Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и мо;Жет быть использовано при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Для повышения точности измерений освещение частиц производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц. Импульсы от рассеянного отдельными частиt B tb цами света формируют в пачки, вьщеляют их огибающие. Для расширения, диапазона измеряемых концентраций световой пучок сканируют с постоянной скоростью и при этом пачки им-. пульсов составляют только из тех. импульсов, временная задержка между которыми равна периоду сканирования, Для повьппения. оперативности измерений величину рабочего объема изне-г ряют при фиксированной амплитуде сканирования по отношению к величине рабочего объема, соответствующего длительности цикла сканирования, путем адекватного выбора изменения отношения длительности регистрации импульсов рассеянного частицами света к длительности каждого цикла сканирования . При зтом для повышения точности измерений при совпадении импульса от рассеянного света с заданными началом или окончанием ре-, гистрации задерживают это начало или окончание регистрации до окончания упомянутого импульса. 1 ил. (Л ю 00 Од 00 to N

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1278682 А 2! яп 4 01 М 15/02!!":,, . !p">ЦЩ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 940564 (21) 3786093/24-25 (22) 31.08.84 (46) 23.12.86. Бюл. У 47 (71) Институт экспериментальной метеорологии (72) С.M. Коломиец (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 940564, кл. G О! N 15/02, 1983. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ Н3МЕРЕННН РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к контроЛьно-измерительной технике и может быть использовано при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Для повьппения точности измерений освещение частиц производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц. Импульсы от рассеянного отдельными части— цами света формируют в пачки, выделяют их огибающие. Для расширения диапазона измеряемых концентраций световой пучок сканируют с постоянной скоростью и при этом пачки импульсов составляют только из тех импульсов, временная задержка между которыми равна периоду сканирования.

Для повьппения. оперативности измерений величину рабочего объема изме-, ряют при фиксированной амплитуде сканирования по отношению к величине рабочего объема, соответствующего длительности цикла сканирования, пу- тем адекватного выбора изменения отношения длительности регистрации импульсов рассеянного частицами света к длительности каждого цикла сканирования. При этом для повышения точности измерений при совпадении импульса от рассеянного света с заданными началом или окончанием ре-, гистрации задерживают это начало ипи окончание регистрации до окончания упомянутого импульса. 1 нл. 12786

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовало в метеорологии, ".биологии, химической технологии, контроле загрязнений Окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц и является усовершенствованием устройства па авт, св, Р 940564. !

О

"Цель изобретения — повышение точ на ст и из мер ений, На чертеже показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Схема устройства содержит лазер

1. На пути светового пучка установле:11=1 дефлектар 2 " блоком 3 управления, факусирующий объектив 4 и пог-. лотитель 5. Устройство формирова:--.ия па1 Ока -(астиц (IIP показана ) Обеспечивает движение частиц с некоторой скоростью V через факальную область объектива 4 в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, Прием- 25 ная система состоит из Объектива 6, диафрагмы 7 поля зрения и фотоприемника 8, К выходу фотоприемника 8 подкл1очен кампаратор 9. Первый логический элемент и 10 подкл1очен 30

Одним входам через компаратор 9 к выходу фотоприемника 8. Первый инвертар 11 подключен своим входом к входу элемента И 10„ а выходом — к одному из входов второго элемента И 12.

Логический элемент ИЛИ 13 одним входам подключен к выходу элемента.

И 12„ а выходом- к разрешающему входу аналогового ключа 14. Аналоговый вход этого ключа. подсоединен щ к вы. аду фотоприемника 8, а выход к блоку обработки с амплитуцным анализаторам 15, Выход блаха 3 управления подключен параллельна к

Од11аму из в к<ода в в 1 Ор ОГО Одн О виб рата,ц ра 16 (длительность импульсов которого равна длительности импульсов рассеяннага света) и к первому одновибратору 17 (задающему начало и конец времени регистрации, длительнастт импульсов котарога равна номинальному времени регистрации), Выход однавибратара 16 подключен к второму входу элемента И 10, выход .Одпавибр атар а 17 подключен параллель-55 на к второму входу второго элемента

И 12 2 и к входу второго инвертара 18„

Выход нввертара 18 подключен параллельна к одному из входов третьего

82 2 элемента И 19 и к второму входу адновибратара 16 ° Второй вход элемента И ) 9 подключен к выходу элемента И 10 а выход — к второму входу элемента ИПИ 13.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работа.ет следующим образом, Световой пучок ат источника I фокусируют объективом 4 в поток исследуемых частиц и сканируют этот пучок в плоскости чертежа. с помощью дефлектара 2 с частотой f и амплитудой А. При этом частоту f выбирают, V исходя из условия К3 †; вЂ, V— скорость движения частиц,, h- размер фекального пятна па уровню, абеспеч11ва1ощему заданную степень однородности освещенности счетнога объема (если, например, степень однородности 907, та определяется па уровню

0,9 ат максимального значения освещенности). Световой пучок сканируют с постоянной скоростью (аналогично развертке в асциллэI.pафах). Нерассеянный свет гасят ловушкой 5, а свет, рассеянный исследуемыми частицами, объективам 6 собирают на фотоприемник 8. Диафрагма 7 ограничивает размер счетного объема вдоль

