Фотоэлектрический счетчик аэрозольных частиц

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЕТЧЖ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, содержащий оптическую систему осветителя, включающую последовательно расположенные вдоль оптической оси осветителя конденсор, диафрагму осветителя и объектив осветителя, оптическую систему фотоприемника, включающую объектив фотоприемника, диафрагму и фотоприемник, и канал аспирации, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения , диафрагма осветителя выполнена в виде рамки с кольцевой щелью, на выходе оптической системы осветителя установлен коллиматор, а выкод фотоприемника соединен со схемой управления и с двумя ключами, выходы которых через запоминающее устройство i соединены со схемой совпадения, а выходы схемы управления соединены с управляющими входами запоминающего устройства и входами ключей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЯИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

„Я0„„1121603 А зав G01N 502

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРИТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

Р н aBTQPCNOIIIV СВИДЕтВЪСтви (21) 3269903/18-25 (22) 06.04.81 (46) 30.10.84. Бюл. Р 40 (72) И.И. Васильев и Г.И. Ильин (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. А.Н. Туполева (53) 532.584.08(088.8) (56) 1. Патент США М 3984307, кл. 209-742, 1976.

2. Английский патент Р 1394583, кл. G IX 1975.

3. Патент ФРГ У 1815352, кл. С 01 И 15/02, 1975 (прототип). (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК

АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, содержащий оптическую систему осветителя, включающую последовательно расположенные вдоль оптической оси осветителя. конденсор, диафрагму осветителя и объектив осветителя, оптическую систему фотоприемника, включающую объектив фотоприемника, диафрагму и фотоприемник, и канал аспирации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, диафрагма осветителя выполнена в виде рамки с кольцевой щелью, на выходе оптической системы осветителя установлен колпиматор, а выход фотоприемника соединен со схемой управления и с двумя ключами, выходы которых через запоминающее устройство соединены со схемой совпадения, à g выходы схемы управления соединены с управляющими входами запоминающего устройства и входами ключей.

С:

1121603

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к тех— нике дисперсного анализа частиц аэрозоля на основе оптико-электронного метода.

Известен прибор дпя выделения из всей совокупности взвешенных частиц твердой фазы суспензии тех. которые выделяются по определенному признаку.

Исследуемая суспензия вводится в цилиндрический канал прибора вместе с омывающим потоком чистой жидкости.

Входное отверстие для обмывочной жидкости представляет собой конфузор, благодаря чему обмывочная жидкость оказывает сдавливающее дейст— вие на струю суспензии. При дальнейшем течении через канал отдельные частицы пересекают измерительный объем канала, освещаемый лучем лазера. Ослабление света регистрируется фотодетектором. Если частица, пересекающая измерительный объем, не отличается по своим характеристикам, влияющим на ослабление света, ст большинства частиц„ сохраняется прямолинейное ламинарное течение сус пензии и продолжается ее истечение из канала в какую-либо емкость. Однако канал имеет ответвление. КонструкЗО ция же канала в месте разветвления такова, что в случае турбулизации потока в этом месте жидкость начинает течь по ответвлению (эффект

Коанда). Для турбулизации потока используется пьезоэлектрический кристалл, собственные колебания которого начинаются по сигналу от фотодетектора, зафиксировавшего необычное ослабление света частицей. Линия задержки сигналов позволяет соглаЦЦ совать момент подхода сегрегируемой частицы к разветвлению с началом колебаний кристалла (1) .

Известен прибор для счета частиц, а| содержащий продолговатую измерительную камеру в виде конуса, который сопрягается с коническим объемом, примыкающим к конденсору. Конденсор формирует слабосходящий пучок света. сечение которого в месте сопряжения конусов равно или несколь--ко больше площади сопряжения.- H этом месте по трубке> расположенной перпендикулярно к оси конусов, в камеру вводятся аэрозольные частицы. В конце измерительной камеры расположена цилиндрическая ловушка, а рассеянный свет фиксируется фотодетeêòoðîì (?), Недостатком даннь х приборов является значительная погрешность измерения, обусловленная неравномерностью освещенности счетного объема.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является ггрибор, содержащий оптическую систему осветителя, состоящую из последовательно расположенных вдоль оптической оси осветителя конденсора, диафрагмы осветителя, объектива осветителя, оптическую систему фотоприемника, состоящую из объектива фотоприемника, диафрагмы, фотоприемника, расположенных последовательно вдоль оптической оси, и канал аспирации, расположенные так, что ось канала аспирации и оптические оси системы осветителя и фотоприемника пересекаются в цент— ре счетного объема, составляя между с собой угол 90 . Свет от осветителя, собираемый конденсором, фокусируется в интенсивно освешенный объем с. помощь|о объектива осветителя. Диафрагма осветителя совместно с диафрагмой выделяет равноосвешенную часть объема, вызываемую счетным объемом, через который в потоке газа из канала аспирации пролетает исследуемая аэрозоль. Свет, рассеянный частичкой, прошедшей через счетньгй объем, ссс ирается объективом фотоприемника и попадает на фстоприемник, кото 3htH анализирует величину рассеянного света (3$ .

