Способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к изменениям размеров и концентрации взвешенных частиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической технологии и при контроле загрязнений окружающей среды. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения погрешностей , связанных с влиянием неоднородности освещающего пучка и виньетирования в приемной оптической системе. Сущность изобретения заключается в том, что поток взвешенных частиц освещают перпендикулярно направлению потока коллимированным световым пучком с негауссовым профилем интенсивности по его сечению. Рассеянный свет преобразуют в электрические импульсы с помощью фотоприемника, которые дифференцируют и сравнивают амплитуду каждого импульса с экстремумом его производной, а для регистрации отбирают только те импульсы для которых отношение амплитуды импульса к экстремуму его производной 0. удовлетворяет условию Q. А(1-2сГ) где сГ - максимально допустимая погрешность изменения р азмеров частиц; А - константа, учитывающая степень отличия освещающего пучка света от Гауссова. За счет селекции импульсов по указанному критерию из анализа исключаются частшда, пересекающие рабочий объем вне зоны с допустимой неоднородностью светового поля, что позволяет повысить точность измерений . 2 с.п. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. se (Л W со со 4

(19) (И) 9441 А1

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 15/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф,. 4 (° СОЮЗ СОВЕТСКИХ Р ."ф ..".. СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3922597/24-25 (22) 28.06.85 (46) 23,09.87. Бюл. № 35 (71) Институт экспериментальной метеорологии (72) Н. В, Гончаров (53) 535.36(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 807145, кл. G Ol и 15/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 857789, кл. G 01 N 15/02, 1981, Авторское свидетельство СССР

¹ 857812, кл. G Ol М 21/85, 1981, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И

КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к изменениям размеров и концентрации взвешенных частиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической технологии и при контроле загрязнений окружающей среды. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет снижения погрешносг тей, связанных с влиянием неоднородности освещающего пучка и виньетирования в приемной оптической системе.

Сущность изобретения заключается в том, что поток взвешенных частиц ос— вещают перпендикулярно направлению потока коллимированным световым пучком с негауссовым профилем интенсивности по его сечению, Рассеянный свет преобразуют в электрические им— пульсы с помощью фотоприемника, которые дифференцируют и сравнивают амплитуду каждоro импульса с экстремумом его производной, а для регистрации отбирают только те импульсы для которых отношение амплитуды импульса к экстремуму его производной

0. удовлетворяет условию 0 А(1-2d) где d — максимально допустимая погрешность изменения размеров частиц, А — константа, учитывающая степень отличия освещающего пучка света от

Гауссова. За счет селекции импульсов по указанному критерию из анализа исключаются частицы, пересекающие рабочий объем вне зоны с допустимой неоднородностью светового поля, что позволяет повысить точность измерений. 2 с.п. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

133944!

11зобретение относится к измериTE ËI>HOH ТЕХНИКЕ B ЧЛСТ)IОСТИ К H. 3M< рению размеров и концентр lllHH взвешенных частиц и 1!Ожет испОльзов<ать .) ся в метеорологии, биологии, химической технологии и при контроле окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц микро)нных и субмикронных рл.)меров, 10

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет снижения погрешностей, связанных с влиянием неоцнородностей освещающего пучка и виньетирования в приемной оптической системе, Нл фиг. l приведена блок-схема устройства, реализую!1)его 1)р едла гаемый способ: ня фиг. 2 — функциональная схема блока сравнения-коммутации.

У< тройство содержит источник 1 света, объективы 2 и 3, диафрагму 4, фотоприемник 5, селектор 6 импульсов, включающий дифференцирующий усилитель 7, блок 8 сравнения-коммутации и регистрирующее устройство 9 (амплитудный анализатор). Г>лок 8 состо—

25 ит из дгух оперативно — запоминающих устройств 10 и 11, двух компараторов

1 2 и 13, блока 4 совпадении, анало — 30 гового ключа 15 и источника 16 опорного напряжения.

Способ осуществляют следующим обколли).!Ированны. световым пучком с негауссовым профилем интенсивности

1!о его сечению. Рассеянный частицами свет преобразуют в электрические им в 40 пульсы с помощью фотоприемника, ОпТИЧ <= CKH СВЯ 3 ЛИНОI 0 С ОСБ ЕЩ IЮШИМ ПУЧ ком света, Полученные элеK rðH÷åñêHå импульсы дифференцируют и сравнивают амплитуду каждого импульса с экстре— мумОм <.ГО прОизвОднои, я дл51 pvгист— рации отбирают только импульсы, у которых отношение амплитуды импульс.я к экстремуму его производной Q удовлетворяет услОвию

50 (1) Q А (1 — 2d) где С)- максимально долу<..тиман отн<-сительняя погреш))ост)> и.<мере— ния pазм<.pов чяс !иц1 <,б

<< константа q учи т111)лющля Г т< пень отличия попер< ч)!Ого ))p«вЂ” филя интенсивности освецлю— щего пучка От глуссово! o разом.

