Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реснублик

<»940014 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Н 857789 (22) Заявлено 24. 04. 80(2! ) 2916564/18-25 с присоединением заявки Рй(23 ) Приоритет

Опубликовано 30. 06. 82 ° бюллетень М 24

Дата опубликования описания 02 . 07 . 82 (S3)N. Кп.

G 01 l4 19/02

Вкудврстеенный комитет

СССР

IIo делам иеобретекий н открытий (S3) 3 QK 543 275 (088. 8) (72) Автор изобретения

С. М. Коломиец

1 г

Институт экспериментальной матеороттог*ии-. (7I ) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ

И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ

1

Изобретение относится к измеоительной технике, в частности йзмерениям

1 размеров и концентрации взвешенных частиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической технологии, контроле загрязнений окружающей среды, для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц микронных размеров.

По основному авт. св. к 857789 известен фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц и регистрацию импульсов рассеянного частицами света, причем освещение производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц, импульсы от рассеянного отдельными частицами света формируют в пачки, выделяют их огибающие, по которым и судят о размерах и концентрации частиц. Кроме того, в условиях высоких концентраций измеряемых частиц световой пучок сканируют с постоянной скоростью, и при этом пачки им-; пульсов составляют только из тех импульсов, временная задержка между которыми равна периоду сканирования.

При одновременном попадании в рабочий объем нескольких частиц, но не попадающих одновременно в световой пучок, огибающие сформированных пачек перекрываются во времени.

В устройстве, реализующем способ, некий селектор импульсов одну из упо-, мянутых перекрывающихся во времени пачек пропускает на один из своих выходов, вторую пачку - на второй выход и т.д., т.е., пачки разделяют по раз" личным выходам и далее каждую из них анализируют известным способом (используют параллельный анализ). При этом на каждый выход требуется свой анализатор импульсов..

3 94001

Недостатком известного способа является определенная сложность его реализации, связанная с необходимос" тью упомянутого выше наличия несколь-. ких анализаторов импульсов и блока суммирования результатов.

Цель изобретения - упрощение реализации способа.

Указанная цель достигается тем, что в каждой пачке импульсов осуще" 10 ствляют запоминание ее амплитуды и производят считывание амплитуды в момент прихода последнего импульса этой же пачки импульсов.

В этом случае из каждой пачки 15 формируется импульс с амплитудой, равной амплитуде огибающей пачки и длительностью порядка длительности каждого импульса в пачке, временное положение которого соответствует положению последнего импульса в этой же пачке. А поскольку импульсы разных пачек не совпадают во времени (в си- ) лу того, что соответствующие частицы одновременно не попадают в световой пучок), то импульсы, сформированные из каждой пачки, также разнесены во времени, и следовательно, их можно измерять с помощью только одного анализатора. Реализовать же запоминание (.на время, небольшее длительности пачки) и считывание импульсов значительно проще, чем реализовать анализатор импульсов, т.е., в данном случае возможен последовательный, а

35 не параллельный (как в известном) анализ.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Источником света является ОКГ 1.

На пути светового пучка установлены дефлектор 2 (электрооптический или акустооптический), подключенный к блоку 3 управления, фокусирующий объектив 4 и поглотитель 5. Схема

45 прососа (не показана) обеспечивает движение частиц с некоторой скоростью перпендикулярно плоскости чертежа.

Приемная система состоит из объектива 6, диафрагмы 7 поля зрения, фо50 топриемника 8, селектора 9 импульсов, блока формирования импульсов 10 и анализатора 21.

Селектор 9 импульсов одним входом подключен к фотоприемнику 8, вторымк блоку 3 управления. Выходы селектора 9 импульсов подключены ко входам блока 10 формирования импульсов..Количество выходов селектора 9 импульсов определяется кратностью корректируемых многократных совпадений. На чертеже для простоты показано два выхода селектора. Блок 10 формирования импульсов содержит пиковый детектор 11, элемент НЕ 12, элемент 13 задержки, подключенные к одному из выходов селектора 8, элемент И I4, подключенный к выходам элемента НЕ 12 и элемента 13 задержки, электронный ключ 15, сигнальный вход которого подключен к выходу пикового детекто- ра 11, а управляющий вход — к выходу элемента И 14. Выход электронного ключа 15 подключен ко входу анализатора 21.

