Способ определения формы индикатрисы рассеяния светового излучения

СОНИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) Ш д 1,4001 М 2 ОПИ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТНЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ ИНДИКАТРИСЫ РАССЕЯНИЯ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к оптикедисперсных сред и может быть использовано для исследования молекулярногосостояния вещества в технологии про-.изводства дисперсных сред и веществ,в прикладной оптике для контроля атмосферного аэрозоля, туманов и дымки. Изобретение повышает точность определения формы инднкатрисы рассеяния светового излучения веществ, находящихся в дисперсном состоянии, Повышение точности достигается тем, что основную информацию получают по мно-, гократно рассеянному излучению, которое является помехой в других методах, С этой целью измерения световых потоков проводят в прямоугольных кюветах известных геометрических размеров а, Ь, с, с трех боковых сторон которых устанавливают поглощающие экраны, измеряют световые потоки, выходящие через не закрытые экранами стороны кюветы, дополнительно определяют оптические размеры кюветы в направлениях х, у, г, после чего по итерационному алгоритму и значениям потоков и .оптических размеров вычисляют интегральные параметры инднкатрисы рассеяния, по которым судят. о ее , форме, 2 табл, 1 ил.Изобретение относится к оптикедисперсных сред и может быть использовано для исследования молекулярногосостояния вещества, в технологии ,производства дисперсных сред и веществ, в прикладной оптике, оптикеатмосферы для контроля атмосферногоаэрозоля, туманов, дымки и т,д.Целью изобретения является повыше Оние точности определения формы индикатрисы рассеяния светового излучения,На чертеже изображена схема формования измерительного объема и некоторые элементы устройства, реализующего 15этот способ.Поток 1 излучения падает на измерительный объем, ограниченный передней 2 (по отношению к падающему потоку) и задней (не видна) поверхности,тремя поглощающими экранами, закрывающими боковые поверхности (виден,только один поглощающий экран 3) ифотодиодной матрицей 4, закрывающейчетвертую боковую поверхность измери тельного объема, измеряющей величинупотока 1 . На чертеже показана такжедиафрагма 5 устанавливаемая на пек" реднюю поверхность измерительногор ; объема при измерении потоков 1, и 1 .Такая же диафрагма устанавливаетсяэа заднюю Йоверхность измерительногообъема;Способ осуществляется следующимобразом;35В среде без ее модификации, т.ев условиях многократного рассеяния формируется измерительныи объем в фор" ме прь 1 оугольного параллелепипеда квадратного сечения, Этот объем осве О щается коллимированным потоком светового излучения. Измеряют геометрические размеры освещенного объема Х 7 =Е и устанавливают с трех боковых сторон поглощающие экраны. После это" 45 го любым стандартным методом (с помощью ФЭУ или фотосопротивления) измеряот величины световых потоков, прошедших среду 1, и вышедшего через не закрытую экраном боковую поверхность рассеивающего объема излучения 1 , Закрывают поглощающим экраном четвертую боковую поверхность, устанавливают соосно на передней и задней поверхностях рассеивающего объема одинаковые диафрагмы с площадью отверстия 0,1-2 мм (в зависимости от типа приемника излучения и площади сечения потока излучения) и в этих,Фусловиях вновь измеряют величину 1прошедшего потока излучения. Если сигнал 1 окажется манным, то уменьшаютдлину Хо прямоугольного параллелепипеда с целью уменьшения погрешностиизмерения. Найденное значение сигналанормируют на величину падающего коллимированного потока излучения 1офпроходящего через данные диафрагмыбез среды, находят логирифм этого отношения и рассчитывают коэффициентослабления по формуле1 1 оФ - 1 п -Х 1, кгде Х - геометрический размер измерительного обьема вдоль направления распространениясветового потока,Из величин ,.1 и 1 вычисляютг1+К С-КК = - -1 п --- -2Х 1-К -Со огде К - функция ослабления, рассчитываемая для слоя данныхгеометрических размеровок фС - интегральный поток излучения вышедший через боковуюповерхность измерительногообъема (С=41 ),Кд " коэффициент отражения слоярассеивающей среды полубес"конечной толщины (для данных геометрических размеров),равныйк,=ь 4 ь-,1(2+С -2 С+2 С 1 -21 ),где Ь -2 1-1-СВеличины К и К - экспериментальныев отличие от расчетных К, К;(=1 Ы 1Форма индикатрисы рассеяния характеризуется интегральными параметрамирассеяния р и р. Известно, чторазность интегральных параметров ,,равна-=1-К,(1+К )/(1-К ) (1)Предел изменения р равен1ьр: --- ,2(а+1)2(1-Ко)где а=- --- .