Прибор для обнаружения и определения концентрации кристаллических частиц в облаках

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик 785830

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное л авт. свил-ву ) 257804 (22) Заявлено04.0l 79 (2! ) 2707537/18-lp (5! )М. Кл.

GOl OV 1/00 с присоединением заявки J%

Государственный комитет (2, ) П рнори тет— ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 07. l 2.80. Бктллетень Ле 45

Дата опубликования описания lp.l2.80 (53) УДК 551. .508.769 (088.8) В В. Алексеев, В. H. Казаков, Т, К. Нежметдинов, H. A. Травин, В. Н. Ушаков и В. Л. Филиппов (72) А вторы изобретения

Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени В. И. Ульянова Ленина (7I ) Заявитель (54) ПРИБОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОНБЕНТРАБИИ KPHCTAËËÈ×ÅÑÊHÕ ЧАСТИБ

В ОБЛАКАХ

Изобретение относится к области измерительной техники.

По основному авт.св.. И.257804 известен прибор для обнаружения и определения концентрации кристаллических частиц в облаках, осуществляющий из5 мерение рассеяния света аэрозольной частицей в двух противоположных направлениях, составляющих угол в 90 с направлением светового луча, освещаю1О щего частицу, которыя содержит трубу, транспортирующую аэрозоль, источник света, световой поток .которого перпендикулярен к продольной оси трубы, два объектива, установленные навстречу

15 друг другу перпендикулярно к продольной оси трубы, снабженные фотоумножителями связанными обшей логической электронной схемой (1 1.

Недостатком прибора является узкий класс решаемых задач, так как он не позволяет измерять интенсивность рассеяния света частицей в плоскости измерения под раздичными углами к световому лучу, т.е. определять индикатрису светорасстояния частицы. Кроме того, этот прибор не позволяет определять усредненную индикатрису для серии следующих одна за другой частиц.

Целью изобретения является расширение класса функциональных возможностей прибора, т.е. создание возможностей определения индикатрисы аэроэольной частицы по единичному измерению. и получение усредненной; индикатрисы для серии следующих одна за другой частиц.

С этой целью прибор, содержащий трубу, транспортирующую аэрозоль, источник света, световой поток которого перпендикулярен к продольной оси трубы, два фотодатчика, установленные на противоположных сторонах трубы в плоскости измерения, перпендикулярной к оси трубы и проходящей через луч света, снабжен у дополнительными фотодатчиками, равномерно размещенными в плоскости иэмере3 7858 ния по обе стороны от светового потока на внутренней поверхности трубы, транспортирующей аэрозоль.

При этом логическая электронная схема содержит подключенный к выходам

5 фотодатчиков блок хранения информации, выход которого соединен с последовательно связанными первым коммутатором, анналого-цифровым преобразователем, сумматором, вторым коммутатором, блоком памяти и третьим коммутатором, подключенным выходом к входу сумматора, а также последовательно соединенные блок управления, четвертый коммутатор и цифропечатающее устройство, причем входы блока управления подключены первый — R одному из фотодатчихов, .размещенных в непосредственной близости от выхода светового потока из трубы, второй — к выходу аналогово-цифрового преобразователя, а выходы связаны со входами блока хранения информации, сумматора и коммутаторов.

Кроме того, блок управления содержит формирователь импульса, связанный первым входом с выходом управляющего фотодатчика, а выходом — со вторым входом и через схему ИЛИ со входом первого счетчика, связанного выходом со входом первого дешифратора, И+ 2 выхода которого соединены со входами первого, второго и третьего коммутаторов, а И+З-й выход связан со входом блока хранения аналоговой информации, со вторым входом первого счетчика, с третьим входом формирователя импульса и со входом третьего счетчика, первый генератор тахтовых импульсов, связанный входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом — со входом второго счетчика, соединенного выходом со входом второго дешифратора, g, выходов хоторого свя заны со входом сумматора, à {, +1-й выход соединен со вторым входом второго счетчика, со вторым входом первого 45 генератора тактовых импульсов и через схему ИЛИ .— со входом первого счетчика, схему сравнения, связанную первым входом с регистром числа измерений, вторым входом — с выходом третьего счетчика, а выходом — со вторым входом третьего счетчика и со входом второго генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со входом четвертого счетчика, связанного выходом со входом третьего дешифратора, И+2 выходы которого соединены с входом четвертого коьалутатора, а g +3-й выход,со вторым входом четвертого счетчика

30 4 и со вторым входом второго генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 приведена блок -схема устройства.