Недостатксм известного прибора является неточность измеренжл, вызванная регистрацией частиц, прошедших по:ра нице сче тнсго объема . В ре зульт ате не полного освещения поверхности таки . частиц показания прибора зависят не только от размера но и от траектории полета частиц аэрозоли.

Цель изобретения — псвыш.- низ точности измерения размеров частиц аэрозоли:

Зта цель достигается тем, что в фотоэлектрическом четчике аэро— зо li>Hblx частиц„содержащем о.гтичес— к; ю систему осветителя, включающую последовательно расголсженные в1-оль онт .:ческсй GH осветитегя кснденсср, диафрагму осветителя и объектив осве. тителя, оптическую систему фотоприемника, включающую объектив фстс..риемника, диафрагму и фотопрнемник.. и канал агпирации,,диафра -ма осветителя выполнена в виде рамки с кольцевой

21603 4

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Заказ 7973/34

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4

3 11 щелью, на выходе оптической системы осветителя установлен коллиматор, а выход фотоприемника соединен со схемой управления и с двумя ключами, выходы которых через запоминающее устройство соединены со схемой сов-падения, а выходы схемы управления соединены с управляющими входами запоминающего устройства и входами ключей.

На чертеже представлена схема устройства.

Фотоэлектрический счетчик аэрозольных частиц содержит оптическую систему осветителя, состоящую иэ последовательно расположенных вдоль оптической оси осветителя 1 конденсора 2, диафрагмы осветителя 3, объектива осветителя 4 и коллиматора 5, канал аспирации 6, оптическую систему фотоприемника, состоящую из

I объектива фотоприемника 7, диафрагмы 8 и фотоэлектронного умножителя

9, находящихся последовательно на оптической оси. Причем ось канала аспирации 6 и оптические оси систем осветителя и фотоприемника пересекаются в центре счетного объема, составляя между собой угол 90, 0 а выход ФЭУ соединен со схемой управ. ления 10 и с двумя ключами 11 и 12, выходы которых через запоминающее устройство 13 и 14 соединены со схемой совпадения 15, а выходы схемы управления 10 соединены с управляющими входами запоминающих устройств

13 и 14 и ключей 11 и 12.

Свет, излучаемый осветителем 1, собирается конденсором 2 и, проходя

° через диафрагму 3, выполненную в виде рамки с кольцевой щелью, приобретает необходимую в сечении структуру благодаря форме диафрагмы.

Коллиматор 5, установленный после объектива 4, создает коллимирован.ный полый луч света ° Диафрагмой 8 и объективом 7 выделяется часть полого луча. Таким образом, счетный объем получаем в виде полого цилиндра, через боковую поверхность которого пролетают частицы, вылетевшие

30 из канала 6. Частица пересекает дважды боковую поверхность счетного объема, поэтому на выходе ФЭУ 9 формирует пару одинаковых по амплитуде импульсов. Первый импульс, сформированный этой частицей, проходя через нормально открытый ключ 11, запоминается запоминающим устройством (ЗУ)

13 и подается на вход схемы сравнения 15, по окончании импульса ключ

11 закрывается, а ключ 12 открывается схемой управления 10. Второй импульс, поступающий с ФЭУ при вылете частиц из счетного объема, проходя через ключ 12, запоминается ЗУ 14 и подается на второй вход схемы сравнения 15. В случае равенства показаний ЗУ,13 и 14 схема 15 выдает амплитуду сигнала на выход устройства

По окончании второго импульса схема управления сбрасывает показания ЗУ

13 и 14 и устанавливает ключи 11 и

12 в исходное состояние. Частица, проходящая по границе счетного объема, формирует только один импульс, который .запоминается устройством 13, а на выходе схемы 15 сигнала не будет, так как показания ЗУ 13 и 14 не совпадают.

Выполнение диафрагмы в виде рамки установка коллиматора на выходе оптической системы осветителя и выполнение приемника по данной схеме позволяет в фотоэлектрическом счетчике частиц аэрозоли повысить точность измерения. Особенно эффективно применение предлагаемого прибора по сравнению с существующими при анализе полидисперсных аэрозолей. Повышение точности достигается также вследствие повышенной помехозащищенности прибора, так как регистрируется только пара одинаковых импульсов. Кроме того в приборе можно менять величину счетного объема, не увеличивая погрешность измерения, в результате увеличения размеров диафрагмы в оптической системе фото-. приемника, что позволяет работать как при малых, так и при больших зна чениях концентрации аэрозоли.