Устройство для определения функции распределения частиц по размерам
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть применено для исследований дисперсных сред в агродинамике, медицине, метеорологии. Целью изобретения является повышение быстродействия, что достигается благодаря уменьшению числа вычислительных операций при обработке, которая сводится к одной операции типа умножения матрицы на столбец. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s G 01 N 15/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675454/25 (22) 11.04.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) Е.Д.Васильев, В.В.Котляр и В.А.Сойфер (53) 66.063.62 (088.8) (56) Прибор Slzer-2600, фирма Malvern.
Патент США М 4299489, кл. G 01 N 15/02, 1979.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для исследования дисперсных сред в аэродинамике, медицине, метеорологии и т.д.
Цель изобретения — повышение быстродействия.
На фиг,1 показана оптико-электронная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока обработки фотоинформации.
Устройство содержит последовательно расположенные на одной оптической оси лазер 1, коллиматор 2, оптическую кювету 3 с используемым веществом, через которую прокачивается двухфазный исследуемый поток: дисперсные частицы в газе или жидкости, и Фурье-преобразующий объектив 4.
3а объективом 4 на фокусном расстоянии расположен фотоприемник 5, имеющий N
„„5U„„1689800 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ПО
РАЗМЕРАМ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть применено для исследований дисперсных сред в агродинамике, медицине, метеорологии.
Целью изобретения является повышение быстродействия, что достигается благодаря уменьшению числа вычислительных операций при обработке, которая сводится к одной операции типа умножения матрицы на столбец. 2 ил. фотоэлементов, выходы которых соединены
c N информационными входами формирователя 6 импульсов, выход которого соединен с входом блока 7 преобразования НейманаХанкеля, выход которого является выходом устройства.
Блок обработки фотоинформации состоит из соединенных последовательно формирователя 6 импульсов и блока 7 преобразования Неймана-Хан келя. Формирователь 6 импульсов содержит N аттенюаторов 8, входы которых соединены с N выходами фотоприемника 5, а выходы— с N информационными входами мультиплексора 9, выход которого является выходом формирователя импульсов. Блок 7 преобразования состоит из последовательно соединенных адресными шинами аналого-цифрового преобразователя 10, первого
; (т(ор(?ц
). ф = 1
Р1=-Х р Фр) 5() 0(((I);) )!4 f! ((Г) .з- ) по 4" и ) () )Г(I ») ус) (ioйc )»)3 1
>((ИI I O. Kитсл Я (2, на vr) (1, ) и В;! K?(I)РГО ОУм>43ГOрз 1:), второго опе()(зз(лвно запо iv!H3(0().,его ус (ройслгва 14, а также постоянно-запо(.!(-нзЮ!ЦЕГÎ ))CTPOL!CTBЗ (), ВЫХОД KOTÎPÎL 0 СОЕ динен с вторым Входо(4 умножи rBJ(B, Информационный Вь(ход блока преобрз -Lc!()зния является выход<)м устройства.
УстрОйстВО рз(бот<)ет следую диM обраЛуч лзэера 1 расширяе гсB и коллимируется коллиматором 2, освещает ог)тическу(о кювету 3 и частично рас еивзется ансамблем микрочастиц, содержав,ихся в кк)ветс 3.
P3ccP(IHHoB и нв!I?3ccFГ(((ное L)BII)(чРниЯ собираются Фурье-ope обр эзующим обье „.— тивом 4 в фокальной r)rlocêocò(4, нахгздя(цейся Н3 фок)усном расс тоя нии От О(зьекти вз. В этой плоскости форм(4руется двумерный пространственный спектр Фурье, распределение интенсивности в ко?ором регистрируется фотоп рие(лн иком 5,:<оторый, например, можетбь ть гыполнен кольцевым и состоять из N концентрических кольцевых фоточувствительных площадок равной щи(?ины, лРжащих в плоскос (и, Г1еопРндикулярной оптической оси, центры которых совмещены с оптич ской осью. Нерассеян ный свет собирает<:я В малом центральHOr круге ф)окал ьной плоскости и не попадает на первое кольцо фотоприем(ика 5 и тем =3. мым на все OCT3nl Hi ((ольца.
На каждом из N выходов фотоприе(В(икз 5. по одному на кз>кдое кольцо, генерируется электрический сигнал, величина которого пропорциональна суммарной интенсивности света, лопавшего на n3ILI!OB кольцо фотоприемника, Чтобы сформир(?вать сигнал, пропсрц (Онзльный средней интенсивности Однсма рнОГО спектра кз!к функции от радиуса кг)льцз I(I), ка>((дь(й и."-. х! электрических сиги-.ncH фотоприемни;<а ослабляется с помощью аттен(затора 8 В I(4cno раз, и ро порцио«аль ное пл() щади фото (увстезительнОГО Ko() b Ilз. 1" 3 К инфо ОмационН Ы Х ВХОДОВ МУЛ ЬТИГ) ЛЕ i! Co(: с(> П ОСТУГ(а(ст сигналы с N выходов а).геню ITÎpOB 8.