Ко второму выходу селектора 9 подключена аналогичная схема,,состоящая из пикового детектора 16, элемента НЕ 17, элемента 18 задержки, элемента И 19 и электронного ключа 20.

Выход этого ключа также подключен ко входу анализатора 21.

При этом время задержки обих эле1 ментов 13 и 18 задержки выбрано равным периоду сканирования дефлектора

2. Если селектор 9 имеет не два выхода, а больше, то на каждом выходе устанавливается аналогичная схема из пикового детектора, элемента НЕ, элемента задержки и электронного ключа, подключенная ко входу анализатора.

Способ осуществляют следующим образом.

Световой поток от источника 1 фокусируют объективом 4 в поток исследуемых Частиц. При этом фокальную плоскость объектива 4 располагают в середине поля зрения приемной системы, а площадь фокального пятна выбирают заведомо меньше площади требуемого рабочего объема в той же плоскости. С помощью дефлектора 2 световой пучок сканируют с постоянной скоростью (аналогично развертке в в осциллографах) в плоскости чертежа (перпендикулярно направленную пролета частиц) с периодом повторения, мно о меньшим времени пролета частиц через световой пучок. В результате от каждой из частиц образуется пачка импульсов рассеянного света, преобразуемая фотоприемником 8 в пачку электрических импульсов. Огибающая; этой пачки соответствует профилю интенсивности фокального пятна в направлении движения частиц, причем формула изобретения фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц по авт. св. У 857789

О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения реализации способа, в каждой пачке импульсов осуществляют запоминание ее амплитуды и производят считывание амплитуды в момент прохода последнего импульса этой пачки импульсов.

5 94001 амплитуды огибающих пачек от частиц одинакового размера одинаковы с заданной точностью независимо от места про лета этих частиц через рабочий объем.

При одновременном попадании в рабочий объем нескольких частиц не попадающих одновременно в световой пучок (частиц, проекция расстояния между которыми на направление сканирования больше диаметра фокального пятна), на выходе 10 фотоприемника образуется несколько пачек импульсов,. причем импульсы каждой пачки смещены во времени относительно импульсов других пачек на вели-., чину, определяемую проекцией расстоя- 15 ния между частицами на направление сканирования и скоростью сканирования.

В результате, огибающие этих пачек перекрываются во времени, но сами импульсы..разделены во времени. Селекто- g0 ром 9 импульсов, имеющим количество выходов, равное допустимому количеству частиц, одновременно находящихся в рабочем объеме (при большем количестве частиц возникают определенные по". грешности), разделяют эти импульсы, и на каждый из выходов пропускают только импульсы, соответствующие одной из пачек 1,,в каждой пачке временный интервал между импульсами равен З0 периоду сканирования, а временный ин" тервал между импульсами разных пачек не равен этой величине). Далее каждая из пачек импульсов проходит через СВОЙ пикОВый детектор, например 35

11, который запоминает ее амплитуду (на время, не большее длительности пачки}. Одновременно эта же пачка проходит через элементы НЕ 12, элемент 13 задержки ее на время, равное периоду сканирования и поступает на элемент И 14, в результате чего на

4 6 выходе элемента И 14 формируется импульс, длительность которого равна длительности импульсов в пачке, а временное положение соответствует поло" жению последнего задержанного на период повторения импульса в этой же пачке. Этот импульс открывает элект» ронный ключ 15, который обеспечивает считывание заполненной амплитуды огибающей пачки.

В результате пиковый детектор,и вся схема вновь готова к работе, а на вход анализатора поступают импульсы, амплитуды которых равны амплиту; дам соответствующих пачек импульсов, но разделенные во времени.

П редла гаемый способ поз воляет упростить реализацию, и удешевить соответствующее устройство, поскольку изготовление схемы запоминания и считывания значительно проще и дешевле, чем изготовление анализатора импульсов (последовательный анализ реализовать проще чем параллельный . Работа предлагаемого устройства происходит по существу в режиме реального времени.

940014

Составитель Э. Скорняков

Редактор N. Голаковски Техреду А. Бабинец Корректор Ю. Макаренко

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-Я Разовская наб. ц. 4Д

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4