Фотоэлектрический способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт.св, №857789, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности измерений , величину рабочего объема изменяйт при фиксированной амплитуде сканирования по отношению к величине рабочего объема, соответствующего длительности цикла сканирования, путем адекватного выбора изменения отношения длительности регистрации импульсов рассеянного частицами света к длительности каждого цикла скани рования . (Л :о 4: О сл 05 н1
Ф СОЮЗ СОВЕТСКИХ (19) (Н) СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ вЂ” РЕСПУБЛИК
31511 G 0"- N 15 02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 857789" (21 ) 2805470/18-25 (22) 06.08.79 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (7 2 ) С . M.,Коломиец (71) Институт экспериментальной метеорологии (53) 535.8(088.8) ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт.св. Р857789, о т л и ч а ю Ш и и с я тем, что, с целью повышения оперативности измерений, величину рабочего объема изменя1от при фиксированной амплитуде ска,нирования по отношению к величине рабочего объема, соответствуюШегo длительности цикла сканирования, путем адекватного выбора изменения отношения длительности регистрации импульсов рассеянного частицами света к длительности каждого цикла скани рования. (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 857789, кл. Q 01 N 15/02, 1978. (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ
ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "
9405364
Изобретение Относ:»тся к облас ти контрольно — измерительной техники и может быть исполь 30F!a({0 (3 MBTPopoJIo гии, биологии, химичеc! I По основному авт.св. 33 857789 из— весте» (ротоэлектрит!еский способ из— мере ния рл:{мер<>в и концентрации г з нешенных частиц, coc TOPI((H« В том, что оснешант исследуемые (астицы и 0 регистр» руют импульсы ра с. сея»»ого С НЕ Та > 11РИ (ЕМ О С 13 С l!!Р»ИС IIPOHЗ ВОДЯ Т пучками света, сканируемы{!и в (TJ{clc кости, перпендикулярной на»равлению ДВИЖЕНИЯ ЧЛСтн{т, ИМПУЛЬСЫ От P (Cсеянного отде>«ьны !11 частицами света формируют в па >Н<Н и ьь«деля!ст их or.ибаюшие, l:o которым и судят 0 размерах > и концентрации частиц 1) Бели (ина pac>o«er o обе етла»о этому способу о»ределяетс..si !>ри ф«1ксирова({ных ра змерах пу -Iк<3 и ПО 1H зрения приемной сис:темы, лишь амплитудой сканирова«{ия. »тля изменения рабочегo объема (в соответствии с ко»центрацией измеряемых (астиц { необходимо 25 изменять амплитуду сканирования. Из— мене ние рабо«его объема путем изменения поля зрения приемной системы ил(размера светового пучка связано с ме..лнической заменой OJTHH3< JTpizp«тов (объектие{он, JTE!a4)par другиMH и требует, как правило, юстировки. К недостаткам известного спас:оба относится -î,,что при изменении амплитуды сканирования и постоянной 35 частоте сканиронания (постоянной длительности каждого цикла сканирования) будет меняться длительность светов(>(х и > с{н3до«за тель нО, электри йеских импульсов „соответс. тве.. »о бу- 3О дет меняться и ширина их спектра. Таким образом, при оптимае!!ной Обработке пачек импульсо(3 необходимо перестраивать электронную схему, что усложняет конструкц3«ю !3 эксплуатацию прибора, реализуюшего указанный способ, Одновременное изменение амплитуды и частоты позволяет получить импульсы неизменной длительности, но при этом изменяется степень однородности освешенности, а во-вторых, требуется перестройка электрон»ой схемы. Таким образом, н ос»овном изобретении изменение 13PJIH«HHYa рабочего объема является достаточно сложным, что влечет за собой неудобство 55 н эксплуатации и неоперативнос.