Нз выходе мультиллексора 9 формир1ется временная последе вз ельность из И
ЭЛЕКтрИЧЕСКИХ СИГНЗЛОГ(ln» Г! )0()OI?i;Ио-(3r:Ьных средней интенсивности спектра нз (т(-м кольце фотоприемникл, т.г. (Irm) — lm, где r)
< I > ° .., (Г;g, (() (? 3 Д Л y (K 0 i) i > I I P Э Т И С и Г Н (3 Л Ы С тактовой частотой 00(:(, (7;:-к) Г нз информ-"ционный вход анало! 0-((;(фрово(0 преп(?р=!зо Взтел я 10, на в ыx o,".Lå которо-0 фО(?МИРМЕ(СЯ ПОСЛЕД: ) )(I) (>(I,>140CТЬ (I(?CI>(4Ê,(733!)ЯДН ЫХ I! I(..()Ë, П! >ОГ ОРI ИОНВЛЬ IЫХ
ДВОИЧНО(> КОДЕ, Ко(i)i40 (li) ?ОСЬ(,ИКЗ((Г(ЛЬ
H0(4 ц(ине поступают на (лнформационный вход оперативно-запоминающего устройства 111, об)»ем памяти котор()го позволяет запОмнить М восьмирззоядных двоичных
ЧИСЕЛ.
Б постоянно-запоминающем устройстве 15 запрограммирована матрица размерностью Nxl восьмиразрядных двоичных чисел Юг()(), кз>кдОе из I oTO ых пропорцио)(з> нально отсчету функции
Ф()(":= @ (Хп), )(n) =,= - )(, )< и, Уm ),,э — 1 (Xm Vn)n (Xm У ) Yl l Xm Vn) + \
+ xm уп - " (,хгп Ynj то (хгп уn) )1,Xm Уп) Т1 Ь"; Yn) xm >(> (> (), 20 где x> -- радиус (TL-го кольца фотоприемника; у„-- радиус частицы: (<. — Волновое число света;
f — фокусное расстояние Фурье-обьек25 >ива .3 (x), 11(х), Y(>(x), YI(x) — функции Бесселя и Неймана нулевого и первого порядков соо)-ветственно.
Н3 вход, -:ожителя 12 согласованно и .>О Г(ССЛЕдОВатЕЛЬНО ГОСтунаЮТ ЧИСЛВ lm ИЗ уетройства,1 и числа
После N тактов в ячейку памяти устройi.7-В3 1(1 запи,»! Вается чи(ело
Hi начинается считывание из памяти устройства 15 следующей строки матрицы чисел
<)лл . Дагее B конЦе BToi?aro Цикла, после 2
" N! T3KToB оТ H3 L3))3, Во второй ячейкс памяти
>)(стрОйствз 14 записано ">Acflo Р2 и H3 Bb!xo де )(cTpoi4cTBB появляется с(4 гнал, про порци ональный этому числу. После МХК тактов или oocne N циклОВ В N ячРйках памяти N находятся Г4 чисел, пропорциональных от=четам функции распределения частиц по размерам
1689800
Составитель Л.Марголин
Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец
Заказ 3807 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где и меняется от 1 до N, а на выходе устройства 14 последовательно, через каждые
Й тактов, появляк гся восьмиразрядные числа в двоичном ко е, пропорциональные отсчетам функции распределения частиц по размерам, После NxN блок обработки готов к началу нового цикла записи и обработки фотоинформации.
Преимущество устройства заключается в повышении быстродействия благодаря выполнениюю блока обработки фотоинформации так, что для вычисления функции распределения частиц по размерам выполняется всего одна операция типа умножения матрицы на столбец, что позволяет уменьшить число вычислительных операций в блоке обработки.
Формула изобретения
Устр распред жащее последовательно расположенные на одной оптической оси лазер, коллиматор, оптическую кювету с используемым веществом, Фурье-преобразующий объектив и фо5 топриемник, расположенный на фокусном расстоянии от обьектива и соединенный с блоком обработки фотоинформации. о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, блок обработки состоит из
10 последовательно соединенных формирователя импульсов и блока преобразования
Неймана-Ханкеля, содержащего последовательно соединенные адресными шинами аналого-цифровой преобразователь, пер15 вое оперативно-запоминающее устройство, умнэжитель, накапливающий сумматор и второе оперативно- запоминающее устройство, а также постоянно-запоминающее устройство, выход которого соединен с
20 вторым входом умножителя, при этом выход блока преобразователя является выходом устройства.