Она включает трубу 1, транспортирующую аэрозоль, источник 2 света, фотодатчик 3, блок 4 хранения аналоговой информации, коммутаторы 5-8, аналогово-цифровой преобразователь 9, сумматор 10, блок 11 памяти, цифропечатаюшее устройство 1 2, блок 1 3 управления и управляющий фотодатчик 14.

На фиг. 2 приведена схема блока управления. Она содержит управляющий фотодатчик 14, формирователь 15 импульса, дешифраторы 16-18, счетчики

19-22, регистр 23 числа измерений, схему 24 сравнения, генераторы 25 и 26 тактовых импульсов, схему 27 ИЛИ, шину 28, связанную со входом первого, второго и третьего коммутаторов, шину

29, связанную со входом блока хранения аналоговой информации, шину 30, связанную с выходом аналого-цифрового преобразователя, шину 31, связанную со входом сумматора, шину 32 ввода числа измерений, шину 33, связанную со входом коммутатора 4.

Выходы И+2 фотодатчиков 3 и 14 (фиг.l) соединены с И+ 2 входами бло-. ка 4. Управляющий датч пс 14 связан со входом блока управления 13, И+3-й выход блока хранения аналоговой информации соединен с выходом блока управления, а выход через коммутатор 5 — со входом аналого-цифрового преобразователя 9, связанного первым выходом со входом блока управления, а вторым выходом— с первым входом сумматора 10, второй вход сумматора связан с выходом блока управления. Выход .сумматора через коммутатор 6 соединен со входом блока памяти ll, первый выход которого через коммутатор 7 связан с третьим входом сумматора, второй выход через коммутатор

8-со входом цифропечатающего чстройства 12. Входы всех коммутаторов 5-8 связаны с выходами блока управления. формирователь импульса 15 (фиг.2) связан первым входом с выходом управляющего фотодатчиха 14, а выходом — со своим вторым входом и через схему

ИЛИ 27 со входом счетчика 19, связанного выходом со входом дешифратора 16, п+2 выхода которого соединены шиной

28 со входами коммутаторов 5-7 (фиг.l), а п+3-й выход связан шиной 29 со входомоблока хранения аналоговой информации 4 (фиг.l) со вторым входом управления, который обеспечивает пооче редную обработку информации,, поступающей от датчиков, ее накопление для усреднения по серии измерений и выдачу резульrara на цифропечать. Сигнал с управляющего фотодачика 1. 4 (фиг.2) поступает на формирователь импульса 15 блока управления, который вырабатывает импульс, запирающий вход формирова геля до поступления на другой его вход после окончания обработки данных одного измерения отпирающего импульса.

5 78583 счетчика 20 (фиг.2), с третьим входом формирователя импульса и со входом счетчика 2l. Генаратор тактовых импульсов 25 связан шиной 30 с выходом аналого-цифрового преобразователя 9 (фиг.l), выходом — со входом счетчика

"0 (фиг.2), соединенного выходом со входом дешифрайора l 7, A. выходов которого связаны шиной 31 со входом сумматора 10 (фигЛ), а Д, +3.-й вы- 10 ход соединен со вторым входом счетчика

20, со вторым входом генератора 25 и через схему ИЛИ вЂ” со входом счетчика l9. Схема сравнения 24 связана первым входом с регистром чис- 5 ла измерений 23, вторым входом с выходом счетчика 2l, а выходом — со вторым входом счетчика 2l и со входом генератора тактовых импульсов 26, выход которого соединен со входом счетчи- 20 ка 22, связанного выходом со входом дешифратора l 8, +2 выхода которого соединены шиной 33 со входом коммутато,ра 8(фиг. l$ а +З-й выход — со вторым входом счетчика 22 (фиг.2) и со вторым входом генератора 26.

