Устройство для измерения индикатрис рассеяния света

 

.Изобретение относится к оптическим устройствам для изучения размеров , формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассеянного ими света. Цель изобретения - повьпяейие быстродействия за счет оперативной независимой автоматической коррекции чувствительности

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛЙН

2 246 А1 (19) SU (II) (5D 4 С 03 Н 21/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (23 ) 43 ) 73 05/24-25 (22) 16,09.86 (46) 30,09.88. Бюл. Ф 36 (72) А.H. Столяров, В.П, Коваленко и П.А. Таразанов (53) 535.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 795162, кл, G 01 И 21/01, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф !318856, кл. G 0! И 21/01, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДИКАТРИС РАССЕЯНИЯ СВЕТА (57),Изобретение относится к оптическим устройствам для изучения размеров, формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассеянного ими света ° Цель изобретения — повышейие быстродействия за счет оперативной независимой автоматической коррекции чувствительности

1427246 устройства к световым потокам в отдельных узких интервалах иэ всего диапазона углов, на которых регистрируется рассеянный световой поток.

Устройство содержит диск-модулятор 5, жестко закрепленный на валу механизма 4 вращения призмы 3, оптронную пару 7 реперов угла сканированйя, которая формирует электрические сигна .лы, каждый из которых однозначно связан с величиной угла между направлением падающего и рассеянного световых и потоков в данный момент времени.

Формирователь 17 по этим сигналам формирует импульсы, в каждом промежутке между которыми при замыкании соответствующих ключей 34 в обратную связь управляемого преобразователя ток — напряжение 31 подключаются масштабные резисторы 33, соответствующие требуемому значению коэффициента преобразования управляемого преобразователя ток - напряжение 31, т.е, автоматически регулируется верхняя граница динамического диапазона регистрируемых сигналов, величина которой автоматически поддерживается в данных промежутках углов при последующих циклах сканирования по углам, Последнее достигается тем, что в любой момент времени информация о рассеянном потоке на фотоприемнике 15 опережает информацию о рассеянном

Изобретение относится к оптическим устройствам для изучения размеров, формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассеянного ими света и может быть использовано в химической, биологической, энергетической, авиационноракетной и других отраслях промышленности при исследовании характеристик мелкодисперсной конденсированной фазы нестационарных обьектов с разнообразными сильно изменяющимися формами индикатрис, Цель изобретения — повышение быстродействия устройства для измерения индикатрис рассеяния света.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, потоке на фотоприемнике 14 точно на один участок коррекции и в конце цикла развертки по углу пиковый детектор 20 выделяет сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассеянного потока на данном участке коррекции. Выходное напряжение пикового детектора 20 поступает на аналоговое запоминающее устройство 25, где сохраняется на протяжении последующего участка коррекции и используется для установления коэффициента преобразования преобразователя ток — напряжение 31, Управление управляемым пиковым детектором 20 и управляемым запоминающим устройством 25 осуществляется электрическими импульсами с формирователя 17 через линии задержки 18 и 19. Для включения соответствующих аналоговых ключей 34 и подключения требуемых масштабных резисторов 33 в цепь обратной связи операционного усилителя 32 выходное напряжение управляемого запоминающего устройства 25 поступает в блок компараторов 29. Совокупность выходных сигналов блока компараторов 29 образует код управления аналоговыми ключами 34„ в зависимости от которого включаются соответствующие аналого вые ключи 34 и устанавливается коэффициент преобразования преобразователя ток — напряжение 31. 1 ил.

Устройство содержит источник 1 излучения, последовательно располо— женные на пути излучения неподвиж1 ную призму 2, призму 3, установленную на валу механизма 4 вращения призмы 3, диск-модулятор 5, жестко закрепленный на валу механизма 4, причем в диске-модуля торе р ав но ме рно по окружности расположены отверстия, число которых равно количеству поддиапазонов коррекции чувствительности устройства, оптически замыкающиеся через отверстия в диске-модуляторе 5 оптронные пары 6 и 7 реперов начала цикла и реперов угла сканирования соответственно, соосные кольцевые зеркала 8 и 9, выполненные в виде вогнутых сфер и расположенные

246

1427 софокусно между собой ло обе стороны неподвижной призмы 2 соосно с осью вращения призмы 3, плоские зеркала 10-12, расположенные в фокусах зеркал 8 и 9 лод углом к световому

5 потоку, причем зеркала 10 и 11 размещены в диаметрально противополож-. ных фокусах, а зеркало 12 смещено в сторону, противоположную направлению вращения механизма 4, на угол

360 — где n — число отверстий реперов угла сканирования, фотоприемник 13 прямого излучения, располо женный на пути потока излучения, отраженного зеркалом 10, фотоприемники 14 и 15 рассеянного излучения, расположенные на пути потоков излучения, отраженных зеркалами 11 и 12 соответственно.