Поток взвешенных частиц освещают 86 перпендикулярно направлению потока

Устройство работает следующим Образом, Свет от источника 1 проходит через объектив 2 и пронизывает рабочий объем прибора. Рассеянный частицами свет чере » объектив 3 и диафрагму 4 поступает на фотоприемник 5. Сигнал с выхода фотоприемника 5 поступает на селектор 6 импульсов, где подается на вход дифференцирующего усили— теля 7 с коэффициентом усиления Q u на вход блока 8, т.е ° на вход устройства 10 и первый вход компяратора

13. Устройство 10 запоминает амплитуду выходного сигнала фотоприемника

5 и передает напряжение, равное амплитуде сигнала, на первые входы аналогового ключа 15 и компаратора 12.

Дифференцирующий усилитель 7 дифференцирует входной сигнал, усиливает полученную производную в <) раз и передает на вход устройства !1, кото— рое запоминает амплитуду усиленной производной и передает напряжение, равное указанной амплитуде, на второй вход компаратора 12. В тот момент, когда уровень входного сигнала на первом входе превысит опорное напряжение, поданное на второй вход компаратора 13, последний срабатывает и его выходное напряжение поступает на первый вход блока .14 совпадений. Ком— паратор 12 сравнивает выходное напряжение устройства !О, равное амплитуде входного сигнала, с выходным напряжением устройства 11, равным амплитуде усиленной в Q раз производной вхоцно)О сигнала, Если сигнал с выхода устройства 10 окажется больше сигнала с выхода устройства 11, то на выходе компаратора 12 появляется сигнал, что приводит к появлению сигнала на выходе блока 14 совпадений и открытию аналогового ключа 15, т,е. импульс для которого 0 оказывается больше заданного, регистрируется.

Способ и устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц позволяют за счет сепекции им— пульсов по условию (1) исключить из анализа частицы, пересекающие рабочий (счетный) объем вне зоны с допус— тимой неоднородностью светового поля, т.е, одновременно уменьшить погрешности определения функции распределения взвешенных частиц по размерам, связанные с влиянием как неоднород— ности интенсивности в освещающем пуч)33/44) ке, так и »иньетированием » приемной оптической системе.

Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я

1, Способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц пучком света перпендикулярно их движению, селекцию и регистрацию импульсов света, рассеянного отдельными частицами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения погрешностей, вызванных неоднородностью освещающего пучка света и виньетирования в приемной оптической системе, частицы освещают осесимметричным пучком света с негауссовым поперечным профилем интенсивности и отбирают только те импульсы, для которых отношение Q амплитуды импульса к экстремуму ее производной по времени удовлетворяет условию а

А (1 — 2d ) где dÃ вЂ” максимально допустимая относительная погрешность измерения размеров частиц;

А — степень отличия поперечного профиля интенсивности освещающего пучка от гауссового.

2. Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, содержащее источник света, оптически сопряженный с ним фотоприемник, вы— ход которого через селектор импульсов соединен с регистр;.тором, о т л и ч Q ю щ Е е с я тем что се лектор импульсов выполнен» виде бло— ка сравнения-коммутации и дпфферен5 цирующего усилителя с ко эффициентом усиления, ра»ным (, выход которого соединен с вторым входом блока сра»кения-коммутации, выход которого со1р единен с выходом селектора импульсов, а первый вход которого соединен с входом дифференцирующего усилителя и входом селектора импульсов.

3. Устройство по и. 2, о т л и

15 ч а ю-щ е е с я тем, что блок сравнения-коммутации содержит первое и второе оперативные запоминающие устройства, первый и второй компараторы, блок совпадений, аналоговый ключ и

2р источник опорного напряжения, причем первый вход блока сравнения-коммута— ции соединен с входом первого оперативного запоминающего устройства и первым входом второго компаратора, 25 второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с вторым входом блока совпадений, первый вход которого соеди— нен с выходом первого компаратора, 3О а выход — с вторым входом аналогового ключа, выход которого соединен с выходом блока сравнения-коммутации, а первый вход — с выходом первого оперативного запоминающего устройст—

35 ва и первым входом первого компара— тора, второй вход которого через второе оперативное запоминающее устройство соединен с вторым входом блока сравнения-коммутации.

i 33944 !

Составитель Р, Иванов

Редактор И, Шулла Техред М.Ходанич Корректор Л, Зимокосов

Заказ 4213/33

Тираж 776 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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