Способ измерения фракционнодисперсного состава аэрозолей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля дисперсного состава микрочастиц в газовой ср1еде, и может быть использовано, например, при контроле окружающей среды. Цель - повышение чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности света в анализируемом объеме. Микрочастицы,переносимые потоком газа , зондируют сильно расходящимся лазерным пучком, который формируют с помощью фокусирующего объектива. Анализируемый объем помещают на оптическую ось зондирующего лазерного пучка вблизи области перетяжки. Рассеянный микрочастицей свет регистрируется фотоприемником, расположенным под некоторым углом к направлению, зондирующего пучка. Проходя через анализируемый объем, частица пересекает расходящийся зондирующий пучок света и последовательно освещается лучами, идущими под разными углами к оси зондирующего пучка. Временная зависимость сигнала фотоприемника отра-. жает пространственную зависиг-юсть от угла индикатриссы рассеяния в пределах расходимости лазерного пучка. Анализ временной зависимости злектрического сигнала позволяет делать вывод о виде индикатриссы рассеяния и, следовательно, о размерах, форме, коэффициенте преломления и внутренней структуре частицы. При этом устанавливается фракционно-дисперсный состав i анализируемой пробы. За счет концентрации световой энергии в анализируемом объеме, расположенным вблизи зоны перетяжки зондирующего света, достигается повьшение сигнала рассеяния , регистрируемого фотоприемником, что позволяет повысить чувствительность и точность измерений. 1 ил. to 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 G 01 N 15/14

ЗЯ я р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3923286/31-25 (22) 04.08.85 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения (72) С.А,Воробьев, К.К.Хухлаев и В.Ю,Коврин (53) 66.063.62 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1223087, кл. G 01 11 15/02, 1983.

Патент США ¹ 3960449, кл. G 01 М 21/00, 1965. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФРАКЦИОННОДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЕЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля дисперсного состава микрочастиц в газовой среде, и может быть испвльзовано, например, при контроле окружающей среды. Цель - повышение чувствительности и точности измерений за счет повьппения интенсивности света в анализируемом объеме.

Микрочастицы,переносимые потоком газа, зондируют сильно расходящимся лазерным пучком, который формируют с помощью фокусирующего объектива.

Анализируемый объем помещают на опÄÄSUÄÄ 1404900 А1 тическую ось зондирующего лазерного пучка вблизи области перетяжки.

Рассеянный микрочастицей сьет регистрируется фотоприемником, расположенным под некоторым углом к направлению, зондирующего пучка. Проходя через анализируемый объем, частица пересекает расходящийся зондирующий пучок света и последовательно освещается лучами, идущими под разными углами к оси зондирующего пучка. Временная за= висимость сигнала фотоприемника отра-. жает пространственную зависимость от угла индикатриссы рассеяния в пределах расходимости лазерного пучка.

Анализ временной зависимости электрического сигнала позволяет делать вывод о виде индикатриссы рассеяния и, следовательно, о размерах, форме, коэффициенте преломления и внутренней структуре частицы. При этом устанавливается фракционно-дисперсный состав 1 анализируемой пробы. 3а счет концентрации световой энергии в анализируе мом объеме, расположенным вблизи зоны перетяжки зондирующего пучка света, достигается повьппение сигнала рассеяния, регистрируемого фотоприемником, что позволяет повысить чувствительность и точность измерений. 1 ил.

1404900

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам оптического контроля дисперсного состава микрочас5 тиц в газовой среде,и может быть использовано при контроле окружающей среды.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности зондирующего излучения в счетном объеме.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит лазерный источник 1 излучения, фокусирующий объектив 2, проточную камеру 3 с соплом 4, счетный объем 5, полевую диафрагму 6, формирующий объектив 7, фотоприемник 8 и блок 9 регистрации.

Устройство реализует способ следующим, образом.

Фокусирующий объектив 2 формирует на оптической оси лазерного источника 2

1 излучения зону 10 перетяжки зондирующего светового пучка. Иикрочастицы вместе с потоком газа попадают в проточную оптическую камеру 3 через сопло 4 и пересекают счетный объем 30

5, который лазерным. пучком, расходящимся после перетяжки. При освещении частицы лазерным пучком возникает вторичный рассеянный поток. Часть потока, распространяющаяся под углом к оси пучка, попадает в полевую диафрагму 6 и формирующим объективом 7 направляется на фотоприемник

8. Последний вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный мощнос- 10 ти регистрируемого светового потока, который поступает на блок 9 регистрации. Проходя через счетный объем, частица пересекает расходящийся пучок и последовательно освещается лучами, 45 идущими под разными углами к осевому лучу 11, Поэтому временная зависимость поступающего на блок 9 регистрации сигнала отражает пространственную зависимость от угла индикатриссы рассеяния в пределах расходимости лазерного пучка. Анализ временной зависимости электрического сигнала позволяет делать вывод о виде индикатриссы рассеяния и, следовательно, о размерах, форме, коэффициенте преломления и внутренней структуре частицы. При этом определяется фракционно-дисперсный состав пробы.

Радиус р зондирующего пучка в зависимости от расстояния х от эоны

10 перетяжки выражается соотношением где p,- — pa ye зондирующего пучка в зоне 10 перетяжки; х

-р.

- длина волны зондирующего излучения.

Лазерное излучение на расстоянии

2Т х от зоны перетяжки, где х > — 0 у-о представляет собой сферическую волну, I распространяющуюся из точечного источника, расположенного в области перетяжки. В этой зоне расходящегося лазерного пучка необходимое расстояние от зоны 10 перетяжки до центра счетного объема может быть найдено из соотношения где с1 = г э — протяженность счетного объема вдоль направления потока частиц.

Возможность применения фокусировки лазерного излучения в малый счетный объем обуславливает увеличение чувствительности измерений. Кроме того, уменьшение счетного объема позволяет анализировать более концентрированные суспензии. формула изобретения

Способ измерения фракционно-дисперсного состава аэрозолей, включающий зондирование потока аэрозолей пучком лазерного излучения наклонно к направлению распространения зондирующего пучка, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений за счет повышения интенсивности излучения в счетном объеме, зондирующий лазерный пучок фокусируют на расстоянии Ь до центра счетного объема, определяемом из соотношения где (— радиус зондирующего лазерного пучка в области центра его фокусировки;

1404900

Составитель Р,Иванов

Техред А. Кравчук

Редактор АД1андор

Корректор С. Черни

Заказ 3095/4б Тираж 847 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

d — протяженность счетного объема вдоль направления потока аэрозолей; A - длина волны зондирующего излучения, а регистрацию рассеянного излучения осуществляют под углом к направлению распространения зондирующего лазерного пучка, превосходящий предельный угол его расходимости после фокусировки.