Устройство также содержит предварительный усилитель 16 канала уп, равления, вход которого подключен к электрическому выходу фотоприемника

15 канала управления, формирователь

17 импульсов реперов угла сканирования, выполненный в виде ждущего мультивибратора, вход которо| .о подключен к электрическому выходу оптронной пары 7 реперов угла сканирования, последовательно соединенные .линии 18 и 19 задержки, при этом вход линии 18 задержки подключен к выходу формирователя 17, управляемый пиковый детектор 20, содержащий входной аналоговый ключ 21, информационный вход которого является входом детектора 20 и подключен к выходу предварительного усилителя 16 канала управления, управляющий вход ключа 21 через инвертор 22 подключен к управляющему входу детектора 20, который подключен к выходу второй линии 19 задержки, а выход ключа 21 пиковый детектор 23 подключен к выходу детектора 20 и информационному входу аналогового ключа 24, выход

) которого подключен к общей шине, а управляющций вход — к управляющему входу управляемого пикового детекто-50 ра 20, управляемое аналоговое запоминающее устройство 25, содержащее входной аналоговый ключ 26, информационный вход которого является входом запоминающего устройства 25 и подключен к вьмоду управляемого пикового детектора 20, выход ключа 26 через запоминающее устройство 27 подключен к выходу запоминающего устройства 25 и информационному входу аналогового ключа 28, выход которого подключен к общей шине, а управляющий вход — к первому управляющему входу запоминающего устройства 25, подключенному к выходу формирователя

17, управляющий вход ключа 26 подключен к второму управляющему входу устройства 25 и выходу первой линии

18 задержки, блок 29 комлараторов, содержащий и компараторов 30, входы которых запараллелены и подключены к выходу управляемого запоминающего устройства 25, управляемый преобразователь 31 ток — напряжение, состоящий из операционного усилителя 32, в цель отрицательной обратной связи которого параллельно включены цепи из последовательно соединенных масштабных резисторов 33 и аналоговых ключей 34, управляющие входы которых являются управляющим входом преобразователя 31 подключенным к выходу блока 29, инвертирующий вход операционного усилителя 32 подключен к входу преобразователя 31, к которому подключен электрический вьмод. фото-, приемника 14, регистратор 35, первый вход которого подключен к вьмоду блока 29 компараторов, второй— к выходу управляемого преобразователя 31 ток — напряжение, третий — к выходу фотоприемника 13 прямого излучения, четвертый — к выходу оптрон-, ной пары 6 реперов начала цикла, а пятый — к выходу формирователя 17 импульсов репера угла сканирования.

Устройство работает следующим образом.

Поток излучения лазера, отражаясь от призм ? и 3 и кольцевых зеркал

8 и 9, пересекает исследуемый объект под различными углами в зависимости от углового положения призмы 3. Рассеянное частицами излучение после отражения от кольцевого зеркала 9 собирается в фокусе Р и, отражаяс . от поворотного зеркала 11, попадает на фотоприемник 14, а отражаясь от поворотного зеркала 12, попадает на фотоприемник 15. На электрические выходы фотоприемников 14 и 15 поступают сигналы, пропорциональные интен

"сивности рассеянного излучения, выходящего из исследуемого объекта под углами (p, и (p соответственно, при

)427246

6 этом разность между углами расположения фотоприемников 14 и 15 Щ =

Ц - Ц вЂ” — где n — число реперов и угла поворота призмы 3, равное числу участков коррекции чувствительности.

Поток излучения, отраженный от зеркала 10, подает на фотоприемник 13, на электрическом выходе которого формируется сигнал, пропорциональный интенсивности потока излучения источника 1 излучения, и регистрируется регистратором 35 (по третьему входу).

В процессе развертки по углу на выходе формирователя 17 формируются периодические во времени электрические импульсы, каждый из которых соответствует определенному углу падения излучения на исследуемый объект, Электрические импульсы с формирователя )7 сдвигаются на величину длительности импульса с выхода линии 18 задержки и на величину двойной длительности с выхода линии 19 задержки.

Сигнал фотоприемника 15 через . предварительный усилитель 16 поступает на управляемый пиковый детектор

20, который выделяет максимальный сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассеянного потока на данном участке коррекции. Это осуществляется следующим образом. Выходной сигнал с предварительного усилителя 16 через входной ключ 21 (открытый высоким выходным уровнем инвертора 22 при отсутствии на входе инвертора импульса) поступает на пиковый детектор 23, устанавливаемый в нулевое положение аналоговым ключом 24, который подключает выход пикового детектора к,общей шине при поступлении на его управляющий вход импульса с выхода линии 19 задержки.

Так как углы между соседними отверстиями в диске-модуляторе 5 (с вершиной в центре диска) одинаковы для всех отверстий (d p = const) в любой момент времени информация о рассеянном потоке на фотоприемнике 15 опережает информацию о рассеянном потоке на фотоприемнике 14 точно на один участок коррекции и в конце цикла развертки по углу пиковый детектор

20 выделяет сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассеянного потока на данном участке коррекции.

