Нефелометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1728734 51)5 0 1 47 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 5ческ обсервато СССР982.СССР72. тельств 21/47 тельств 1/00, 4 12 Фи АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(5) Использование: измерительная техника, измерение оптических свойств различных рассеивающих сред, измерение прозрачности атмосферы, контроль загрязнения атмосферы, Цель; повышение чувствительности, расширение диапазона измерений и повышение репрезентативности результатов измерений. Сущность изобретения: входное оптическое устройство: выполнено в виде центральной полосы фокусирующего зеркального элемента 6, который установлен вдоль оптической оси конденсатора 2 блока источника света 1 под острым углом к оптической оси поглотителя света 12, 3 ил.Изобретение относится к технической физике, в частности в области измерения оптических свойств различных рассеивающих сред, и может быть использовано для измерения прозрачности атмосферы в целях обеспечения работы транспорта (воздушного, водного и наземного), в метеорологии, при контроле загрязнений атмосферы и т, и,Известны нефелометры, в которых в качестве входного оптического устройства использован фокусирующий зеркальный элемент, установленный на оси конденсора по ходу светового пучка и предназначенный для фокусирования световой энергии, рассеянной исследуемым объемом среды подуглом наблюдения О к направлению излучения, на вход фотоприемника.Недостатком этих нефелометров является небольшой размер измерительногообъема (от единиц до десятков сантиметров кубических), ограниченный(в области высоких значений прозрачности) диапазон измерений и малая репрезентативность результатов измерений.Наиболее близким к предлагаемому является нефелометр, содержащий последовательно расположенные источник света, конденсор и входное оптическое устройство, а также размещенный в фокальной плоскости входного оптического устройствапод углом О к оптической оси конденсора фотоприемник, оптически сопряженный с входным отверстием поглотителя света и с оптической ось о конденсора, и измерительное устройство, подключенное к выходу фотоприемника. В этом нефелометре входное оптическоеустройство выполнено в виде кольцевой линзы-призмы, посаженной внутренним цилиндром на гаситель света и направляющей всю световую энергию, рассеянную исследуемым объемом среды под углом наблюдения 9= 45, на вход фотоприемника, расположенного, как и линза-призма, на оптической оси прибора в направлении излучения. Недостатком этого нефелометра является небольшой размер измерительного объема. Поскольку, в управлении нефелометрического метода Грдс = Г. Чизи величина рассеянного светового потока Ррас находится в прямой зависимости от показателя рассеяния ги величины измерительного объема деизм,размеры последнего определяют как параметры измерительной схемы (чувствительность и диапазон измеряемых значений прозрачности среды), так и репрезентативность результатов измерений. Для нефелометров зто является особенно важным5 10 20 25 30 35 обстоятельством, поскольку они вследствиемалости измерительного объема являютсялокальными фотометрами.Целью изобретения является увеличение чувствительности, диапазона измерений и репрезентативности результатовизмерений,На фиг, 1 изображена оптическая схеманефелометра; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг. 3 - центральная полоса фокусирующего зеркального элемента.Нефелометр содержит последовательнорасположенные источник 1 света, конденсор2 и защитное стекло 3, смонтированные в5 корпусе 4, которые служат для направленияпучка света в измерительный объем 5, расположенный в исследуемой среде, входноеоптическое устройство в виде центральнойполосы фокусирующего зеркального элемента 6, например зеркального параболоида (фиг. 3) шириной не более диаметраконденсора, который установлен вдольоптической оси конденсора на расстоянии от нее не менее радиуса конденсора,Нефелометр снабжен корпусом 7 с защитным стеклом 3, где размещены диафрагма 9 и молочное стекло 10, установленноеперед фотоприемником 11, расположеннымв фокальной плоскости фокусирующего зеркального элемента 6 под углом О к оптической оси конденсора 2 и сопряженным сэтой оптической осью. Фотоприемник 11оптически сопряжен также с входным отверстием поглотителя 12 света, на оптической оси которого вершиной установленфокусирующий зеркальный элемент 6 оптической осью под острым углом к ней и подуглом О 180 к оптической оси конденсора2.