ть измерений. Целью изобретения,«вляется повыше: ние оперативности и мерений. Поставленная цель достигается тем,60 что вел{3««{(ну рабо е го об>ъема и.{меняют при (()икгиронанной амплитуде сканиронания»о отно{тению к ВРJiH Ièне ра(бо (с 1.0 Объема, соотВетс гнуюшего длитель»сотH (;I{E:Jia c!<(3»»тк:3a»H«, путЕМ адЕКВат»ОГ J 13(3FO>0 Ja H3МЕ>{Е»ИЯ >T— НОШЕНИЯ Дт.»ТСЛE.!10<.:Tl.. Р(ГHСТPHЦ({И Hт! пульса pac(> (3»oi ° с> ! cти! ° ами вета К ДЛИТ(. .ЛЬ!{ Ва«{ия . С умно<.т»,1 >0:>1 .(:>с. >{1„1 3а{,;>((, ia . (.» В Т Oi 1 > 1 Т О:3 3 !! > г! {!i " >3 (3 J! И Ч и» > (Ргo объема У - IT«Ha(3JTE«(3< {!Утс>м В {бора 13рРМР!3 и ре! !«с Ге> 3 !(.! i! . Jli: < РаССРЯ Н HO I О Ч «С ТTИЦ<>.МИ Г В С! Т(! 13 .".:. (3HHC К ажДО ГО ЦИК.. lа C:К аHHPO13a HH ": (т,>И НЕИЗМЕННЫХ ЕГО Д)1»ТЕЛ:-li > и частоты сканир(3на»ия и ам!»(»ту,-;е) > исхОдя из завис.имО(ти — "PЕМR i ".i i!0 TÐË> H!"! .> — 3 . 3 rl a !» c3; В,- Л И Ч . » .„ . !ЛИ "(31 ., 0 Т!. ОД({О> .. В» и >,>3 Bc>;>i !.{ах С .М.а{ т, тая ВС Л»т > 1 B F.o-- 0- 0 с б » Р.ил :1ЗMF>»CHHc вс>л;:!«и({ы р-бо >е-0 МЛ ДОСТИ!" а ЕТС:Я<»С: («3!.{<->>Е»ИЕI > .-М . И— ТУ<.Ы CКа»ИРОВЛНИЯ, c a т(В CiTOCOбe > а Ha.!MCE«e >1:! тe > ()РГИС{ТI)аЦИИ С ЕС ТОВ,„ИМ!1",> т(Ь Coтт т: т >"— Clil3C3»iil<Ëa СКВ j! ) >< >!1{11(«, т<> j ;ОВЫР ИМП(>т{Е, Ы О Т --a< T{l!> О {Е ({(PHPy ЮТ В ТP 101! Hi Е (3 P Рi lo В» > " -*11(ШЕМ, «РМ ДЛИТ ЕЛ(Нс .т(ВСЕГО ЦИ (.. 3 СКа(!ИрсваНИя "1 .:: —. ПОЗ утц Та" - ."; »ут реге!Стрировлт(,ся ",I»«(>.:-Рс т . ХОД ? (>)HР.С:Я В i< а.:< 0>!- .-О l: (т» ! !<а.Г«1> !{О В О 3 МО ж Н О 1 О Р Л < ) О т! Р I 0 С : !" С " . . этого объе«!л . Б ос"-a!(! »Ой «.л(> к объема \/1 - 3> тоже могут .:;.. 3"— ДИтъ ВЗ(3Е(::Е {I{({P (>ЛC -.11»(1 И О >; дут данатЬ, С . 1: 13>.Р 1-;. "„-,у1! » -, ::. !O скОльку эти имl (>>Ji(> сы H c >) еl i (» о и> т> ют— ся, то н случа(1 у нет{;1« (.:{!{Ой .. »;:. » T-Ра«.>ии аcTH(l < !<01 JTc> 13 1>л >О т >т ПОПаДаЕт НЕ ОД({а, а ОДНОВРЕМЕН!!<) Лт{Е частицЫ, однст тиз них будет н е(: сНИЕ ВРЕМЕНИ ) ЗаРРr HCTPH>c)01 i»;, >" а другая в те«ение времени 1 нет. Бт(агодаря этому буд,;ò и<:к..>-: - ны погрешности за с.r>OT многократн,::. -..->Впадений. При изме ({ениl« ее >1и«и ны ра О» (: I oб bP-Ma Ho Д<а(-, E{o! 1у cl! Fo>>J («(a т1 P. е т— ИЗМЕНЯTh aMH>JTHT>J HHpoBa HHR I H>o ToM) не т> ебу» «:я - еетестройка электронной схемн, «то -.:.!рожает юстировку. Предпола гается < - c! CF por3a({Hя Х С - „, (А, "l 940564! М = x (c t ) — x (c ) = 1 10 i/ л ! Я где Д вЂ” амплитуда сканирования, а начало координат выбраио в среднем участке сканирования. При измерении в течение некоторого времени Ъ с 1 будут регистрироваться импульсы от частиц в пределах области ь Х (в этом случае для различных частиц л. л задержка меняется в пределах(i;!.4 t$ а сама величина определяет задержку времени измерения) ° 15 Соответственно,. если максимальный рабочий объем равен „ Т, что соответствует измерению в течение всего времени Т, т,е. „ =-1, то для случая ь рабочий объем будет равен некоторой величине t Vy причем 4 = Т Vy . длительность измерения импульсов t и соответствующий рабочий объем однозначно связаны между собой, и для заданной величины Vg длительность измерения импул!ЬcoB t! Определяетсл выражением V — 7, Т Схема устройства для реализации 30 данного способа представлена на чертеже. Источником света является лазер 1. На пути cBpToBcl пучка установлены рефлектор 2 (электрооптический или акус::ooïòè÷åñêèé), фокусирую-35 щий объектив 3 и поглотитель 4. Приемная система сос" îèò из объектива 5, диафрагмы 6 поля зрения, фотоприемника 7, электронного к>уча 8, блока 9 обработки импульсов, анализаjxopa 10, блока 11 управления и бло-! ка 12 эацания времени. Электронный ключ 8 одним входом подключен к фотоприемнику 7, вторым входом — к блоку 12 задания времени а вдом — 45 к блоку 9 обработки импульсов. B=»орой вход указанного блока 9 и вход блока 12 задания времени подключены к блоку 11 управления. Работа устройства, реализующего данный способ, осуществляется следую-50 щим образом. ! Световой пучок от источника 1 фокусируют объективом 3 в поток исследуемл частиц и сканируют этот пучок в плоскост..