Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения размеров, распределения по размерам,концентрации микрочастиц в двухфазных потоках. Цель изобретения - повышение точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях микрочастиц за счет уменьшения влияния неравномерности распределения интенсивности света в измерительном объеме. Устройство состоит из источников света , коллиматора, формирующего параллельный пучок, расщепителя, на выходе которого образуются два пучка, зеркала, второго коллиматора, двух модуляторои интенсивности света, второго зеркала, смесителя , фокусирующей системы, приемной оптической системы, фотодетектора, двух полосовых фильтров, двух синхронных детекторов , управляющего устройства, генераторов электрических сигналов и амплитудного анализатора импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 и 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741751/25 (22) 19.06.89 (46) 23.11.91. Бюл. ¹ 43 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия СССР (72) В,М.Землянский, А.И.Бобрышев и A,Ï.×óäåñoâ (53) 621.397.331.23(088.8) (56) Каталог фирмы Royco instruments, США, 1978, с.2. (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ДИСПЕ РСНОГО СОСТАВАДВУХФАЗНОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения размеров, распределения по размерам, концентрации микрочастиц в двухфазных потоках. Цель

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения размеров, распределения по размерам, концентрации микрочастиц в двухфазных потоках.

Цель изобретения — повышение точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях частиц.

Цель достигается за счет уменьшения влияния неравномерности распределения интенсивности света в измерительном объеме.

Кроме того, благодаря использованию модулированных пучков света и синхронных детекторов обеспечивается высокая чувствительность.

На фиг. 1 показана геометрия измерительной зоны; на фиг. 2 — функциональная схема оптического анализатора дисперсного состава двухфазного потока.

„„5U „„1693467 А1 изобретения — повышение точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях микрочастиц за счет уменьшения влияния неравномерности распределения интенсивности света в измерительном объеме. Устройство состоит иэ источников света, колл иматора, формирующего параллельный пучок, расщепителя, на выходе которого образуются два пучка, зеркала, второго коллиматора, двух модуляторов интенсивности света, второго зеркала, смесителя, фокусирующей г"истемы, приемной оптической системы, фотодетектора, двух полосавых фильтров, двух синхронных детекторов, управляю ке o устройства, генераторов электрически- сигналов и амплитудного анализатора импульсов. 2 ил, Два коаксиально расположенных пучка света (фиг. 1) промодулированы разными ча- а стотами и имеют различные диаметры: 01— счетный пучок, Dz — измерительный пучок.

Двухфазный поток, двигающийся вдол оси

Х, пересекает оба световых пучка и образует измерительный и счетный обьемы.

Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока (фиг. 2) состоит из источника I света, первого коллиматора

2, формирующего параппепьный пучок 3. расщепителя 4, на выходе которого образу- а ются два пучка 5 и 6, первого зеркала 7 второго коллиматора 8, двух модуляторов 9 и 10 интенсивности света, второго зеркала

11, смесителя 12, фокусирующей оптической системы 13, зоны 14 измерения, через которую движется исследуемый поток частиц, собирающей оптической системы 15, собирающей свет 16, рассеянный под углом

1693467

Г 10

30 90О, на фотодетектор 17, полосовых фильтров 18 и 19, синхронных детекторов 20 и

21, управляю»Него устройства 22, генераторов 23 и 24.электрических сигналов и амплитудного анализатора 25 импульсоь.

Анализатор работае: следующим образом.

Источник. 1 света, например лампа накаливания, излучает белый свет, который с, помощью коллиматора 2 преобразуется в коллимированный пучок 3; Пучок 3 света с помощью расщепителя 4 делится на два равных по мощности пучка 5 и 6. Пучок 5 после отражения от зеркала 7 проходит коллиматор 8, с помощью которого преобразуется в пучок с диаметром меньшим, чем у пучка 3, На пути пучков 6 и 5 установлены соответственно модуляторы 9 и 10 игп енсивности света, подключенные к генераторам 23 и 24, с помощью которых обеспечивается модуляция пучков 6 и 5 на различных частотах f и f2, Пучок 5, отразившись от зеркала

11, направляется на первый вхОД смесителя

12, на второй вход которого направляется пучок 6, На выходе =месителя 12 образуются два коаксиальнэ соемещеннь х пучка, имеющих различные диаметры. Эти пучки фокусируются фокусирующей оптической системой 13 в зону 14 измерения, образуя в ней (фиг, ",) счетный объем диаметром D! в области распространения пучка 6, а также измерительный объем диаметром О2(02 >, D1) в Области Распростран6ния пучка 5, Причем Диаметры пучков íà входе фокуси рующей системы Въ!би1эаются таким Обоа зом. что счетный объем диаметром D; выделяет в измери" ельном сбъеме диаметром О2 облас ь равномерной освещенности зоны измерения, формируемой пучком 5.

При движении потока через зону 14 измерения В направлении оси OY (фиг. 1). если частица проходит одновременно через счетный оаъем пучков 5 и 6, рассеянное излучение 16 собирается оптической и риа:— ной системой 15 на фо Годетекторе 17, НЯ выходе фотодетекпэра 17 ". помощью полосовых фильгров 1с и 19, настроенных на частоты fl И fZ, ВЫДЕляютСя два импульеа, которые далее поступают на входы синхронных детекторов 20 и 2 1. После детектирования сигналы с Выходов синхронных детекторов 20 и 21 поступа от в упраьляющее устройство 22, Причем сигнал с выхода детектора 20 используется в качестве управляющего, а сигнал с выхода детектора

21, амплитуда которого определяется размером частицы, используется для попу«ения информации о распределении частиц по размерам. Если частица рохадит "голько через область измерительного объема пучка

5 за пределами счетного пучка 6, то в агом случае формируется только импульс на выходе синхронного детесгора 21, и поэтому управляющее устройство 22 не срабатывает и сигнал с выхода фотодетектора 17 н» поступает в амплитудный анализатор 25 импульсов.

Формула изобретения

Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока, содержащий последовательно установленные источник света и первый коллиматор, фокусирующую и собирающую оптические системы, оп1ические оси которых пересекаются под углом. на выходе собирающей оптической сис емы установлены фотодетектор и многоканальный амплитудный анализатор импульсов, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерения дисперсного состава при малых концентрациях микрочастиц, анализатор дополнительно содержит интерферометр, второй коллиматор, первый v! в6тTо0рpо6vй мMоoд у fл!я тTо0рpbы!, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй полосовые фильтры, устройство управления, два генератора сигналов с частотами т и 4, причем интерферометр выполнен из двух расщепйтелей и двух зеркал, установлен между первым колиматором ифокусирующей оптической системой, второй коллиматор установлен в одном плече интерферометра, В два противоположных плеча интерферометра установлены по одному модулятору, последовательно включенные первый полосовой фильтр и первый синхронный детектор установлены между первым выходом фотодетектора и управляющим входом управляющего устр",йства, а последовательно включенные второй полосовой фильтр и Второй синхронный детектор установлены между вторым

ВыхОдОм фотодетектора и Основным Входом управляющего устройства, выход которого подключен к входу анализатора импульсов, перВЫЙ полосОВОй фильтр и п8рвый синхронный детектор выполнены с возможностью пропускания электрического сигнала на частоте f, а второй полосовой фильтр и

ВТ0роА синхронный детектОР Выполнены с возможностью прохождения электрического си нала на частоте 4, кроме того. первый выход генератора частоты f< подключен к первому модулятору, а второй выход — к первому синхронному детектору, второй генератор частоты fz подключен к второму модулятору, à BTopoYi выход генератора — к второму синхронному детектору, 693467 риа2