Способ измерения дисперсности взвешенных частиц

)5 И Т ИСПЕРСН бретения: и руют свето дикатрису рассеяния. азмеров из сканирован фотоприем сеяния, в ч бу угла рас сток взвешенвым пучком и рассеяния для Для расширемеряемых часием изменяют ника в зависиастности просеяния. 3 з,п(57) Сущность изо ных частиц скани регистрируют ин выбранных углов ния диапазона р тиц синхронно со чувствительность мости от угла рас порционально ку ф-лы, 2 ил,ледовательскии х измерений и е объединение нкевичрная анемометскопия и интерва думка, 1986,ко-электронные й. - М,: ЭнергоИзобретени сши ов ча ольносится к к быть исологии,ости гаГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Клочков В.И, и др, Лазрия, дистанционная спектрферометрия. - Киев.: Наукс.274.Беляев С.П, и др. Оптиметоды излучения аэрозолиздат, 1981, с.87-88. измерительной технике и можетпользовано в химической техметеорологии, контроле запылензов и жидкостей. Цель изобретения - повышение скоро- и измерений.Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем освещение потока частиц параллельным монохроматическим световым пучком, регистрацию фотоприемником рассеянного частицами света для различных значений углов рассеяния вперед, преобразование этого света в электрические сигналы, по которым и судят о дисперсности частиц, сканируют поток частиц изменением углового положения светового пучка, а о дисперсности частиц судят по значениям электрического сигнала в определенные моменты времени, выбранные в соответствии с законом сканирования светового пучка. При этом угловое положение светового пучка изменяют по гармоническо(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИ СТИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТ му закону, Для ра рения диапазона измеряемь 1 х размер стиц изменяют чувствительность фотоприемника, увеличивая или уменьшая ее с увеличением или уменьшением угла рассеяния, Причем чувствительность фотоприемника изменяют прямо пропорционально кубу угла рассеяния.Сущность изобретения состоит в том, что применяемое в прототипе сканирование фотоприемника (точнее, вращающегося диска) относительно неподвижной оси пучка заменяют на порядки менее инерционным сканированием оси пучка относительно неподвижного фотоприемника. Именно этот существенный признак и обуславливает повышение скорости измерений, Информация, получаемая при сканировании пучка, та же самая, что и в прототипе - это значения индикатрисы рассеяния для некоторых выбранных углов рассеяния. По измеренным значениям индикатрисы рассеяния рассчитывают, пользуясь известными соотношениями, функцию распределения частиц по5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 размерам, Значения же различных угловрассеяния задают выбором для регистрации определенных моментов времени, в которые, соответственно с закономсканирования, ось пучка составляет нужныеуглы с угловым положением фотоприемника.На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа, на фиг.2 - виддиафрагмы,Устройство содержит: осветитель 1 (например, ОКГ), дефлектор 2 с блоком управления 3, приемный объектив 4 с фокуснымрасстоянием 1, диафрагму 5 с отверстием 6,фотоприемник 7, селектор 8 и блок обработки 9. Блок управления 3 подключен, помимодефлектора 2, также к фотоприемнику 7 иселектору 8.С помощью данного устройства предложенный способ осуществляют следующимобразом.Параллельный световой пучок от осветителя 1 дефлектором 2 сканируют по углу всоответствии с управляющим напряжениемблока 3, Положим, что угловое положение рпучка относительно главной оптической осиобъектива 4 определяется соотношением;= рЯи со с, а при т = 0 ось пучка совпадает с осью объектива, Этим сканируемымпучком освещают поток частиц, пролетающих между дефлектором 2 и объективом 4 внаправлении, указанном стрелками нафиг,1, Прямое излучение осветителя 1 попадает на диафрагму 5, и его траектория впроцессе сканирования имеет вид линиидлиной 2 А(фиг.2), А = р1, Отверстие 6 вдиафрагме 5 смещено относительно главной оптической оси объектива 4 на величинуг, Поэтому в каждый момент времени вплоскости диафрагмы 5 (фокальной плоскости объектива 4) центр отверстия 6 отстоитот центра пучка на расстояниег- А Эп в т . Это соответствует угловомуположению ф оси отверстия 6 относительно оси пучка в области пролета частицгоФ = Д о - р в Яп в т, где р = - , Именно этот угол и является углом рассеяния. Итак,рассеянный частицами под углом ф свет подают на фотоприемник непрерывно, Селектор 8пропускает на блок обработки 9 сигнал с фотоприемника 7 лишь в заданные моменты времени1, Р о - 9т= - агсзп - ,где ф - выбрананые заранее требуемые углы рассеяния. Блокобработки 9 регистрирует сигналы с фотоприемника 7 и по известным соотношениям, решаяобратную задачу, определяет дисперсность частиц - функцию распределения частиц по размерам,Известно, что с увеличением угла рассеяния количество рассеянного света уменьшается (имеется в виду среднее значение, усредненное по осцилляциям индикатрисы рассеяния), и чем крупнее частицы по сравнению с длиной волны, тем заметнее это уменьшение. Для дисперсных систем с широкой функцией распределения частиц по размерам динамический диапазон сигналов рассеяния может быть весьма велик, Так для длины волны света 0,63 мкм и диапазона размеров 1100 мкм в диапазоне углов рассеяния 10 1,0 10 световой сигнал изменяется на пять порядков. Реализация электронного тракта, рассчитанного на такой диапазон, весьма затруднительна, Даже при наличии фотоприемника с таким большим диапазоном современная элементная база не позволяет достаточно несложным образом проводить измерения значений электрических сигналов во всем этом диапазоне с заданной точностью. Реально диапазон существующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) не превосходит четырех порядков. Однако если синхронно со сканированием светового пучка изменять чувствительность фотоприемника, то диапазон электрических сигналов можно заметно уменьшить(при неизменном диапазоне световых сигналов), чтобы согласовать большой динамический диапазон световых сигналов (при большом диапазоне размеров) с более узким диапазоном электрических сигналов, который имеют современные АЦП. При этом имеется в виду, что в течение каждого цикла сканирования чувствительность приемника увеличивают от минимального значения(соответствующего минимальному углу рассеяния) до максимального (соответствующего максимальному углу). Затем, например, во время обратного хода светового пучка, чувствительность уменьшают до минимального значения. С увеличением угла рассеяния ее вновь увеличивают до максимального значения и т.д, То есть изменение чувствительности приемника производят периодически в некоторых заданных пределах - от минимального до максимального значений. Это позволяет расширить диапазон измеряемых размеров, С точки зрения упрощения последующей обработки целесообразно чувствительность фотоприемника изменять пропорционально ф. Это может быть осуществлено известными средствами - например, изменением напряжения питания фотоэлектронного умножителя, изменением коэффициента усиления соответствующего усилителя.Приведем некоторые численные оценки. Практически диапазон углов рассеяния1800317 7 должен составлять 10 1,0 10, Это означает, чтосро =10 з, ры 10 =б, Известные пьезоэлектрические дефлекторы позволяют обеспечить требуемую амплитуду сканирования с частотой в несколько килогерц. То есть скорость измерений может быть повышена по сравнению с прототипом наодин - два порядка, Крометого, вданном способе количество углов рассеяния ф и их значения определяются чисто электронным трактом и могут легко меняться без какой- либо переделки конструкции (в зависимости от исследуемой среды). Это позволяет просто менять вводимую в блок обработки информацию в соответствии с требуемой точностью, допустимым временем обработки и т.д.Формула изобретения 1. Способ измерения дисперсности взвешенных частиц, заключающийся в том, что освещают поток частиц параллельным монохроматическим световым пучком, регистрируют фотоприемником рассеянный частицами свет для различных значений углов рассеяния вперед, преобразуют этот свет в электрические сигналы, по которым и судят о дисперсности частиц, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения скорости 5 измерения, сканируют поток частиц изменением углового положения светового пучка, а о дисперсности частиц судят по значениям электрического сигнала в определенные моменты времени, выбранные в 10 соответствии с законом сканирования светового пучка,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что угловое положение светового пучка изменяют по гармоническому закону.15 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона измеряемых размеров частиц, изменяют чувствительность фотоприемника, увеличивая или уменьшая с увеличением или умень шением угла рассеяния.4. Способ по и 3, отл ич а ю щи йс ятем, что чувствительность фотоприемника изменяют п ря мо пропарционал ьно кубу угла рассеяния.1800317 Фи рректор М.Петрова водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 едактораказ 1159ВНИИПИ Г Составитель Б.ПункевиТехред М.Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5