Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Устройство содержит источник света 1, дефлектор 2 с блоком 3 управления, фокусирующий объектив 4, поглотитель 5, приемный объектив 6, диафрагму поля зрения 7, фотоприемник 8. Устройство содержит также пороговый элемент 9, аналоговый ключ 14, блок обработки с амплитудным анализатором J5, одновибратор 16. Повышение точности достигается тем, что в устройство введены дополнительный одновибратор 17, три элемента И 10, 12, 19, два инвертора 11, 18 и элемент ИЛИ 13.1 ил. § (Л ND 00 Oi 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<М 4 С 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛА!4 ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3786093/24-25 (22) 31.08.84 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (71) Институт экспериментальной метеорологии (72) С.М. Коломиец (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 950013, кл, G 01 М 15/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 940564, кл. G 01 N 15/02, !983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ

ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к конт— рольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле,.SUÄÄ 1278683 A 1 загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения— повышение точности измерения. Уст" ройство содержит источник света 1, дефлектор. 2 с блоком 3 управления, фокусирующий объектив 4, поглотитель

5, приемный объектив 6, диафрагму поля зрения 7, фотоприемник 8. Устройство содержит также пороговый элемент 9, аналоговый ключ 14, блок обработки с амплитудным анализатором 15, одновибратор 16. Повышение точности достигается тем, что в устройство введены дополнительный одновибратор 17, три элемента И

10, 12, 19, два инвертора 11, -18 и элемент ИЛИ 13. 1 ил.

1278683

11эооретение Относитс11 к кОнтроль но-измерительной технике и может быть использовано в метеорологии, биолотии, химической технологии, контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации, взвешенных частиц, Цель изобретения — повышение точности измерений, На чертеже представлена схема fG устройства, Устройство содержит источник света — лазер 1, HB пути светового пучка установлены дефлектор 2 с блоком

3 уг:.(завления, фокусирующий объектив и поглотитель з. Устройство форми;зова".(Ня потока частиц (не показано)

o

20 перпендикулярном плоскости чертежа.

1 р..омная система состоит из объекти -B 6, диафрагмы 7 поля зрения и фот<зприемника 8. К выходу фотоприемника 8 по<1ключен пороговый элемент

9, Первый логический элемент И 10 подключен одним входом через поро— говый элемент 9 к выхо,цу фотоприемника 8. Первый инвертор 11 подклю—

ЗО чен своим входом к выходу элемента 10. а вььходом — к одн<зму из входов

;;"т<>рor î элемент l И 12. Логический э;<е 1<>и(т ИЛИ 13 одним входом подклю-.

"tcE; к .-выходу элемента И 12, à Hhlxo- „<(<з-t — к управляющем входу аналогово... о x.-.! Неча 14. Сигнальный вход этого кл<очя подсоединен к выходу фотоприемT11<к11 8, а выход ключа - к блоку обр яб от Kx.l с ямпr >ит уцн»1м анализ ато(з Ом

Щ)

1 ., I >hl.-r»ц бл<зка 3 упр явления ПОДк<гюч JJ Ilrr>J- 1лле 1ь но к О <ному иэ входов

JEr;o(Ог<з одповиб(затора 16 (длительность импульсов которого равна дли-, те«ь<ьз<.ти им<<ульсав ряс< еянного све5 тя,,< к первому <здновибратору 17 (эад>1ю«(<з <у на(ало и конец IJpeMPIXJI рег1<страции, длительность импульсов

КОТOPOГО Ранил НОМИНаЛЬНОМУ ВРЕМЕНИ реги< тр BJIIJJI) . Выход одновибратора

16 п»цки(очен к второму входу эле50 мен< . !1 10, выход одновибратора 17 лодк::ю-. — и параллеиьно I<: E!тор ому вхоly h орого элемента И 12 и к входу втopox 0 инвертора 18„ выход последJT и

< о

:; l;" 0;Tов третье<-о ле, нанта И 1, и к в <;.ðîìó вхo<(y одновибратора 16.

Втор Ой вход элемента И 9 подключен к выходу элемен. а И 10 а выход — к второму входу элемента ИЛИ 13 °

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника фокусируют объективом 4 в поток исследуемых частиц и сканируют этот пучок в плоскости чертежа с помощью дефлектора 2 с частотой f и амплитудой А, при этом частоту f выбиV рают исходя из условия Е>г-> 1 где Ч вЂ” скорость движения частиц,,А — размер фокального пятна по уровню, обеспечиваюшему заданную степень однород(<ости освещенности счетного объема (если, например, степень однородности 90%, то (определяют по уровню 0,9 от максимального значения освещенности). Световой пучок сканируют с постоянной скоростью (аналогично развертке в осциллографах),Нерассеянный свет гасят ловуш кой 5, а. свет, рассеянный исследуемыми частицами, объективом 6 собирают на фотоприемник 8. Диафрагма

