Способ анализа взвешенных частиц

Авторы патента:

G01N15/02 - определение размеров частиц или распределения их по размерам (G01N 15/04,G01N 15/10 имеют преимущество; путем измерения осмотического давления G01N 7/10; путем фильтрации B01D; путем просеивания B07B)

Владельцы патента RU 2485481:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в электронной промышленности, медицине, биологии, экологии, химической промышленности, порошковой металлургии и других областях пауки и техники, связанных с анализом взвешенных частиц. Способ состоит в том, что поток частиц освещают световым пучком и регистрируют изображение частиц, по которым и судят о размерах и формах частиц. Световой пучок после прохождения потока разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток, где регистрация изображения частиц происходит с шести углов светового потока. Таким образом, в плоскости регистрации имеется шесть проекций частицы. По полученным изображениям судят о размерах и формах частиц. Техническим результатом изобретения является повышение информативности данных для оценки формы частиц, в частности дает возможность определения параметров частицы при ее произвольной ориентации. 2 ил.

Известен способ анализа взвешенных частиц (А.с. SU 1278628, G01N 15/02, от 23.12.1986), включающий освещение потока частиц и регистрацию амплитуд импульсов рассеянного частицами света, по которым и судят о размерах частиц.

Недостаток данного способа состоит в том, что он не предоставляет информацию о форме частиц, поскольку определяется не геометрический, а так называемый сферооптический размер (данной частице ставят в соответствие размер сферы, дающей такую же амплитуду импульса рассеянного света).

Известен способ анализа взвешенных частиц (А.с. SU 1032370, G01N 15/02, от 30.07.1983), включающий освещение потока частиц плоскими полосами света, разделенными полосами тени различной ширины, и регистрацию количества импульсов рассеянного каждой частицей света, по которым и судят о размерах частиц.

Недостаток этого способа состоит в том, что размер частиц (хотя и геометрический) определяется лишь в одном направлении, перпендикулярном направлению полос, т.е. способ также не дает информацию о форме частиц.

Известен способ анализа взвешенных частиц (Беляев С.П., Никифорова Н.К., Смирнов В.В. и др. "Оптико-электронные методы изучения аэрозолей". М.: Энергоиздат, 1981, с.126-130), включающий освещение потока частиц световым пучком и регистрацию изображений частиц, по которым и судят о размерах последних.

Недостаток данного способа состоит в том, что размеры частиц определяются лишь в одной плоскости проекции, кроме того, для ограничения счетного объема вдоль оси светового пучка приходится формировать этот пучок с заданной степенью когерентности и достаточно сложным образом дополнительно обрабатывать изображения, т.е. реализация способа весьма непроста.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ анализа взвешенных частиц (Пат. RU 2054652, G01N 15/02 от 20.02.1996), позволяющий получить на фотокатоде видеокамеры одновременно два изображения, соответствующие проекции частицы на две взаимно перпендикулярные плоскости.

Недостаток данного способа состоит в том, что размеры частиц определяются лишь в двух плоскостях проекции, что затрудняет оценку формы несферических частиц при их хаотической ориентации в потоке.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении информативности данных для оценки формы частиц и их ориентации в пространстве.

Этот результат достигается тем, что способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц состоит в освещении потока частиц световым пучком и регистрации параметров световых сигналов, формируемых частицами при их пролете через выделенную область потока частиц. Причем световой пучок после прохождения потока с использованием отражающих зеркал разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток, где регистрация изображения частиц происходит с шести углов светового потока.

В этом случае каждая частица фактически освещается шестью пучками света, а ее изображение в каждом из пучков несет информацию о проекции частицы на плоскость, т.е. информативность о форме частиц повышается как минимум в три раза в сравнении с известным способом. Причем применение цифрового распознавания изображений частиц, получаемых в ходе оперативного телевизионного анализа, позволяет хранить в ЭВМ массивы данных о размерах и формах частиц, что дает в дальнейшем создавать 3D модели взвешенных частиц.

На фиг.1 представлена общая схема устройства для реализации способа; на фиг.2 показан вид изображений в плоскости регистрации.

