Способ определения фракционного состава угольно-водного аэрозоля

 

Изобретение относится.:к области оптики дисперсных сред и позволяет с высокой точностью определить концентрации двух фракций угольно-водного аэрозоля. Цель изобрете.ния состоит в расширении информативности и повьшении точности. Для этого измеряют показатель ослабления зондирующего излучения в видимой области спектра, проходящего через объем исследуемой среды, и одновременно степень линейной поляризации Р излучения, рассеянного аэрозолем в направлении, составляющем угол 60 - 20° с направлением зондирующего излучения. Искомые концентрации - суммарные геометрические сечения частиц угольной пыли S к водных капель S в единице определяют из соотношений Si объема - 7 А(НВ(а-Р)/(Р-Ь))1; с +(Р-Ь)7 В(а-Р)) , где А, А В, а. в, - постояннйе калибровочные коэффициенты . 3 ил о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„14 774

yg 4 G 01 N 15/14, 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кы,, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4232220/23-25 (22) 25..04.87 (46) 15.11.88. Бюл. Ф 42 (71) Институт физики АН БССР (72) С,Л.Ощепков и О.И.Никифорова (53) 66.063.62 (088.8) (56 ) Патент США Ф 734539, кл. G 01 N 15/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 734539, кл. С 01 N .15/02, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО

СОСТАВА УГОЛЬНО-ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится.:к области оптики дисперсных сред и позволяет с высокой точностью определить кон- . центрации двух фракций угольно-водного аэрозоля. Цель изобретения состоит в расширении информативности и повышении точности. Для этого измеряют показатель ослабления f зондирующего излучения в видимой области спектра, проходящего через объем исследуемой среды, и одновременно степень линейной поляризации . P излучения, рассеянного аэрозолем в направлении, составляющем угол .

60 20 с направлением зондирующего излучения. Искомые концентрации †.суммарные геометрические сечения частиц угольной пыли S< x водных капель S1, в единице объема— определяют из соотношений Бч =

= :/ А(1+В(а-Р) /(Р-Ь))1; S> =E/(А (1

+(Р"Ь)/ (В(а-Р)) )), где А, А В, а, в, - постояннйе калибровочные коэффициенты. 3 ил.

143 7746

l5 где Q (8) и

2S P Ce) и P,(Â) E= S) + Sb Ъ (2) а-Р (8) — — — — -)„I, C3)

Р(6)-Ь

Р(8)-Ь 1 — — — — — — -)

В а-Р(В) р 8 = C/ А(1+В Sb =6/ Л (!+ (4) причем

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, н частности к оптическим методам контроля дисперсных сред, и может быть использовано в угольно-добывающей или горно-рудной промышленности при пылеподавлении с использованием водного аэрозоля.

Е(ель изобретения — расширение информативности и повышение точности.

На фиг. 1 представлены угловые зависимости степени линейной поляризации света, рассеянного угольными частицами при зондировании угольноводной дисперсной среды пучком света с длиной волны A = 0,55 мкм (кривая 1 соответствует частицам угля с размером 1,2 мкм, кривая 2 — частицам угля с размером 2,4 мкм, кривая

3 — частицам угля с размером 8,8 MKM) на фиг.2 — полученная экспериментально зависимость степени линейной поляризации света, рассеянного угольными частицами, от фракционного состава угольно-водного аэрозоля при угле рассеяния 50 (кривая 4 соответ ствует частицам водного аэрозоля со средними размерами 6,0 мкм, кривая

5 — частицам водного аэрозоля .со средними размерами 15 мкм); на фиг.3блок-схема устройства для осуществления способа определения фракционного состава угольно-водного аэрозоля.

Устройство содержит источник 6 зондирующего светового пучка, исследуемьл объем 7 с угольно-водным аэрозолем, фотоприемник 8, поляри-. метр 9 и блок 10 обработки информации.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Экспериментально установлено сильное различие угловых зависимостей степени Р(6) линейной поляризации рассеянного излучения для частиц угля и частиц воды. При угле рассеяния 6 от 40 до 80 наблюдается максимальное отличие в степени Р(0) линейной поляризации у обеих видов частиц.

При этом для частиц с размером, превосходящим 1,5 мкм, величина

Р(6) слабо зависит от размеров частиц (фиг, 1). Поэтому измерения сгепени линейной поляризации при этих углах могут служить эффективной мерой фракционного состава исследуе2 мой среды, определяемого отношением

Sb/S, где 5b — суммарное геомет— . рическое сечение водных капель в единице объема; S< — суммарное геометрическое сечеш1е частиц угольной пыли в единицах объема (фиг.2).

Для смеси частиц угля с водой значения степени P(8) линейной поляризации можно представить в виде

Я Я (8) Р (9)+ Б Ц(0) Р (6)

8 (()+ 8ь(Ь® усредненные по спектру размеров частиц факторы эффективности рассеяния света в направлении 8 для угольных и водных частиц соответственно; — степени поляризации соответственно для угольного и водного аэрозоЛЯ, Поскольку эти величины стремятся с ростом размера к своим асимтотическим значениям, то их можно приближенно считать константами.

Показатель Я ослабления зондирую35 щего пучка света определяется выражением где Ц, и < — соответственно усредненные по спектру размеров частиц факторы эффективности ослабления.

Тогда из выражений (1) и (2) могут быть получены основные соотношения, используемые для анализа фракционного состава среды:

I где А, А, Б, а, b — постоянные калибровочные коэффициенты, 1437746

А = (, ; Л а= Р Я), а-Р(9 ) 1 (+8 Р(В )-Ь ))

1 Р(e,)-Ь 1

S = / ) А (1+" — — — — -)), Ъ В а-Р(9,) J изобретения где А А, В, а Ь вЂ” постоянные калибровочные коэффициенты.

Формула

02

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг.3) работает следующим образом.

Зондирующий световой пучок от источника направляют в исследуемый объем с угольно-водным аэрозолем.

Прошедший свет регистрируют фотоприемником, по выходному сигналу которого определяют показатель E ослабления зондирующего пучка света. Поляризованное излучение, рассеянное исследуемым объемом, регистрируют поляриметром, ориентированным под углом 8, от 40 до 80 по отношению ь к направлению распространения зондирующего пучка.

Измеренные величины показателя

Я ослабления степени линейной поляризации передаются в блок обработки информации, где по расчетным формулам (3) и (4) определяются искомые концентрации обеих фракций.

Способ определения фракционного состава угольно-водного аэрозоля, включающий зондирование угольноводного аэрозоля световым пучком в видимой области спектра, измерение

5 интенсивности прошедшего через угольно-водный аэрозоль светового пучка и определение показателя ослабления зондирующего светового пучка, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности и повышения точности, дополнительно измеряют степень Р(8,) .линейной поляризации света, рассеянного угольноводным аэрозолем в направлении, составляющем угол 0, от 40 до 80 с

О направлением распространения зондирующего светового пучка, а суммарные геометрические сечения S и Sb частиц угольной пыли и соответственно водных капель определяют из соотношений

1437746

Составитель P.Èâàíîâ

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор А,Огар

Заказ 5886/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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