Способ определения дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях

(5 ц 5 О 01 Гч 15/02 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИСП ЕРСАВА СФЕ- НЕННЫХ т рассе- правлега рифму ения, опк той или ОО ю явля- ОГО СО- кащих пускаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Карабегов М.А, и др. Новый фотометрический счетный анализатор гранулометрических составляющих примесей в жидких средах типа ФС,- Приборы и системы управления, 1982, К. 7, с,14-15.Авторское свидетельство СССР М 1124202, кл. 6 01 К 15/02, 1982. Изобретение относится к оптике дисперсных сред и может быть использовано в областях промышленности, связанных с применением очищенных жидкостей; авиационной, топливной и т.д.Известен способ дисперсного анализа частиц, заключающийся в пропускании через проточную среду потока излучения, регистрации импульсов рассеянного частицами света, трансформируемого посредством фотодетектора в электрические сигналы, амплитуды которых пропорциональны размерам соответствующих частиц.Однако способ может быть использован для анализа частиц только одного вида и требует операции отстаивания или вакуумирования жидкости в случае присутствия в ней газовых пузырей. Это приводит к изменению свойств анализируемой среды вследствие седиментации и увеличению времени анализа. Наиболее близким к изобретени ется способ определения дисперсн става частиц в жидкостях, содер газовые пузырьки, включающий про ав.БЫ. дн 1 770832 А 1(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Д НОГО И ФРАКЦИОННОГО СОСТ РИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В ЗАГРЯЗ ЖИДКОСТЯХ(57) Сущность изобретения:измеря янное световое излучение в двух ниях и по величине, равной л отношения интенсивностей излуч ределяют принадлежность частиц иной фракции. 3 ил,ние анализируемой жидкости через измерительный обьем, изменение давления в жидкости, облучение ее светом и анализ электрических сигналов, возникающих на выходе фотоприемника, регистрирующего оптический сигнал рассеянного от частиц света.Недостатком известного способа дис-; ф персного анализа является невозможность:,с однозначной идентификации вещества час- ь, тиц твердой фазы, содержащей мечалличе- ( скую и песчаную фракции, Кроме того, операция изменения давления в.указанном способе представляется трудноосуществимой и вносит возмущение в исследуемую среду, что может привести к недостоверности получаемых результатов.Цель изобретения - расширение функ-циональных возможностей способа фракционной идентификации частиц твердой фазы по их оптическим характеристикам.Указанная цель достигается тем, что при определении дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях производят прокачкуисследуемой среды, зондируют ее излучением, проходящем перпендикулярно направлению прокачки, измеряют рассеянный световой поток Г 1 в плоскости наблюдения, перпендикулярной направлению прокачки, в направлении, перпендикулярном зондирующему излучению, и определяют размер частиц по амплитуде рассеянного светового потока Р 1, дополнительно измеряют второй светово 9 поток Е 2, рассеянный в направлении, составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянного светового потока Р 1 равные углы, и определяют принадлежность частиц к той или иной2фракции по величине д = д - , причемЕ 1д 1 для частиц почвенного происхождения, 1 д0,2 для газовых пузырей, д 0,2 для металлических частиц.Вещественный состав частиц в загряз ненных рабочих жидкостях топливных и гидравлических систем определяется особенностями изготовления деталей и узлов, условиями эксплуатации систем. Основными компонентами .загрязнений являются продукты истирания металлических поверхностей,частиць пачвеннога происхождения и газовые пузырьки, В основу их идентификации в предлагаемом способе положено использование различий укаэанных компонент па оптическим свойствам их вещества. Как известна, пространственное распределение рассвяннога частицей излучения весьма чувствительно к ее физико-химйческим свойствам.Абсолютная величина рассеянного сигнала определяется поперечным сечением . взаимодействующей со светом частицы, а относительное изменение потока рассеян- нога излучения. регистрируемого фотоприемникам при вариациях угла наблюдения, - действительной и мнимой частью относительного комплексного показателя преломления частицы. Это и создает Фактические предпосылки идентификации частиц не только по размеру, но и по фракционному (вещественному) признаку.Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является дополнительное измерение второго светового потока Р 2, рассеянного в направлении, составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянного светового потока Г 1 равные углы, и определение принадлежности частиц к тай или инойз" 2фракции по величине д=ц - , причем дляР 1частиц почвенного происхождения д1,для газовых пузырей 1д0,2, дляметаллических частиц д0,2.Металлические частицы имеют достаточно высокие значения показателя погло 5 щения. Частицы почвенногопроисхождения по значению абсолютногопоказателя преломления близки к показателю преломления дисперсионной среды, Такие различив приводят к определенным10 закономерностям изменения оптическихсигналов при вариациях углов наблюдения.На фиг.1 изображены экспериментальна полученные графики угловой функции сР( О) светового потока, рассеянного иссле 15 дуемыми частицами; на фиг,2 - зависимостид от размеров частиц, на фиг.3 - оптическаясхема устройства для осуществления предлагаемого способа.На фиг.1 кривые 1-3 представляют со 20 ответственно зависимости ц Е(О) для частицокиси кремния 902, м = 1-02- 1 10; алюкс . -3,миния А, Й = 0,87-5,0, и газовых пузырей;гл = 1,02 - 1 10 - взвешенных в авиационном гидравлическом масле АМГ, Функ 25 ция а Р( О ) для частиц почвенногопроисхождения (Я 02) претерпевает монотонное убывание во всем диапазоне углов сперепадом значений, достигающим четырехпорядков величины. Для частиц алюминия в30 областиуглов О 30 вонаблизкакпостояннай величине, Для тазовых пузырьков в области 70-90 характерно проявлениелокального максимума функции с последующим резким ее спадом и насыщением в области 0 120, Эти особенностиподтверждают значительное различие относительного углового изиенения световогопотока для исследуемых материалов, что ииспользуется для их идентификации,"0 На фиг,2,кривые 1-3 показываютзависи 2мости д = 9 - от размеров соответственРна частиц окиси кремния, газовых пузырей,алюминия. Зависимости имеют регулярный"5 характер и стремятся к постоянной величине,С,учетом возможных вариаций оптических постоянных вещества частиц, образующих фракцию почвенного происхождения5 ООот - 3 к О-ОЗ, прбдуктов износа мвтаппинвских поверхностейк11 и газовых пузырей, установлены критерии определенияих принадлежности к той или иной фракции;для частиц почвенного, происхождения55 д1, для газовых пузырей 1д0,2,дляметаллических частиц д0,2,Устройство, реализующее способ, содержит проточную оптическую кювету 1, гелий-неоновый лазер 2, конденсорную линзу3, ловушку 4 излучения, собирающие линзы 5,6 и фотоприемники 7,8, сопряженные с ЭВМ.Способ осуществляется следующим образом, Предназначенная для анализа загрязненная рабочая жидкость, например гидравлическое масло АМГс частицами алюминия, окиси кремния и воздушными пузырями, подается в канал проточной кюветы 1. Осветитель, содержащий гелий-неоновый лазер 2 с длиной волны А = 0,632 мкм, и конденсорную линзу 3, создает в ней освещенную зону регистрации. Прямопроходящий свет собирается в ловушку 4. Излучение, рассеянное частицей при прохождении ею освещенной зоны, фокусируется соответственно линзами 5,6 на фотоприемники 7,8, трансформирующие световые потоки в электрические импульсы, которые далее подаются через блок сопряжения на ЭВМ, например ДВК-З, для анализа размеров и вещественной принадлежности частиц. Получены значения д для частиц окиси кремния 1-56; газовых пузырей 0,38; частиц алюминия 0,07,Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно идентифицировать частицы почвенного происхождения, металлов и газовые пузыри; не оказывает возмущающих воздействий на исследуемую среду, что обеспечивает достоверностьполучаемых результатов,Формулз изобретения5 Способ определения дисперсного ифракционного состава сферических частицв загрязненных жидкостях, включающийпрокачку исследуемой среды, ее зондирование излучением, проходящим перпендику 10 лярно направлению прокачки, измерениерассеянного светового потока Р 1 в плоскости наблюдения, перпендикулярной направлению прокачки, в направлении,перпендикулярном зондирующему излуче 15 нию, и определение размера частиц по амплитуде рассеянного светового потока Г 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможно 20 стей, дополнительно измеряют второй световой поток Гг, рассеянныйв направлении,составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянногосветового потока Р 1 равные углы, и опреде 25 ляют принадлежность частиц к той или инойфракции по величине д =пР /Р 1), причемд 1 для частиц почвенного происхождения;1 д0,2 для газовых пузырей;д0,2 для металлических частиц,30водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 П Заказ 3736 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5