Устройство содержит источник 1 света, объектив 2, фокусирующий свет в некоторую область 3 потока частиц. На пути светового пучка последовательно под углом шестьдесят градусов расположены объективы 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 19, 20, 23, 24, а также расположены зеркала 5, 6, 9, 10, 13, 14, 17, 18, 21, 22, которые установлены так, что ось светового пучка на выходе направлена в область потока частиц.

Объективы 2 и 4, 7 и 8, 11 и 12, 15 и 16, 19 и 20, 23 и 24 лежат на одной оси и проходят через счетную область пучка, где пересекаются в некоторой точке А в плоскости регистрации фотокатода передающей видеокамеры 25, подключенной к персональному компьютеру 26.

Работает устройство по предлагаемому способу следующим образом.

Поток частиц (область 3) освещают световым пучком, формируемым источником 1 и объективом 2. После прохождения потока этот световой пучок системой объективов 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 19, 20, 23, 24 и зеркал 5, 6, 9, 10, 13, 14, 17, 18, 21, 22 разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток частиц, где световой пучок проходит шесть раз через счетную область потока частиц, в плоскость регистрации эти изображения переносятся соответствующим объективом видеокамеры 25, подключенной к персональному компьютеру 26. Изображение 27 получается при прохождении светового пучка через частицы под углом 210°, 28 и последующие изображения получают при повороте исходного светового пучка с помощью зеркал, при этом изображения 28, 29, 30, 31 и 32 соответствуют съемке частицы под углами 90°, 0°, 240°, 150° и 300° соответственно.

Таким образом, в плоскости регистрации имеется шесть изображений частицы. При совпадении частицы с общим фокусом объективов все шесть изображений наложатся друг на друга в окрестности точки А (фиг.2), этого наложения можно избежать соответствующей юстировкой зеркал.

Очевидно, что в этой схеме возможно ограничение счетного объема, допустимой глубиной резкости, используя в качестве критерия расстояние между изображениями.

Таким образом, рассмотренный способ, в отличие от известных способов, позволяет получить в плоскости регистрации одновременно шесть изображений каждой частицы. Это существенно повышает информативность измерений, в частности дает возможность определения параметров частицы при ее произвольной ориентации.

Способ анализа взвешенных частиц, включающий освещение потока частиц световым пучком и регистрацию изображений частиц, по которым и судят о размерах и формах последних, отличающийся тем, что световой пучок после прохождения потока разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток, где регистрация изображения частиц происходит с шести различных углов светового потока.

Ультразвуковой способ определения гранулометрического состава дисперсных материалов // 2469309

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему способу определения гранулометрических характеристик дисперсных материалов и может быть использовано во многих отраслях промышленности: пищевой, фармацевтической, косметической, химической, строительстве (при определении качества строительных материалов), для контроля взрывчатых веществ, т.е.

Устройство для измерения размеров частицы // 2461810

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Устройство детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода // 2461807

Изобретение относится к области контроля за эксплуатацией технологического или иного оборудования, установленных в помещениях с притоком воздуха, например на АЭС, и направлено на повышение надежности и информативности измерений, что обеспечивается за счет того, что устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в помещении, снабженного притоком воздуха, включает датчик, регистрирующий значение относительной влажности в контролируемом помещении, соединенный с устройством обработки информации, при этом устройство дополнительно содержит лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой, входной конец которой установлен в точке выхода воздуха из контролируемого помещения, выход лазерного датчика аэрозолей соединен со входом устройства обработки информации, причем устройство обработки информации дополнительно содержит блок сравнения величины текущего сигнала лазерного датчика аэрозолей с базой данных и блок вычисления корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения, также соединенный с блоком сигнализации.

Способ измерения распределения частиц по размерам в расширенном диапазоне концентраций и устройство для реализации способа (варианты) // 2460988

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения и предназначено для измерения распределения по размерам частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или газе, а именно для оперативного технологического контроля размеров различных нанопорошков при их производстве, в частности в химической и пищевой промышленности, в фармакологии, биологии и медицине.

Измерение параметров агглютинации // 2460058

Способ контроля крупности частиц аналитической пробы // 2448337

Изобретение относится к способу контроля крупности частиц аналитической пробы. .