35 образователя 31 ток — напряжение, ко40

К фотоприемнику 14 не предъявляется требований по линейности коэффициента преобразования, так как нелинейность в данном случае компенсируется выбором напряжения срабатывания соответствующих компараторов 30.

Текущее значение угла сканирования

55 поступает на пятый вход регистратора 35 с формирователя 17. Реперный импульс начала цикла с выхода оптронной пары 6 поступает на четвертый вход регистратора 35.

Выходное напряжение пикового детектора 20 поступает на управляемое аналоговое запоминающее устройство

25, входной аналоговый ключ 26 которого открывается выходным импульсом линии 18 задержки. Предварительная установка нуля запоминающего устройства 27 производится аналоговым ключом 28, подключающим его выход к общей шине в момейт поступления управляющего импульса с выхода формирователя 17.

Зафиксированное на данном участке коррекции максимальное напряжение сохраняется на протяжении последую щего участка коррекции и использует— сл для установки коэффициента преобразования управляемоro преобразователя 31 ток — напряжение.

Для включения соответствующих аналоговых ключей 34 и подключения требуемых масштабных резисторов 33 в цепь обратной связи операционного усипителя 32 выходное напряжение запоминающего устройства 25 подается в блок 29 компараторов 30, настроенных на различные напряжения срабатывания. Совокупность выходных сигналов компараторов 30, уровень срабатывания которых превышен сигналом из устройства, образует код управления аналоговыми ключами 34, устанавливающими коэффициент преобразования претарый регистрируется регистратором 35 (в виде кода по первому его входу) .

Таким образом, в процессе эксперимента регистратор 35 фиксирует информацию о текущем значении угла сканирования, начала цикла сканирования, интенсивности прямого излучения, интенсивности рассеянного излучения и коэффициента преобразования управляемого преобразователя 31

1 ток — напряжение.

27246 8

7 l4

Таким образом обеспечивается автоматическая независимая (в темпе эксперимента) коррекция чувствительности устройства к световым потокам, рассеянным под различными углами, в частности к световым потокам в отдельных узких (практически 1-5 ) интервалах из всеro диапазона углов, на которых регистрируется рассеянный световой поток. Это обеспечивает высокое быстродействие устройства и воэможность регистрации световых потоков в широком динамическом диапазоне (до ЯО дБ).

Формула изобретения.Составитель Е. Маколкин

Техред Л.Олийнык Корректор Э. Лончакова

Редактор А. Лежнина

Тираж 847 Подписное

BFIHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4846/39

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

Устройство для измеренйя индикатрис рассеяния света, содержащее источник излучения, последовательна расположенные на пути излучения неподвижную призму и вторую призму с механизмом ее вращения, два соосных кольцевых зеркала, выполненных в виде вогнутых сфер и расположенных софокусно между собой по обе стороны неподвижной призмы соосно с осью вращения второй призмы, два плоских зеркала, расположенных под углбм к оси светового потока в диаметрально противоположных фокусах кольцевых зеркал и оптически связанных фо- топриемниками прямого и рассеянного излучений, циск-модулятор, жестко закрепленный на валу механизма вращения призмы, оптически замыкающиеся через отверстие в диске-модуляторе оптронные,пары реперов начала цикла и реперов угла сканирования, управляемый преобразователь ток — напряжение и регистратор, о т л и,— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены дополнительное плоское зеркало, фотоприемник канала управле.ния, оптически связанный с ним, предусилитель, формирователь, две линии задержки, управляемый пиковый

45 детектор, управляемое аналоговое запоминающее устройство и блок компараторов, причем дополнительное плоское зеркало расположено в фокусе кольцевых зеркал под углом к оси светового потбка, фотоприемник канала управления с дополнительным плоским зеркалом установлен в плоскости фотоприемника рассеянного излучения, перпендикулярной оси вращения второй призмы, с угловым смещением в сторону, противоположную направлению вращения призмы, относительно фотоприемника рассеянного излучения на угол,- равный углу между соседними отверстиями в диске-модуляторе относительно его центра, выход фотоприемника канала управления через предусилитель подключен к входу управляемого пикового детектора, выход которого через управляемое аналоговое запоминающее устройство подключен к входу блока компараторов, выход которого подключен к первому входу регистратора и управляющему входу управляемого преобразователя ток — напряжение, информационный вход которого подключен к электрическому выходу фотоприемника рассеянного излучения, а выход — к второму входу регистратора, третий вход которого подключен к выходу фотоприемника прямого излучения, четвертый вход регистратора подклю- - . чен к выходу оптронной пары реперов начал» цикла, выход оптронной пары реперов угла сканирования подключен к входу формирователя, выход которого подключен к первому управляющему входу аналогового запоминающего устройства, пятому входу регистратора и входу первой линии задержки, выход которой подключен к второму управляющему входу аналогового запоминающего устройства и входу второй линии задержки, выход которой подключен к управляющему входу пикового детектора.