К (1+К )Если в эти уравнения подставить Ки Кто можно найти разность4= 1 .Для их вычисления организуют итера-. ционный цикл. Зная р подставляютего значение в условие нормировки+Я=1-4 Р (2) Решая совместно (1) и (2), находят первое приближение для 1 у,р(обозначенные какЯ, , м, ) . Эти значения используют для определения соответст вующих им величин К и К, следующим образом:, =27 о. этих уравненияяется по формул изводят сравнение параметров , с полученными ранее значе- К и К и, если они не совпауменьшают значение Рмкс на 35 с и повторяют вычисления по ному алгоритму. Вновь сравниолученные значения К и К си продолжают описанную процео их совпадения, Параметры ;, 40для которой коэффициент К; = К;=К , являются искомыми велипо которым судят о форметрисы рассеяния светового и и киями дают,1 писавают п К и К дуру д Я Р чина индик луч ени з-,е формы инд сформиро ла, взвеше Освещейныи ъем формир Геометри=10 мм, У, ды вался в стекляннойеские размеры кюветг,=50,мм. нтенс мощью ность излучения ЗУ 79 со светоф Я=0,633 мк. На ть регулировала и равнялась 1= змерялась льтром альная а длине волны интенсивно источником тепловы0 мкА. р. Проводилось определеикатрисы рассеяния среанной частицами полистиным в воде.коллимированным потоком Устанавливались с трех боковыхсторон непрозрачные черные экраны ипроводили измерения 1, и Е, которыев этом случае были равны: 1 =0,5324;1 =0,4728.Закрывали поглощающим экраномчетвертую боковую поверхность; уста"навливали соосно на передней и задней0 поверхностях рассеивающей кюветы одинаковые диафрагмы с площадью отверстия от 0,5 до 1 мм, Измеряли 1 и/1,:1 д=1000 мкА, 1,=2,5 мкА. Рассчитывали коэффициент ослабления15 1 1000Ы = - 1 п -- =600 м1 О,5По формулам вычисляли К 948,К =0,08488,-Я=0,7974 0,046.Выбирали р=0,045, тогд ,8087,20 3, =О, 0113, По ФормуламчтоК, =0,34721, К, =0,11725, что пе соответствует значениям К и К 0. Уменьшили значения Ь на 0,00Вычисления приведены в итерационной25 табл. 1,По полученным параметрам судят обинтенсивности рассеяния в различныхнаправлениях. В частности, -=созц==0,7974,ЗО Для сферической индикатрисы рассеяния интегральные параметры равны соответственно:=0,16666; Я =О,16666;,1=0,16666; соз 8=0,В качестве примера величины среднихкосинусов ряда индикатрис приведеныв табл. 2, что дает представление оформе индикатрисы.Методическая погрешность предложенного способа определена посред"ством расчета интегральных потоковиз."лучения методом Монте-Карло. Отклонения в расчетах составляет менее 1 Х.Инструментальная погрешность полностью определяется погрешностью из 45мерения интегральных потоков рассеянного светового излучения, Например,если относительная погрешность измерения 1 1 равна 57., то величиныопределяются с погрешнос-.тью 37.50Использование изобретения обеспе"чивает возможность определения формыиндикатрисы рассеяния в условиях многократного рассеяния излучения, в55 связи с чем отсутствуют ограниченияна оптические размеры исследуемойсреды, повышение точности и оперативности определения формы индикатрисы рассеяния вследствие того, что=0,1766. ногократное рассеяние излучения ес ет ос нов ную и нформа цию, а не я вяется помехой, как в нефелометричесих методах, позволяет определить ополнительный интегральный параметр ндикатрисы р. формула Способ определения формы иццикатрисы рассеяния светового излучения, заключающийся в том, что наравляют поток излучения на исслеуемую среду, измеряют потоки излуения, рассеянные исследуемой средой в заданных направлениях, о т л и "а ю щ и й с я. тем, что, с целью овышения точности определения формы ндикатрисы рассеяния, перед измере ниями формируют измерительный объемвиде параллелепипеда квадратного ечения, измеряют геометрические размеры измерительного объема, устанавливают с трех боковых сторон погло- щающие экраны, измеряют величины потоков излучения, прошедшего 1 и рассеянного 1 ,через незакрытую экраном боковую поверхность, закрывают поглощающим экраном четвертую боковую поверхность, устанавливают соосно на передней и задней по отношению к падающему излучению поверх" ностях измерительного объема. одинаковые диафрагмы, вновь измеряют вели 1 чину прошедшего потока излучения 1 удаляют из измерительного объема исследуемую среду и измеряют поток излучения 1 прошедший измерительный объем с диафрагмами без исследуемой среды, а о форме индикатрисы рассеяния судят по интегральным параметрам рассеяния, определяемым из величин 1 , 1 , Х , 1 и геометрических. размеров измерительного объема. ("Острая" "Тупая" Океанская Тупая морская" ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4