Оптической оси объектива 4, При пролете частиц через <четный объем от каждой из них образуется пачка импульсов рассеянного счета (преобразуемых фотоприемником 8 в соответствующие электрические импульсы), причем временное полажение каждого импульса в пачке относительно начала соответствующего прямого хода сканирования однозначно определяется координатой частиць1 в направлении сканирования. Блок 3 управления формирует импульсы, задержанные относительна кгждого прямого хода сканирования, на заданную величину,Эти лмпульсы запускают однавибратор 17, формирующий импульс с длительностью, рдвнай номинальному времени регистрац1 и и превосходящей удвоенную длительность импульсов рассеянного света (при изменении этой длительности, как и .в известном способе, меняется величина счетного объема). Одновременно с аднавибратарам 17 запускается и аднавибратор 16 с длительностью импульсов, равной длительности выхадн1* х импульсов фотоприемника 8 (т,е. длител:зности импульсов

1278682 рассеянного света) . Второй раз (за один цикл сканирования) одновибратор 16 запускается задним фронтом импульса с одновибратора 17, т.е, в конце номинального времени измерения, Когда импульсы с фотоприемника не совпадают во врем ни ни с началом, ни с концом номинального времени регистрации (т.е. с передним и задним фронтами импульса с одновибратора 17), при наличии логического потенциала "1" на выходе одновибратора 16 и соответственно на одном из входов элемента И 10 потенциал на выходе компаратора 9 и соответственно на втором входе элемента И 10 равен логическому "0", соответственно на .выходе элемента

И 10 потенциал равен "0", а на выходе инвертора 11 (и на входе элемента И 12) потенциал равен "1", При этом потенциал на выходе элемента

И 12, на выходе элемента ИЛИ 13 равен "1" в течение длительности им-: пульса с одновибратора 17, подключенного к второму входу элемента

И 12 (в это время потенциал на втором входе элемента 12 равен 1). Таким образом, аналоговый ключ 14 от-. крывается на время действия импуль— са с одновибратора 17, задающего номинальное время регистрации. В это время импульсы с фотоприемника 8 поступают на блок обработки с амплитудным аналиэитором 15 измеряющим амплитуды пачек импульсов, т.е. предлагаемый способ измерения совпадает с известным. При этом неважны

40 потенциалы на выходах инвертора 18 и элемента И 19.

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным на- 45 чалом времени регистрации, при наличии потенциала "1" на выходе одновибратора 16, на выходе компаратора

11 И

9 также будет потенциал 1 . Соответственно на выходе инвертора 10 потенциал равен "1", на выходе инн и вертора 11 потенциал равен 0 и на выходе элемента И 12 потенциал также равен."0", В это время потенциал на

tl 11 выходе одно ви братора 1 7 равен на выходе инв ертор а 1 8 потенциал ра- . вен "0 " . Соответственно на выходе элемента И 1 9 потенциал также равен нулю.

Таким образом, поскольку на обоих входах элемента ИЛИ 13 потенциал равен нулю, то на выходе он также равен "0", и ключ 14 закрыт.

При окончании поступления импуль» са с фотоприемника 8 (очевидно, что этот импульс заканчивается не позже импульса с одновибратора 16, поскольку он начинается раньше, а длительности этих импульсов равны) на выходе элемента И 10 устанавливается потенциал "0", на выходе инвертора

11 — потенциал "1", в результате ключ 14 открывается до окончания . .поступления импульса с одновибратора 17 °

Таким образом, при совпадении импульса рассеянного света с задан-! ным началом времени регистрации это начало задерживают до окончания упомянутого импульса.

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным концом времени регистрации, т.е. с задним фронтом импульса с одновибратора 17 (до начала указанного импульса с фотоприемника 8, но после окончания импульса с одновибратора

16), потенциал на выходе элемента

И 10 равен "0", потенциал на выходе инвертора 11 равен "1", потенциал на выходе одновибратора 17 равен

"1" (номинальное время регистрации еще не закончилось), потенциал на выходе элемента И 12 равен "1", и ключ 14 открыт, В момент прихода импульса с фотоприемника 8 на входе элемента И 10 подключенном к инвер" тору, устанавливается потенциал "1".

В момент окончания номинального времени регистрации задним фронтом импульса с одновибратора 17 через инвертор 18 запускается одновибратор 16, и на соответствующем входе элемента И 10 устанавливается потенциал "1". В результате на выходе элемента И 10 устанваливается потенциал "1" (с момента окончания времени регистрации до момента окончания импульса с компаратора 9) . После окончания импульса с одновибратора

17 на выходе элемента И 12 потенциал равен "0" независимо от потенциала на выходе инвертора 11. Однако потенциал на выходе инвертора

18 также равен "1" (поскольку импульс с одновибратора 17 уже закончился) и потенциал На выходе элемен

1278682

Формула изобретения

Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц по авт.св. У 940564, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, при совпадении импульса от рассеянного света с заданным началом или окончанием регистрации задерживают эти начало или окончание регистрации до окончания упомянутого импульса.

Составитель А. Чурбаков

Редактор Н. Марганина Техред А.Кравчук Корректор В. Бутя га

Заказ 6825/39 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 та "И" 19 также равен "1" (поскольку на обоих его входах потенциал равен "1"). .В результате ключ 14 закрыт не в момент конца импульса с одновибратора 17, а в момент окончания соответствующего импульса с фотоприемника 8, причем этот импульс с фотоприемника проходит без искаже-! ний через ключ 14. При каждом последующем цикле сканирования работа повторяется.

Таким образом, при совпадении им-. пульса рассеянного света с заданнью началом.или концом времени регистрации задерживают это начало или конец до окончания укаэанного,импульса. В результате исключаются из анализа импульсы, совпадающие с началом, и дополнительно анализируются импульсы, совпадающие с концом но- 2О минального времени регистрации, что дает возможность уменьшить погрешности измерения размеров частиц, пролетающих через краевые области счетного объема, эа счет устранения искажений амплитуд импульсов от таких частиц, причем реализация устройства является достаточно простой с использованием стандартных логических элементов.