При попадании частицы в луч света на фотодатчики поступает рассеянное частицей световое излучение. Каждый датчик выдает сигнал с напряжением, З0 пропорциональным силе света, рассеянного частицей в данном направлении. Общее число датчиков определяется необходимой точностьк определения индикатрисы. Например, при определении ин- -. дикатрисы с шагом l50у1 20. Сигналы с датчиков поступают в блок хранения аналоговой информации, где хранятся до окончания цикла опроса всех датчиков.

Одновременно сигнал с любого. из датчиков, расположенного непосредственно справа или слева от выхода луча света из труоы, поступает на блок управления и открывает цикл опроса блока хранения

45 аналоговой информ ации. Такое расположение запускающего датчика вызвано

WM, что на него поступает по сравнению с остальными датчиками самый сильный сигнал (рассеяние вперед наи50 более интенсивно) . Это позволяет регистрировать частицы с наименьшей ин-. тенсивностью светорассеяния. Блок управления 13 через коммутатор 5 выдае из блока хранения аналоговой информа55 ции 4 на преобразователь 9 данные, поступающие с первого датчика. Аналогоцифровой преобразователь преобразует поступивший на его вход аналоговый

0 6 сигнал в параллельный двоичный код.

Этот код поступает на сумматор lO u складывается с выдаваемым из блока памяти ll через коммутатор 7 числом, накопленным в соответствующем первому датчику регистре блока памяти (если производится единичное измерение индикатрисы в регистре записан нуль). Полученная сумма через коммутатор 6 записывается в соответствующий первому датчику регистр блока памяти. После этого блок управления через коммутатор

6 осуществляет выдачу из блока хранения аналоговой информации- данных, поступивших со второго датчика, и описанные операции выполняются с информацией второго датчика и т.д. до последнего датчика. После окончания цикла обработки информации, полученной за одно измерение, в соответствующих различным датчикам регистрах блока памяти хранится сумма величины сигнала, снятого с датчика, и накопленной суммы величин сигналов, снятых с этого же датчика при предыдущих измерениях. При получении индикатрисы, усредненной по серии измерений к окончанию серии в регистрах блока памяти хранится сумма величин сигналов, снятых с соответствующих датчиков при всех измерениях серии.

После окончания измерений {или серии измерений) блок управления через коммутатор 8 осуществляет поочередную выдачу из блока памяти на тпфро-печатающее устройство иы ормации, соответствующей различным датчикам, а также выдает на цнфропечатающее устройство число сделанных измерений.

Автоматизации измерений, заключающаяся в открытии цикла обработки поступившей с фотодатчиков информации при вхождении частицы в луч света, достигается наличием в светоприемной части устройства управляющего фотодатчика, функционально входящего в состав блока управления, а также наличием блока

785830

Тот же импульс формирователя поступает через схему ИЛИ 27 на управляющий первым, вторым и третьим коммутатором счетчик 19, В результате сигнал появляется нв первом входе дешифратора 16

Этот сигнал по жгутовой шине 28 поступает на элементы коммутации коммутаторов 5, 6, 7 (фиг. 1), соответствующие первому датчику, и открывает их.

После преобразования аналоговой информации первого датчика в цифровой вид сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 (фиг.1) поступает по шине 30 на вход генератора 25 и запускает его. Поступающие на вход счетчика 20 импульсы генератора вызывают последовательное появление на выходах дешифратора 17 единичного сигнала.

Сигналы с К выходов дешифратора, связанные жгутовой шиной 31 со входом сумматора, где К определяется конкретным типом применяемого сумматора, используются для управления суммированием поступивших от первого датчика данных с результатом, накопленным для первого в блоке памяти. Сигнал с последнего К +1-го выхода дешифратора сбрасывает счетчик 20 в нулевое состояние, выключает генератор тактовых импульсов 25 и через схему ИЛИ 27 поступает на вход счетчика l 9. В результате единичное напряжение исчезает с первого выхода дешифратора 16, появляется на его втором выходе и описанные операции производятся с информацией второго датчика и т.д. до 11+2-го датчика. После этого единичный сигнал появляется на последнем p+3 -м выходе дешифратора 16. Этот сигнал по шине 29 поступает на вход блока хранения аналоговой информации и стирает записанную в нем информацию. Одновременно сигнал с выхода дешифратора 16 (фиг.2) сбрасывает счетчик 19 в нулевое состояние и поступает на вход счетчика