Способ измерения размеров анизотропных по форме суспендированных частиц // 2443998

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микробиологии, биотехнологии, медицине и т.д. .

Прибор для определения дисперсного состава аэрозоля // 2442970

Изобретение относится к приборам для определения дисперсного состава аэрозоля с помощью электронно-оптических средств. .

Способ определения твердозерности пшеницы // 2442132

Изобретение относится к мукомольной и хлебопекарной промышленностям, в частности к способам определения твердозерности пшеницы. .

Ситовый анализатор // 2495402

Изобретение относится к устройству для разделения сыпучих материалов по размерам частиц в пределах гранулометрического состава и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также в химической, строительной, металлургической и других областях промышленности. Ситовый анализатор содержит приводной механизм и набор сит. При этом для повышения эффективности рассева приводной механизм выполнен в виде нескольких, минимум трех, цилиндров с подвижными штоками, проходящими через их центральное отверстие и закрепленными в эластичных тороидах. Тороиды заполнены текучей средой, обеспечивающей пневмоуправление возвратно-поступательного движения в цилиндрах. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рассева за счет целенаправленного программирования функций рассева, а также бесступенчатого управления и плавности регулирования процесса. 2 ил.

Способ анализа загрязненности моторного масла двигателя внутреннего сгорания дисперсными частицами // 2498269

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо проводить оперативный анализ качества моторного масла. Способ анализа загрязненности моторного масла двигателя внутреннего сгорания дисперсными частицами, включает зондирование исследуемой дисперсной среды пучком маломощного лазерного и ультразвукового излучений, регистрацию рассеянного и отраженного дисперсными частицами излучения. При этом имеется эталонный канал с чистым моторным маслом и два канала в исследуемом объеме картера двигателя: канал измерения металлических частиц, располагающийся внизу масляного поддона картера двигателя, и канал измерения угарных частиц, располагающийся на высоте минимального уровня масла в картере. Кроме того, также имеется три ультразвуковых излучателя, частота которых зависит от температуры масла, и по получаемым амплитудам и длительностям импульсов рассеянных сигналов на фотоприемниках и по соотношениям между сигналами эталонного канала и канала измерения металлических частиц, а также между сигналами эталонного канала и канала измерения угарных частиц судят о размерах дисперсных частиц, степени и характере загрязненности моторного масла в соответствии с существующим стандартом. Техническим результатом изобретения является повышение информативности данных для оценки концентрации взвешенных металлических и угарных дисперсных частиц, находящихся в масле, т.е. дает возможность контролировать качество работы двигателя, оставшийся ресурс работы масла до его замены. 1 ил.

Способ калибровки оптической измерительной аппаратуры при оценке среднего диаметра дисперсных частиц // 2500998

Использование: для калибровки оптической измерительной аппаратуры при оценке среднего диаметра дисперсных частиц. Сущность: заключается в том, что проводят измерения характеристик дисперсной системы калибруемой аппаратурой и фоторегистрирующим прибором с последующим определением зависимости сигнала калибруемой аппаратуры от среднего диаметра частиц, определенного визуально, при этом воздействуют ультразвуком на жидкость, создавая дисперсную систему, освещают ее периодическими импульсами света длительностью Ти≤0,1Туз (где Туз - период ультразвуковых колебаний), синхронизованными с ультразвуковыми колебаниями, во время импульсов света измеряют калибруемой аппаратурой и определяют по результатам фоторегистрации средний диаметр дисперсных частиц (dср.а и dср.ф соответственно), изменяют сдвиг фаз между световыми импульсами и ультразвуковыми колебаниями, а также мощность ультразвука, после чего измерения и фоторегистрацию повторяют до получения требуемого количества калибровочных уровней, определяют калибровочную характеристику как зависимость величины dср.а от dср.ф. Технический результат: упрощение калибровки за счет исключения операций, связанных с использованием эталонных порошков, а также расширение области применения за счет калибровки приборов, реализующих интегральные методы оптики дисперсных систем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения концентрации и среднего размера наночастиц в золе // 2502980

