сигналов рассеяния. Формула изобретения Способ определения размеров частиц в проточной среде, по которому формируют в исследуемой среде измерительную зону. превосходящую по размерам максимальный размер частиц, собирают рассеянное частицами излучение при прохождении ими измерительной зоны, собранный рассеянный поток делят на два потока, осуществляют фотоэлектрическое преобразование разделенных рассеянных световых потоков, по амплитудам обоих электрических сигналов судят о прохождении частицами заданной измерительной зоны, блокируют сигналы от частиц, не проходящих через заданную зону, по неблокированным сигналам определяют размеры частиц, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в случае совпадения скоростей частиц и среды, рассеянный частицами поток пространственно делят таким образом, что граница раздела перпендикулярна направлению движения среды, выделяют центральную часть сечения одного иэ разделенных потоков вдоль направления движения среды в соответствии с размером заданной эоны, полученные в результате фотоэлектрического преобразования сигналы вычитают, причем о прохождении частицами заданной измерительной зоны судят по равенству разнополярных импульсов разностного сигнала, а размеры частиц определяют по длительности перехода между максимальными раэнополярными уровнями разностного сигнала,1718041 ректор В.Гирняк н едактор С,Патрушева оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 873 ВНИИПИ Гос Составитель Л,Марг Техред М.Моргентал Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035,Москва, Ж, Раушская наб., 4/5