Способ измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц

 

Изобретение относитс-я к оптическим способам измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц, Цель изобретения - повьш1ение точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема . Суть изобретения заключается в направлении в область измерения дополнительно к двум перекрывающимся световым когерентным лучам с вертикальной поляризацией и различной частотой двух лучей с меньшим диаметром , горизонтальной поляризацией и различной частотой. После оптического гетеродинирования рассеянного на азрозольных частицах света и регистрации переменных составляющих на разностных частотах основной и дополнительной пар световых лучей, сигнал на разностной частоте световых лучей большего диаметра используют для пропускания сигнала на разностной частоте световых лучей меньшего диаметра для амплитудного анализа. Размер зоны в области измерений, соответствующей лучам с меньшим диаметром, выбирают так, чтобы в его пределах распределение интенсивности в максимумах образующейся интерференционной картины от лучей большего диаметра было постоянным. Для реализации способа может быть использован двухволновой лазер, так чтобы длины волн основных и дополнительных лучей были различны . 1 з,п. ф-лы, 2 ил. (Л IsD 4j О) СО Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ., СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3368464/ "4-25 (22) 23. 12. 81 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (72) В.M.Çåìëÿíñêèé (53) 563.35(088.8) (56) Патент GIIA М - 4140395, кл. G 01 N 15/02, 1979.

Патент GIIA Р 3680961, кл ° 6 01 lg 15/02, 1972 ° (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И

КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к оптическим способам измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц.

Цель изобретения — повьш)ение точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема. Суть изобретения заключается в направлении в область измерения дополнительно к двум перекрывающимся световым когерентным лучам с вертикальной поляризацией и различной ча„„SU„,, 1276960 А1 стотой двух лучей с меньшим диаметром, горизонтальной поляризацией и различной частотой. После оптического гетеродинирования рассеянного на аэрозольных частицах света и регистрации переменных составляющих на разностньтх частотах основной и дополнительной пар световых лучей, сигнал на разностной частоте световых лучей большего диаметра используют для пропускания сигнала на разностной частоте световых лучей меньшего диаметра для амплитудного анализа. Размер зоны в области измерений, соответствующей лучам с меньшим диаметром, выбирают так, чтобы в его пределах распределение интенсивности в максимумах образующейся интерференционной картины от лучей большего диаметра было постоянным. Для реализации способа может быть использован двухволновой лазер, так чтобы длины волн основных и дополнительных лучей были различны. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1276960

Изобретение относится к способам измерения размеров и концентрации микрочастиц и может быть использовано для измерения размеров и концентрации частиц в движущихся и газообразных технологических средах оптическими средствами.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема.

На фиг, 1 изображена схема устройства для реализации способа измерения размеров и концентрации аэроэольных частиц; на фиг. 2 — область измерения, поперечное сечение.

Устройство содержит лазер !, излучение 2 которого, проходя через оптический расщепитель лучей 3, преобразуется в лучи 4-7, зеркало 8, фокусирующий объектив 9, собирающий лучи в области измерения IO трубопровод 11 с прозрачными окнами 12, собирающий рассеянный свет 13, объектив 14, фотоэлектронный усилитель

15, селективные усилители 16 и 17, детекторы 18 и 19, аналого-цифровые преобразователи 20 и 21, микропроцессорный анализатор импульсов 22.

В области измерения формируется меньшая эона 23 с большим периодом интерференционной картины, большая эона 24 — с меньшим периодом интерференционноИ картины, а регистрируемые частицы могут занимать соответственно положения 25, 26, 27.

Устройство для реализации способа измерения размеров и концентрации частиц работает следующим образом.

Излучение 2 лазера 1 оптическим расщепителем лучей 3 преобразуется в параллельные лучи 4-7 равной интенсивности, причем частоты луча 7 и луча 5 отличаются от частоты лучей

4 и 6 на величины f u f соответст-.

1 венно, кроме того лучи 4 и 5 гори зонтально поляризованы, а лучи 6 и

7 вертикально поляризованы.

Фокусирующим объективом 9 в области измерения 10 обраьуется меньшая эона 23 и большая зона 24 с различными периодами интерференционной картины, причем размер меньшей зоны

23 выбирают таким, что в его пределах распределение интенсивности в максимумах интерференционной картины с меньшим периодом практически было постоянной величиной. усиления селективных усилителей 16 и

17 подобраны так, что при нахождении частицы в положении 26 мплитуда сигнала U на выходе детектора 18 равна половине амплитуды сигнала U на выл ходе детектора 21, а при нахождении

v частицы в положении 25 — U > -э то

Э при выполнении условия U,> — происходит измерение величины сигнала U а> который в этом случае пропорционален размеру частицы, так как в пределах меньшей зоны 23 распределение интенсивностей в максимумах интерференционной картины, обусловливающих сигнал П„, постоянно. После измерения величины сигнала U в микропроцессор2 ном ампли тудном анализ а торе имп ульсов 22 производится классификация частиц по размерам и после вычислений выдается информация о кЬнцент5О рации и распределении частиц по размерам:

Для реализации способа измерения в устройстве может быть использован двухволновой лазер 1, В этом случае

55 на выходе расщепителя 3 формируются два пучка 4 и 5 на длине волны 1, и два луча 6 и 7 на длине волны 4

При этом устройство работает анало5

С0

I5

При прохождении аэрозольной частицы через область измерения 10 (вектор скорости частицы совпадает с осью схемы) рассеянный свет !3 собирается объективом 9 и,эатем, отразившись от зеркала 8, направляется объективом 14 на фотоэлектронный усилитель 15. В результате оптического гетеродинирирования излучения, рассеянного от лучей 4, 5, 6 и 7, имеющих различные частоты и поляризацию, на выходе фотоэлектронного усилителя 15 образуется переменные составляющие сигналов с частотами f и Г, которь1е выделяются селективными усилителями 16 и 17, и после детектирования детекторами

1 8 и 19 поступают на входы аналогоцифровых преобразователей 20 и 21, и далее в виде цифровых кодов поступают в микропроцессорчый амплитудный анализатор импульсов 22, в котором осуществляется сравнение амплитуд двух импульсов с целью определения местонахождения частицы в области измерения 10.

Например, если распределение интенсивностей излучения в области измерения или соотношение коэффициентов

1276960 гично предыдущему варианту устройства, 2.,Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что два дополнительных облучающих луча имеют длину волны, отличную от длины волны основных облучающих лучей, 23

1Риг. f

Составитель Плешков

P едак тор В. Ков тун Техред А. Кравчук Корректор М.Максимишинец

Заказ 6659/35 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раутпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проектная,4

Ф о р м у-л а и з о б р е т е н и я

I. Способ измерения размеров и концентрации азрозольных частиц путем облучения исследуемого потока, частиц световыми когерентными лучами, перекрывающимися в области измерения с последующим измерением после оптического гетеродинирования рассеянного света переменной составляющей сигнала, причем два облучающих луча имеют вертикальную поляризацию и отличаются по частоте на величину

ff лежащую в радиодиапаэоне, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет анализа частиц в однородной зоне освещенного объема, в область из" мерения направляют дополнительно два луча с меньшим диаметром, имеющие горизонтальную поляризацию и отличающиеся друг от друга по частоте на величину f, лежащую в радиодиапазоне, 1 причем переменную составляющую сигнала измеряют на частотах f u

10 сравнивают эти составляющие сигнала, и сигнал с частотой f, используют для пропускания сигнала с частотой для амплитудного анализа.