Заявляемый способ может найти применение при создании и производстве наноструктурированных пленок из пленкообразующих золей для газочувствительных сенсоров. Способ заключается в том, что изготавливают эталонные образцы с заданной начальной концентрацией наночастиц. Записывают инфракрасные спектры эталонных образцов, идентифицируют характеристические пики поглощения. Записывают инфракрасные спектры эталонных образцов во время процесса коагуляции, строят экспериментальную зависимость коэффициента пропускания инфракрасного излучения от времени коагуляции. Записывают инфракрасные спектры исследуемых образцов и определяют концентрации С и размер наночастиц d по соотношениям C ( T ) = C 0 1 + C 0 τ ( T ) K , d ( T ) = α χ ln ( 1 + K ⋅ C 0 ⋅ τ ( T ) ) ln ( ξ ) , C 0 = ρ к V к N A M к V з о л я , K = 4 k T 3 η ψ , где C0 - начальная концентрация наночастиц в золе; K - константа коагуляции, определяемая составом золя; ρк - плотность компонента золя, образующего наночастицы; Vк - объем компонента золя, образующего наночастицы; NA - число Авогадро; Мк - молярная масса компонента золя, образующего наночастицы; Vзоля - объем золя; k - постоянная Больцмана; T=29S K - температура; η - динамическая вязкость раствора; ψ=10-9 - параметр, характеризующий эффективную вероятность соударения наночастиц друг с другом; α - размер молекулы, образующей наночастицу; χ=3 - коэффициент роста диаметра наночастицы в процессе коагуляции; ξ=13 - константа, связанная с фрактальностью наночастицы; τ(Т) - аппроксимация экспериментальной зависимости коэффициента пропускания ИК-излучения через золь от времени. Техническим результатом является создание способа определения концентрации и среднего размера наночастиц в золе, претерпевающем коагуляцию с помощью ИК-спектроскопии. 14 ил.

Способ анализа взвешенных частиц // 2503947

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в электронной промышленности, медицине, биологии, экологии, химической промышленности, порошковой металлургии и других областях науки и техники, связанных с анализом взвешенных частиц. Способ состоит в том, что поток частиц освещают световым пучком и регистрируют изображение частиц, по которым и судят о размерах и формах частиц. Световой пучок после прохождения потока разворачивают по отношению к исходному пучку и вновь пропускают через поток, где регистрация изображения частиц происходит с четырех углов светового потока. Таким образом, в плоскости регистрации имеется четыре проекции частицы. По полученным изображениям судят о размерах и формах частиц сложной формы. Техническим результатом изобретения является повышение информативности данных для оценки несферических частиц сложной формы и их ориентации в пространстве. 2 ил.

Фотоэлектрический способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц // 2504753

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам контроля параметров дисперсных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и загрязнения жидкостей. Способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц включает зондирование потока исследуемой среды световым пучком, а также регистрацию сигналов взаимодействия зондирующего светового пучка с частицами. Также способ включает измерение амплитуды и числа фотоэлектрических импульсов этих сигналов, по которым определяют соответственно размеры и концентрацию частиц. При этом поток фотоэлектрических импульсов подвергают первичной амплитудной дискриминации с верхним и нижним пороговыми уровнями, а затем селектор импульсов обеспечивает прохождение импульсов с длительностью, превышающей определенную пороговую величину, устройство коррекции многократных совпадений подвергает фотоэлектрические импульсы принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем. Фотоэлектрические импульсы подвергают принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем, и в зависимости от импульсов, поступающих в персональный компьютер, управляют воздуходувкой и длительностью импульсов принудительного прерывания, а также амплитудой излучения лазера и верхним пороговым уровнем амплитудной дискриминации. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения концентрации и размеров частиц. 1 ил.

