Фотоэлектрический способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам и устройствам контроля параметров дисперсных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный обЪЕм одновременно нескольких частиц. Поток среды со взвешенными частицами, прокачиваемый через счетный объем, подвергают зондированию пучком света. Одновременное попадание в счетный объем двух и более частиц приводит к появлению фотоэмпирических импульсов повышенной длительности. Все фотоэлектрические импульсы подвергают принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем. Прорывание осуществляется на время меньшее, чем время пролета частиц через счетный объем. Для амплитудного анализа из совокупности всех прерывистых импульсов отбираются только те, которые отстоят от предыдущих и последующих импульсов на время, большее, чем длительность прерывания. 2 с.п.ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N !5 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2)) 4342514/24-25 (22) 14 )2.87 (46) 23.10.89. Бюл. У 39 (71) Научно-производственное объединение Тайфунп (72) С,М, Коломиец (53) 66.063.62(088 ° 8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Ф 940013, кл, G 01 N 15/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 857789, кл. G N 15/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1278683, кл. С 01 N 15/02, 1985. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ

ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДПЯ

ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам и устройствам контроля параметров дис- . персных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и жидкостей. Целью изобретения являИзобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим методам контроля параметров дисперсных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и загрязнения жидкостей.

Цель изобретения — повышение точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц.

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства для определения разме„„Я0„„1516889 А 1

2 ется повышение точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц, Поток среды со взвешенкыми частицами, прокачиваемый через счетный объем, подвергают зондированию пучком света. Одновременное попадание в счетный объем двух и более частиц приводит к появлению фотоэмпирических импульсов повышенной длительности. Все фотоэлектрические импульсы подвергают принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем. Прерывание осуществляется на время меньшее, чем время пролета частиц через счетный объем. Для амплитудного анализа из совокупности всех прерывистых импульсов отбираются только те, которые отстоят от предыдущих и последующих импульсов на время, большее, чем длительность прерывания. 2 с,п, ф-лы, 8 ил. ров и концентрации взвешенных частиц; на фиг. 2 — эпюра напряжения

U на выходе фотоприемника; на фиг. 3 — эпюра напряжения )) на выходе первого элемента И; на фиг. 4 зпюра напряжения L на выходе второго одновибратора; на фиг. 5 — эпюра напряжения U „ на выходе RS-триггера; на фиг. 6 — эпюра сигналов Us

1516889

30 напряжения П„на выходе аналогоног о ключа.

Устройство дня определения размеров и концентрации взвешенных час5 тиц содержит осветитель 1, формирующий зондирующий световой пучок 2, счетный объем 3, объектив 4, фотоприемник 5, пороговый элемент 6, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы И, первый 10 и второй 11 одно вибраторы, первый 12 и второй 13 ин1 верторы, RS-триггер !4 и элемент

ИЛИ 15, аналоговый ключ 16, ампли .тудный анализатор 17, счетчик 18, Устройство работает следующим образом.

Поток исследуемой среды с взвешенными частицами пересекает световой пучок 2 от осветителя 1 в области счетного объема 3. Рассеянный частицами свет собирается объективом 4 на фотоприемник 5. Последний формирует фотоэлектрические импульсы U (фиг. 2), rîîòâåòñòâóþùèå импульсам рассеянного света (импульс 19 соответствует двум перекрывающимся импульсам от различных частиц, т.е, случаю одновременного присутствия в счетном объеме двух частиц, импульс 20 соответствует присутствию в счетном объеме одной частицы, импульс 21 — трех частиц) . В исходном состоянии (при отсутствии частиц) потенциал на выходе инвертора 12 и на соответствующем входе элемента

И 7 ранен логической единице, В результате этот импульс после порогового элемента 6 через первый элемент

И 7 своим передним фронтом запускает 40 одновибратор )О, который формирует импульс с номинальной длительностью

C равной времени пролета частиц через световой пучок. Задним фронтом импульс запускает второй одновибра- 45 тор 11, формирующий импульс с длительностью t (c Г (энюра Ug фиг. 4).

Последний импульс через инвертор 12 закрывает элемент И 7 и аналоговый ключ 16. Таким образом, каждь1й фото50 электрический импульс принудительно прерывают (обнуляют") на время через интервал времени после начала импульса с . Виды сигналов на выходе первого элемента И 7 и аналогового

55 ключа 16 представлены соответственно на фиг. 2 и 8.

Если импульс с выхода порогового элемента 6 заканчивается до окончания соотнетствующегo импульса одновибратора 10 (случай импульсов 19 и 21> фиг. 2), то на выходе инвертора 13 устанавливается потенциал "единица".

