Способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды
Владельцы патента RU 2560142:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" (RU)
Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения размеров частиц атмосферного аэрозоля. Поляризованное излучение направляют на область, не пропускающую направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению. Изобретение обеспечивает повышение точности определения за счет более полного исключения влияющих факторов. 1 ил.
Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения размеров частиц атмосферного аэрозоля.
Известен способ оптической спектрометрии дисперсной среды [1], при осуществлении которого используется малоугловое рассеяния света.
Этот известный способ обладает ограниченностью по углу рассеяния, поскольку он предполагает введение экрана. Таким образом отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера экрана.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды [2], использующийся в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», при котором фокусируют излучение лазера в счетном объеме, устраняют излучение лазера, применяя световую ловушку, и осуществляют прием рассеянного света.
В этом известном решении отсутствует возможность выполнения измерений при углах рассеяния, меньших углового размера световой ловушки.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дисперсного состава среды за счет уменьшения углов рассеяния света. Известно, что с уменьшением угла рассеяния уменьшается зависимость результата определения размера частицы от ее свойств, особенно для частиц грубодисперсной фракции. Уменьшение углов рассеяния достигается благодаря использованию эффекта поляризации света, что позволяет отказаться от использования световой ловушки (экрана) или уменьшить их угловые размеры.
В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно в нем осуществляют процесс аспирации; фокусируют излучение лазера в счетном объеме; осуществляют прием рассеянного света.
Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что поляризованное излучение направляют на область, не пропускающую направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению.
Указанные существенные отличия позволяют повысить точность за счет более полного исключения засветки, вызванной лазерным излучением.
Физические принципы, на которых основаны измерения предлагаемым способом, состоят в том, что лазерное излучение является поляризованным, его можно не пропустить к приемнику. Рассеянное излучение содержит как составляющую, которая не пройдет к приемному устройству вместе с лазерным излучением, так и составляющую, которую удастся измерить.
Пример реализации способа.
Сущность изобретения пояснена на фиг. 1.
Для аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды используют прибор типа счетчика частиц «AERO TRAK 9303», в котором в качестве источника излучения используется лазер 1 с системой линз 2. Как и в счетчике частиц «AERO TRAK 9303», лазерное излучение фокусируют в счетном объеме 3. В отличие от счетчика частиц «AERO TRAK 9303» рассеянное излучение принимают, в том числе, под нулевым углом, где минимально влияние свойств частицы. Для устранения засветки от лазера между приемником и счетным объемом помещают поляроид 4, который не пропускает излучение от лазера. Излучение, рассеянное частицей, включает две составляющие:
причем лишь одну из этих составляющих не пропускает поляроид. Таким образом, засветка от лазера устраняется, а после прохождения системы линз 5 фотодетектором 6 принимается излучение, рассеянное частицей. По принятому излучению судят о размере частицы.
Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более полного исключения влияющих факторов.
Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так, по источнику [3] был выявлен признак фокусировки излучения в счетном объеме. Однако в этом известном решении [3] до фокусировки часть излучения лазера отводится на дополнительное приемное устройство. Именно благодаря этому достигается технический результат способа [3]. Однако при этом имеет место снижение точности определения размеров частиц. В заявляемом же способе данный недостаток исключен.
Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определений за счет более полного исключения влияющих факторов.
Источники информации
1. Патент №2321840. Способ определения параметров частиц, взвешенных в жидкости, по спектрам малоуглового рассеяния света и устройство для его осуществления / Левин А.Д. Бюллетень изобретений №10, 2008.
2. Челибанов В., Исаев Л. Приборы для контроля чистых помещений / ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес №7, 2009, с. 48-50 (прототип).
3. Патент №2356028. Устройство для экспресс-анализа промышленной чистоты жидкостей / Бухалов В.А., Лесников Е.В., Стуканов Ф.Ф. Бюллетень изобретений №14, 2009.
Способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды, при котором фокусируют излучение в счетном объеме, отличающийся тем, что поляризованное излучение направляют на область, не пропускающую направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, а измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению.