7 ограничивает размер счетного объема вдоль Оптической оси объектива

4. При пролете частиц через счетный объем or каждой из них образуется пачка импульсов рассеянного света (преобразуемых фотоприемником 8 в соответствующие электрические им пульсы), п(зичем временное положение каждого импульса в пачке относительно начала соот ветствующего прямого хода сканирования однозначно опрецеляется коордчнатой частицы в направлении сканирования. Блок 3 управления формирует импульсы, задержанные относительно каждого прямого хода сканирования, на заданную величину, Зти импульсы запускают одновибратор

17, формирующий импульс с длительностью, равной номинальному времени регистрации и превосходящей удвоенную длительность импульсов рассеянного света (при изменении этой дли-, тельности, как и в известном устройстве, меняется величина счетного збъема), Одновременно с одновибратором 17 запускается и одновибратор

16 с длитеиьност(ю импульсов, равной длительности вь|ходных импульсов фотоприемника 8 (т.е. длительности импульсов рассеянного света) ° Второй раз (за один цик< сканирования) одновибратор 16 зя1>ускается задним

1278683 фронтом импульса с одновибратора

17, т ° е, в конце номинального времени измерения.

Когда импульсы с фотоприемника не совпадают во времени ни с нача— лом, ни с концом номинального времени регистрации (т.е. с передним и задним фронтами импульса с одновибратора 17), при наличии логического потенциала "1" на выходе одновибрато-10 ра 16 и соответственно на одном из входов элемента И 10 потенциал на выходе элемента 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 выходе элемента И 12) потенциал равен "1". При этом потенциал на выходе элемента И 12, на выходе 20 элемента ИЛИ 13 равен "1" в течение длительности импульса 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 открывается на время действия импульса с одновибратора 17, задающего номинальное время регистрации. В это время импульсы с фото1 приемника 8 поступают на блок обработки с амплитудным анализатором

15, измеряющим амплитуды пачек импульсов. При этом неважны потенциалы на выходах инвертора 18 и элемента И 19. 35

Когда импульс с фотоприемника 8 совпадает во времени с заданным началом времени регистрации, при наличии потенциала "1 на выходе одновибратора 16 на выходе порогового 40 элемента 9 также будет потенциал

"1". Соответственно на выходе инвертора 10 потенциал равен "1", на выходе инвертора 11 потенциал равен

"0" и на выходе элемента И 12 по- 45 тенциал также равен "0". В это время потенциал на выходе одновибратора 17 равен "1", на выходе инвертора 18 "0", соответственно на выходе элемента "И" 19 потенциал ра- 50 вен нулю.

Таким образом, поскольку наобоих входах элемента ИЛИ 13 потенциал равен нулю, то на выходе он также 55 равен нулю, и ключ 14 закрыт, При окончании импульса с фотоприемника 8 (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 заданным 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 инвертору, устанавливается потенциал 1

Н It

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" (с момента окончания времени регистрации до момента окончания импульса с элемента 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 элемента И 19 также равен "1" (поскольку на обоих и его входах потенциал равен 1 ) . .В результате ключ 14 будет закрыт не в момент окончания импульса с одновибратора 17, а в момент окончания соответствующего импульса с фотоприемника 8, причем этот импульс с фотоприемника проходит без искажений через ключ 14. При каялом последующем цикле сканирования работа повторяется, 1278683

Составитель А. Чурбаков

Редактор Н. Марголина Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

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

Таким образам, при совпадении импульса рассеянного света с заданным началом или концом, времени регистрации задерживают это начало или конец до окончания указанного импуль- 5 са. В результате исключаются из анализа импульсы, совпадающие с началом, и дополнительно анализируются импульсы, совпадающие с концом номинального времени регистрации, что дает воэможность уменьшить по,грешности измерения размеров частиц,. пролетающих через краевые области счетного объема, за счет устранения искажений амплитуд импульсов от таких частиц, причем реализация устройства достаточно проста.

Формула изобретения.

Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающее источник света, по ходу излучения которого установлены дефлектор с блоком управления, фокусирующий объектив, поглотитель, приемный 1 объектив и фотоприемник, к которому подключены пороговый элемент и аналоговый ключ, блок обработки с амплитудным анализатором, подключенный к выходу аналогового ключа, и первый одновибратор., подключенный своим входом к выходу бло. ка управления дефлектора, о т л и— а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй одновибратор, три элемента И, два инвертора и элемент ИЛИ, причем первый вход второго одновибратора подключен к выходу блока управления, а выход — к входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход — к входу первого инвертора, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа,. выход первого одновибратора подключен параллельно к второму входу второго элемента И и к входу второго инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И и к второму входу второго одновибратора, второй вход третьего элемента И подключен к выходу первого элемента Й, а выход— к второму входу элемента ИЛИ.