Устройство для подсчета частиц по размерам

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1I) дав 0 01 Ю 1 04.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

e,", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС.ГВУ (61) . 974141 (Yi ) 2831475/18-25 (22) 19.10.79 (46) 07.09.83. Бюл. И 33 (72) М.А. Карабегов, A.t . Ованесян, Э.А. Месропян, A.À. Карпеев, Г.Т.Метревели и b.Ê. Ховтария (53) 535.43(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 974141, кл. G 01 Т 1/04, 10.08.77. (g4) (57) УСТРОЙСТВО ДНЯ ПОЛСЧЕТА

ЧАСТИЦ ПО РАЗМЕРАМ по авт.св. и 974141 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расщирения диапазона калибровки, за проточной кюветой по ходу излучения установлена оптическая система для увеличения изображения зоны регистрации в области расположения эталонной кюветы.

СпФ

104034 б

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть

:использовано для экспрессного автоматического определения концентрации и размеров частиц, взвешенных в различных дисперсионных средах, в том числе для анализа дисперсного состава частиц, загрязняющих различные масла и топлива, а также для определения их класса чистоты. 10

По основному авт.св. 11 974141 известно устройство для подсчета частиц по размерам, содержащее проточную кювету, источник излучения„ формирующий зону регистрации, фотоприемник, 15 калибровочный осциллятор с побудителем возвратно-поступательных колебанйй и эталонной кюветой, внутренний канал которой перегорожен сетками, в промежутке между сетками находится 20 аттестованная по размеру частица.

Один из торцов эталонной кюветы перегорожен упругой мембраной, контактирующей с поЬудителем возвратно-посту" пательных колебаний. 25

При калибровке уровня дискриминации амплитудного анализатора эталонная кювета вводится в область зоны регистрации. Колебания от побудите" ля передаются через дисперсионную сре-ЗО ду частице, которая начинает coaep" шать колеЬания, пересекая освещенную зону регистрации и оЬразуя световые импульсы, имитирующие прохождение через зону монодисперсных частиц с одним и тем же размером. Полученные све-

35 товые импульсы трансформируются фотоприемником в пропорциональные электрические. Последние используются в качестве опорных для калибровки соответствующего уровня дискриминации

4G амплитудного анализатора. Для калибровки другого уровня в эталонную кювету необходимо ввести частицу другого размера 11) .

Изготовление эталонной кюветы, со- 45 держащей частицу малого размера, сопряжено с решением следующих вопросов.

В.устройстве необходимо использовать ограничивающие сетки, имеющие размер ячеек по краЙней мере; порядка 5 мкм. Однако использование сеток с такими ячейками приводит к существенному усложнению конструкции гидродинамического узла, поскольку про- 55 качивание среды через сетки происходит под давлением, превышающим нормальное атмосферное. Необходимо также оЬеспечить особую степень чистоты дисперсионной среды, заполняющей эталонную кювету, поскольку размер частицы становится соизмеримым с размером естественных загрязнений многих сред. В то же время это условие труд" но реализуемо, так, как с уменьшением размеров поверхностная энергия частиц возрастает, что приводит к слипанию частиц с загрязнениями, коагуляции, и, следовательно, к изменению значения измеряемого параметра. При этом модуляция одной частицы с малыми размерами (порядка 10 мкм) во внутреннем канале кюветы подвержена значительному числу случайных факторов, влияние которых с уменьшением размерое частиц возрастает. В частности, может иметь место прилипание части цы к стенкам кюветы, к ограничительной сетке, засорение ячеек сетки, попадание частицы в застоййую зону др °

1аким образом, недостатком известного устройства является ограничен" ность диапазона калибровки из-за наличия в исследуемом объеме мелких по размеру частиц.

Цель изобретения - расширение диапазона калибровки по монодисперсным средам.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для подсчета частиц по размерам, за проточной кюветой по ходу излучения установлена оптическая система для увеличения изображе- . ния зоны регистрации в области расположения эталонной кюветы.

На чертеже дана принципиальная схема устройства .для подсчета частиц по размерам.

Устройство содержит источник 1 излучения, освещающий поперечное сечение внутреннего канала проточной приз матической кюветы 2. За кюветой 2 в направлении освещающего потока уста. новлена оптическая система, состоящая из микрообъектива 3 и полевой диафрагмы 4. Кроме этого, устройство содержит эталонную светопроницаемую кювету 5, заполненную дисперсионной средой 6, внутренний канал кюветы перегорожен двумя отстоящими друг от друга сетками 7 и 8, между которыми расположена аттестованная по размеру частица 9 заданного происхождения.

Размеры ячеек сеток 7 и 8 должны быть меньше размера частицы 9. Эталонная кювета 5 с одного конца, замкнута, а

1() 40 346 с другого ее торец выполнен в виде расширяющегося раструба, .основание которого перекрыто упругой (резиновой) мемЬраной 10, находящейся в контакте с бойком 11 побудителя возвратно-поступательного движения электромагнитного виЬратора 12. Фотодетектор 13, воспринимающий излучение, прошедшее кювету 2, подключен к электронному блоку 14 регистрации электрических .- (о импульсов. .Устройство функционирует следующим образом.