Устройство для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц // 2507502

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к фотоэлектрическим устройствам, предназначенным для исследования дисперсных систем. Устройство предназначено для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц, и содержит кювету с прозрачной жидкостью, измерительный канал, состоящий из микроскопа и фоторегистратора, и осветительный канал, содержащий два источника света с различными длинами волн. Дополнительно введены ультразвуковой генератор, ультразвуковой излучатель, импульсный блок питания источников света, синхронизатор и калибруемая аппаратура, при этом направления оптических осей измерительного канала и калибруемой аппаратуры пересекаются в освещенной зоне кюветы, один источник света установлен на оптической оси измерительного канала, а второй источник имеет оптическую ось, согласованную с оптической осью калибруемой аппаратуры, выход ультразвукового генератора подключен ко входу ультразвукового излучателя, а последний помещен в кювету с жидкостью и закреплен в непосредственной близости от освещенной зоны, к выходу импульсного блока питания подключены источники света, вход синхронизатора соединен с выходом ультразвукового генератора, а выходы синхронизатора соединены с управляющими входами регистратора калибруемой аппаратуры, фоторегистратора и импульсного блока питания источников света. При этом кавитационные пузыри в кювете, получаемые в результате действия ультразвукового генератора, выполняют функцию дисперсных частиц для калибровки. Устройство может иметь следующие варианты конструкции: оптическая ось второго источника света совпадает с оптической осью калибруемой аппаратуры; калибруемая аппаратура и второй источник света закреплены с возможностью раздельного перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси измерительного канала. Результатом применения изобретения является упрощение калибровки измерительных систем за счет замены образцовых суспензий дисперсной системой с регулируемым средним диаметром частиц и синхронизации процессов управления и измерения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фотоэлектрическое устройство определения размеров и концентрации взвешенных частиц // 2508533

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам контроля параметров дисперсных сред, и может найти применение при контроле запыленности газов и загрязнения жидкостей. Сущность изобретения: поток частиц освещают световым пучком и регистрируют параметры световых сигналов (амплитудно-временной анализ и анализ длительности или глубины модуляции), формируемых частицами при их пролете через выделенную область потока частиц. Поток фотоэлектрических импульсов подвергают первичной амплитудной дискриминации с верхним и нижним пороговыми уровнями, а затем селектор импульсов обеспечивает прохождение импульсов с длительностью, превышающей определенную пороговую величину, благодаря чему удается дополнительно подавить 20% импульсов темнового тока, устройство коррекции многократных совпадений подвергает фотоэлектрические импульсы принудительному прерыванию через время, равное длительности пролета частиц через счетный объем. Введены два цифро-аналоговых преобразователя: один для управления воздуходувкой и длительностью импульсов принудительного прерывания, другой для изменения амплитуды излучения осветителя и регулировки верхнего порогового уровня амплитудной дискриминации, аналого-цифровой преобразователь, персональный компьютер, выполняющий функции амплитудного анализа, счета поступающих импульсов и управления цифроаналоговыми преобразователями. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения концентрации и размеров частиц за счет первичной амплитудной дискриминации; временной селекции; устранения погрешностей, вызванных попаданием в счетный объем одновременно несколько частиц, и упростить дальнейший процесс амплитудного анализа с помощью персонального компьютера. 9 ил.

Устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы // 2508534

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы, содержащее источник излучения, детектор и усилитель, введены циркулятор, приемо-рупорная антенна, фильтр нижних частот и микроконтроллер, причем выход источника излучения соединен с первым плечом циркулятора, второе плечо которого подключено к приемо-передающей рупорной антенне, третье плечо циркулятора соединено с входом детектора, выход детектора через фильтр нижних частот соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом микроконтроллера. 1 ил.

Способ определения концентрации и среднего размера частиц пыли // 2510498

Способ включает преобразование импульсного напряжения в световой поток, зондирование области исследуемой среды световым пучком. Используют измерительный канал, содержащий исследуемую среду, зондируемую световым пучком, и дополнительный канал, который заполнен очищенной от пыли газовой смесью. Далее в обоих каналах происходит разделение светового потока на широкий и узкий, преобразование световых потоков в электрические сигналы, вычитание сигнала, пропорционального узкому световому пучку опорного канала, из сигнала, пропорционального узкому пучку измерительного канала, синхронное детектирование полученного сигнала и дальнейшая обработка в микроконтроллере, а также вычитание сигнала, пропорционального широкому световому пучку опорного канала, из сигнала, пропорционального широкому пучку измерительного канала, синхронное детектирование полученного сигнала и дальнейшая обработка в микроконтроллере, который определяет по полученным сигналам о широком и узком пучках общую концентрацию пыли и размер частиц пыли. Технический результат - повышение точности измерений среднего размера и концентрации частиц пыли. 2 ил.