В качестве поглотителя 12 света использована модель черного тела с прямоугольным входным отверстием. Ширинафокусирующего зеркального элемента 6 недолжна быть более диаметра конденсора,.т,е. пучка света, поскольку при большем размере на него будет поступать и фокусироваться на фотоприемник не толькоизлучение, рассеянное измерительным объемом под углом О, но и постороннее излуче 0 ние, поступающее не из измерительногообъема (что снижает соотношение сигнал/фон), а при меньшем, чем диаметр пучка, на него поступает не все излучение,рассеянное измерительным объемом под углом О (что снижает уровень полезного сиг;нала). Поскольку элемент 6 устанавливаетсяоптической осью под углом 180 к оси конденсора, расстояние между ближним к осиконденсора его концом и осью должно бытьне менее радиуса конденсора, чтобы не экранировать световой поток.Острый угол поворота элемента 6 (уголмежду оптическими его осями и поглотителя света) выбирают из условия исключения воэможности экранирования фотоприемником 11 входного отверстия поглотителя 12 света и в реальной конструкции нефелометра этот угол не превышает 10. Фотоприемник 11 размещен в фокальной плоскости элемента 6, поскольку выбранный угол наблюдения О задан положением его относительно оси конденсора 2.Центральная полоса фокусирующегозеркального элемента 6 расположена вершиной на оптической оси поглотителя света, так как одно иэ необходимых условий проведения измерений нефелометрами подобного типа - визирование фотоприемником с помощью входного оптического устройства части светового пучка на фоне входного отверстия поглотителя света.Использование части фокусирующегозеркального элемента вместо целого позволяет резко уменьшитьгабариты и вес прибора и отказаться от кольцевой модели черного тела, использовав вместо нее модель черного тела с прямоугольным входным отверстием и обеспечив достаточно простыми средствами необходимое соотношение сигнал/фон при всех уровнях внешней засветки (в том числе и солнечной), Выход фотоприемника 11 соединен с входом измерительного устройства 13Устройство работает следующим образом.Свет от источника 1 света формируетсяконденсором 2 и в виде пучка света, близкого к параллельному, через защитное стекло 3 в корпусе 4 поступает в измерительный объем исследуемой среды (атмосферы). Световой поток, рассеянный измерительным обьемом 5 среды под углом Ок направлению излучения, поступает на отражающую поверхность фокусирующего зеркального элемента 6 и фокусируется им через защитное стекло 8 и диафрагму 9 на молочное стекло 10, установленное перед фотоприем ником 11. С выхода фотоприемника 11 электрические сигналы поступают на измерительное устройство 13, вырабатывающее выходное напряжение, пропорциональное измеряемому значению показателя 10 рассеяния г.Преимущество предлагаемого устройгтва заключается в увеличении чувствительности прибора, расширении диапазона измеряемых значений прозрачности в обла сти высоких значений и в повышении репрезентативности результатов измерений за счет увеличения размеров исследуемого обема среды, а также в уменьшении габарита и веса прибора.20 Формула изобретенияНефелометр, содержащий последовательно расположенные источник света, конденсор, входное оптическое устройство, а также размещенный в фокальной плоскости 25 входного оптического устройства под углом0 к оптической оси конденсора фотоприемник, оптически сопряженный с входным отверстием поглотителя света и с оптической осью конденсора, и измерительное устрой ство, подключенное к выходу фотоприемника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, расширения диапазона измерений и повышения репрезентативности результатов измерений, 35 входное оптическое устройство выполненов виде центральной полосы фокусирующего зеркального элемента шириной, не превышающей диаметр конденсора, и установлено вершиной на оптической оси ноглотителя 40 .света вдоль оптической оси конденсора нарасстоянии от нее не менее радиуса конденсора оптической осью под острым углом к оптической оси поглотителя света и под углом 100-д к оптической.оси конденсора,1728734 а оставитель С.Непомняхред М.Моргентал Редактор А.Мотыль орректор О.Кравцо и ГКНТ ССС Производственчо-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Г а, 101 каэ 1402 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5