| чертежа с частотой и амплитудой 1 . При этом частоту Ф выбирают, исходя из условия j y Ó где — скорость движения частйц, размер фокальнот о пятна по уровню, обеспечивающему заданную степень однородности освещенности рабочего объема (если, например, сте-. пень однородности 90"=, то Ь определяется по уровню 0,9l. Световой riyчок сканируют с постоянной скоростью,ф5 аналогично развертке в осциллографах) ри этом длительность прямого хода равна некоторой величине 1 (очевидно 1=, где " — длительность т- ае! 0>Р обратного хода1 . А .плитуду сканирования выбирают максимально возможной. Для дефлекторов эта амплитуда может быть в несколько сот раз больше ра,мера фокальнОГО пятна. При пролете частиц через рабочий объем от каждой из них образуется пачка импульсов света,, которые фотоприемником преобразуютсл в электрические импульсы. При этом временное положение каждого импульса в пачке относительно начала соответствующего прямо" î хода однозначно определяется координатой частицы в направлении сканирования. Блок 12 задания времени формирует последовательность импульсОв длительнОстью, синхрОнизированную блоком 11 Управления с прямым ходом сканирования. Эти импульсы поступают на электронный ключ 8 и открывают его (при отсутствии этих и"пульсов этот ключ закрыт1. Таким ! ! образом, блок 9 обработки импульсов с фотоприсмника и далее анализатор 10 измеряют импульсы в каждом цикле сканирования не в течение времени Т, а в течение времени . Время ъ лежит в пределах †„ < б, где d -диа 1 аметр пучка, — — длительность импуль, У са от частиць-.. Таким образом выбирают концентрацию Ny частиц (для заданного рабочего ооъема М и соответственно выбранной длительности измерения ъ1 Если задать погрешность многократных совпадений в 10Ъ, то М g = Q,g (!„. Если измеренная концентрация < > My, то величину рабочего объема необходимо уменьшить для уменьшения погрешностей* за счет многократных совпаде-. ний. Если 11 i йу, то полное время измерения концентрации, обеспечивающее счет достаточно большого количества частиц, например 10, мо4 жет быть слишком болы>п м и тогда целесообразно увеличить ра бочий объем. Есть исходить из разрешения дефлек торов пример но 20 0- 8 0 О, то л Л вЂ” — o n900 30!) ! „! > где д — диаметр частицы; полная амплитуда сканирования, скорость „-кани:>авания длитель нос ть импульса, период сканирования. Очевидно, что время eгистрации лежит в пределах :-. t - Т т.е. за счет изменения вр мени регист- рации (точно так же, как и эа счет изменения амплитуды с!яви -aвания) 940564 Составитель К. Рогожин Редактор Е.Зубиетова Техред A.Áàáèíåö Корректор C.Øåêìàð б 741/5 Тираж 971 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 можно получить величины рабочего объема, отличающиеся на два порядка. При заданной погрешности за счет многократных совпадений этим величинам рабочего объема соответствуют допустимые концентрации частиц, отличающиеся также на два порядка (в распределение Пуассона входит произведение М М, где И концентрация, V — величина рабочего объема,,и погрешности за счет многократных совпадений определяются только величиной Н V J Использование изобретения позволяет проще и быстрее проводить обработку импульсных сигналов рассеянного частицами света.