21. Выход этого счетчика подключен ко входу схемы сравнения 24, связанной другим входом с регистром числа измерений 23, в котором записано требуемое количество измерений. После того, квк на вход счетчика 21 поступит число сигналов, равное требуемому числу измерений, сигнал с выхода схемы сравнения сбросит счетчик 21 в нулевое состояние и запустит генератор тактовых импульсов

26, имеющий больший, чем у генератора

25, период следования импульсов из-за меньшей скорости операций цифропечвти по сравнению с процессом обработки ин25

55 формации. Импульсы генератора нач— нут поступать на вход счетчика 22 и вызовут поочередное появление единичных сигналов на И+2 выходах дешифратора

18. Эти сигналы, поступая по жгутовой шине 33 на элементы коммутации коммутатора 8 (фиг.l), управляют выдачей результата иэ блока памяти на цифропечата1ощее устройство. Единичный сигнал с последнего 1+3-ro выхода дешифратора 18 сбрасывает счетчик 22 в нулевое состояние, выключает генератор тактовых импульсов 26 и измерительный цикл заканчиваетсяс я.

Предложенное устройство позволяет решить задачу измерения индикатрисы светорассеяния аэрозольной частицы, по которой можно определить состав, размеры, форму и оптические характеристики. аэрозольных частиц. формула изобретения

1. Прибор для обнаружения и определение концентрации кристаллических частиц в облаках . по авт. свид. M 257805, оrличающийся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительными фотодвтчиками, равномерно размещенными на внутренней поверхности трубы, транспортируюЩей аэрозоль в плоскости измерения по обе стороны от светового потока.

Ф

2. Прибор по и. l, о т л и ч а юшийся тем, что, в нем логическая электронная схема выполнена иэ подключенного к выходам фотодатчиков блока хранения информации,. выход которого соединен с последовательно связанными первым коммутатором, аналого-цифровым преобразователем, сумматором, вторым коммутатором, блоком памяти и третьим коммутатором, подключенным выходом к входу сумматора, в также последовательно соединенного блока управленмя, четвертого коммутатора и цифропечвтвющего устройства, при этом входы блока управления подключены первый — к одному иэ фотодатчиков, размещенных в непосредственной близости от выхода светового потока иэ трубы, второй — к выходу аналого-цифрового преобразователя, в выходы связаны со входами блока хранения информации, сумматора и коммут&тОрОвт

3. Прибор по и, l, о т л и ч а ющ .и и с я тем, что в нем блок управ- .

785830

ВНИИПИ Заказ 8838/51 Тираж 468 Подписное

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ления содержит формирователь импуль- са, связанный первым входом с выходом управляюшего фотодатчика, а выходом— со своим вторым входом и через схему ИЛИ со входом первого счетчика, связанного выходом со входом первого дешифратора, +2 выхода которого соединены со входами первого, второго и третьего коммутаторов, а +3-й выход связан со входом блока хранения аналоговой информации, со вторым входом первого счетчика, с третьим входом формирователя импульса и со входом третьего счетчика, первый генератор тактовых импульсов, связанный входом с выходом б ° аналого-цифрового преобразователя, .а выходом — со входом второго счетчика, соединенного выходом со входом второго дешифратора, К выходов которого связаны со входом сумматора, à V, +l-й выход соединен со вторым входом второго счетчика, со вторым входом первого генератора тактовых импульсов и через схему ИЛИ вЂ” со входом первого счетчика, схему сравнения, связанную первым входом с регистром числа иэме1 рений, вторым входом — с выходом третьего счетчика, а выходом — со вторым входом третьего счетчика и со входом второго генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со входом чет1о вертого счетчика, связанного выходом со входом третьего дешифратора, l3+ 2 выхода которого соединены со входом четвертого коммутатора, а ) +З-й выход со вторым входом четвертого счетчика

15 и со вторым входом второго генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе го

l. Авторское свидетельство СССР

% 257804; кл. 501 %l 1/00, 1967.