При этом импульс с выхода второго элемента И 8 своим передним фр ятом вызывает срыв генерации одновибратора

10. Таким образом, на выходе аналогового ключа 16 из каждого входного импульса с длительностью, большей

t+ формируется несколько импульсов, количество которых на единицу превосходит целую часть отношения длительности входного импульса к t+4, Так из импульса 19 формируются два импульса 22 и 23, а иэ импульса 21 три импульса — 24-26, Если же длительность входного импульса не превосходит t+ 7, то аналоговый ключ 16 пропускает такие импульсы беэ искажения (импульс 20 — импульс 27). Счетчик

18 считает все импульсы на выходе: аналогового ключа 16 (вместо трех импульсов 19-21 сосчитаны шесть импульсов 22, 23, 20, 24, 25 и 26, т,е. количество импульсов равно количеству частиц, пролетавших через световой пучок эа рассматриваемое время), Благодаря этому уменьшаются погрешности н определении концентрации частиц.

Однако, если размеры частиц определять по амплитудам всех импульсов на выходе аналогового ключа, то это приводило бы к значительным погрешностям. Поэтому для определения размеров целесообразно из всей совокупности выделить лишь те импульсы (20), перед которыми и после которых в те" чение интервала времени t нет других импульсов. Для этого осуществляются следующие операции.

Если длительность входных импульсов (U ) превосходит t+i то каждый импульс одновибратора 11 через третий элемент И 9 запускает своим задним фронтом RS-триггер 14 (сигнал 0,, фиг ° 5) . Возвращение триггера 14 в исходное состояние обеспечивается передним фронтом импульса с инвертора 12, Элемент ИЛИ 15 формирует по переднему фронту сигналы сброса информации, поступающие на соответст" вующий вход амплитудного анализатора 17 ° Вид 3ТНх сигHBRDB 1 g a пред" ставлен на фиг. 6. Сброс осуществляется для всех импульсов, сформированных из исходного импульса с длительностью, превосходящей t+ . С выхода ин5 15168 вертора 12 сигналы разрешения записи информации (по заднему фронту) U поступают на соответствующий вход анализатора 17 и на ключ 16. Таким обра5 зом, амплитудным анализатором 17 регистрируется информация, соответствующая импульсам с длительностью, не большей t+ i, Информация об импульсах с большей длительностью сбрасывается 10 в предыдущие моменты времени. В результате уменьшаются и погрешности измерения размеров частиц.

Ф о р м у л а и s о б р е т е н и я .15

1, Фотоэлектрический способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий зондирование потока исследуемой среды световым пучком, регистрацию сигналов взаимо- 20 действия зондирующего светового пучка с частицами, измерение амплитуды и числа фотоэлектрических импульсов этих сигналов, по которым определяют соответственно размеры и концентрацию частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эа счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц, фото- 30 электрические импульсы через интервал времени, равный времени пролета частицы через счетный объем, прерывают на время меньшее, чем время пролета частицы через счетный объем, при З5 этом для амплитудного анализа из всей совокупности прерванных фотоэлектрических импульсов отбирают только те, у которых интервалы времени, отделяющие их от предыдущих и последующих 40 импульсов, превьппают длительность прерывания, а концентрацию определяют по числу фотоэлектрических импульсов, образованных в результате прерывания. 15

2, Фотоэлектрическое устройство для определения размеров и концентрации взвешенных частиц, содержащее осветитель, на оптической оси которого размещен счетный объем, с которым через объектив оптически согряжен фотоприемник, выход которого соединен с входом порогового элемента и первым входом аналогового ключа, выходы которых соединены соответственно.с первым входом первого элемента И и информационным входом амплитудного анализатора, второй и третий элементы И, первый и второй инверторы, первый и второй одновибраторы, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно нескольких частиц, в него дополнительно введены

RS-триггер, счетчик и элемент ИЛИ, при этом выход первого элемента И соединен с входом первого одновибратора, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И„а выход — с первым входом второго элемента И и входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом первого инвертора и первым входом тре1 тьего элемента И, второй вход которого соединен с входом второго инвертора и выходом порогового элемента, а выход — с первым взводом элемента

ИЛИ и S-входом Rs-триггера, R-вход которого соединен с выходом первого инвертора, вторым входом первого элемента И, вторым входом аналогового ключа и первым управляющим входом амплитудного анализатора, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ выход которого соединен с вторым управляющим входом амплитудного анализатора, информационный вход которого соединен со счетчиком.

1 516889

ФйсХ

Составитель Р, Иванов

Редактор Н. Бобкова Техред А.Кравчук Корректор В, Кабаций

Заказ 6382/44 Тирам 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101