При протекании через проточную кю" вету 2 контролируемой среды частицы

/дисперсной фазы пересекают освещен- ную область внутреннего канала (зону регистрации) и частично экранируют проходящее через кювету излучение.

Это приводит к импульсному изменению прошедшего через кювету светового потока, которое пропорционально отношению площади сечения частицы к площади сечения светового потока, образующего в кювете 2 зону регистрации. р5

Посредством микрообъектива 3 изобра-.. жение освещенной зоны с увеличением в конкретном примере - в 10 раз) проецируется на плоскость полевой диафрагмы 4. 8 этом случае на фотодетек- з

ЗО тор 13 попадает только та часть увеличенного изображения освещенной зоны, которая впишется в полевую диафрагму 4. Это эквивалентно ограниче" нию поля зрения микрообъектива 3 и выделению из всей освещенной зоны толь- З5 ко узкой ее части, которая по сущест" ву является зоной регистрации и равна по сечению площади полевой диафрагмы 4 деленной íà k, где К - коэффициент увеличения микрообъектива 3. 40

Световое излучение,модулируемое rioтоком частиц анализируемой среды, пересекающих зону регистрации, посредством фотодетектора 13 трансформируется в последовательность электричес- 45 ких импульсов, пропорциональных по амплитуде размерам частиц. Данные им- пульсы поступают на вход электронного

,блока 14, который функционально пред-, ставляет собой амплитудный анализа- :Sp тор импульсов, регистрирующий рас" пределение импульсов по их амплитудам. (1pA калибровке устройства включа-. ют электромагнитный вибратор 12, боек 11 которого воздействует на упругую мемЬрану 10. Последняя прогибается и вытесняет из раструба в эта" лонную кювету дисперсионную средужидкость 6. При своем движении дис; персионная жидкость увлекает за соЬой расположенную на сетке 8 частицу 9, которая пересекает световые лучи, прошедшие через диафрагму 4, и упирается в верхнюю сетку 7. В следу ющий момент под действием сил упругости мембраны 10 дисперсионная жидкость 6 увлекается вниз. Ири этом частица 9 также начинает двигаться вниз, пересекает световые лучи, прошедшие через диафрагму 4, и упира» ется в нижнюю сетку 8. После этого процесс возвратно-поступательных перемещений частицы повторяется.

Колебания частицы 9 модулируют све. товой поток, попадающий на фотодетектор 13. При этом на его выходе образуется регулярная последовательность калибровочных электрических импульсов, амплитуда которых соответствует амплитуде от частиц размером в К разменьшим, чем размер аттестованной колеблющейся частицы. Поэтому после на" стройки пордга чувствительности амплитудного анализатора по данной по1 следовательности импульсбв устройство окажется откалиЬрованным на размер частицы также в К раз меньший, чем размер колеблющейся частицы.

При необходимости калибровки других порогов амплитудного анализатора в эталонную кювету 5 вводят аттестованную частицу иного размера или переюстировкой добиваются другого значе- . ния коэффициента увеличения оптической системы.

Полученные свойства предлагаемого устройства весьма существенны, по- скольку его калибровка осуществляется по аттестованным частицам Ьольших размеров, что обеспечивает повышенную надежность раЬоты (уменьшается вероят" ность сЬоя колебаний при прилипании частицы к стенкам кюветы или к ограничивающим сеткам) и расширение калибруемого диапазона устройства в сторону меньших размеров применительно для частиц заданного происхождения (в основном изоЬретении практически можно обеспечить /колебания аттестованной частицы только размерами не менее 50-60 мкм, в то время как в предлагаемом техническом решении при коэффициенте увеличения оптической .системы равном 10 и колеблющейся частице того же размера .можно откалибровать порог чувствительности амплитудного

3 1040346 6 анализатора на размер 5-6 мкм - зйаче- циллятора,является использование cewe, соизмеримое с пределом чувстви- ток с размерами ячеек, меньшими раэтельности известных фотометрических мера колеблющейся частицы., а малые счетчиков частиц). Кроме того, упро- размеры ячеек сеток увеличивают щается конструкция и уменьшается мощ- 5 гидродинамическое сопротивление ность побудителя возвратно-поступа- . и требуют применения побудитетельных колебаний за счет испольэова- . ля с повышенной мощностью, обесния ограничивающих сеток с большими печивающего продавливание диспервазмерами ячеек (необходимым условием сионной жидкости через поры сефункционирования калибровочного ос- 10 ток).

Составитель К. Рогожин

Редактор К. Папп Техреду Т.Наточка Корректор A. Зимокосов

Заказ 6917/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 ОЯ Иоскваа» Ж-35 Раушская наб. д. 4/g З -З5 «у»

®илиал ППЙ "Йатент", г. Ужгород, ул. Проектная,