Измеритель светового рассеяния дисперсных сред

 

1 .

И.С.Кирсанов и В,И.Белоиваненко

Ордена Трудового Красного Знамени институт бйологии--, .. южных морей им. А.И,Ковалевского (72) Авторы язобретения (71) Заявнтеяь (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СВЕТОВОГО РАССЕЯНИЯ

ДИСПЕРСНЫХ СРЕД

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для исследования оптических характеристик материалов, и более конкретно к измерителям светового рассеяния

5 дисперсных сред, преимущественно жидкостей, и может использоваться в системах автоматического контроля процессов химической технологии, в физической океанографии - при изучении гидрооптических характеристйк водных масс, в санитарной гидробиологии для определения концентрации светорассеивающей примеси.

Известно устройство, содержащее тест-объект, кювету, оптическую сис- тему, сканирующий фотоприемник и регистратор 1, 1.

В данном устройстве информация о характеристике рассеивания света в .дисперсной средс заложена в виде аналогового сигнала в амплитуде гармоник высоких частот переменной coc-, 2 тавляющей фототока диссектора. Одна ко сигнал, полученный в аналоговой форме, неудобен для дальнейшей обработки и ввода в .ВВИ.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель светового рассеяния дисперсных сред, содержащий последовательно расположенные по оптической оси формирователь тест"объекта, кювету, светофильтр, фокусирующую оптическую систему и сканирующий фотоприемник с блоком развертки, подключенный ко входу блока обработки видеосигнала, выход котоpîãî соединен с цифровым регистратором, управляющий вход которого соединен с блоком развертки Р 2) .

Известное устройство позволяет непрерывно получать данные о световом рассеянии дисперсных сред в цифровой форме, однако необходимым условием для этого является применение аналого-цифрового преобразователя

3 97234 для обработки выходного сигнала. Нар,:.чие аналогового сигнала ограничивает точность его обработки и повышает требования, предъявляемые к приемно-усилительному тракту устройства, что в свою очередь, снижает автономность и дистанционность системы измерения.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерений. tO

Указанная цель достигается тем, что в измерителе светового рассеяния дисперсных сред, содержащем последовательно расположенные по оптической оси формирователь тест-объек- 15 та, кювету, светофильтр, фокусирующую оптическую систему и сканирующий Фотоприемник с блоком развертки, подключенный ко входу блока обработки видеосигнала, выход кото- 2в рого соединен с цифровым регистратором, управляющий вход которого соединен сблоком развертки,блокобработки видеосигнала выполнен в виде дифференцирующего усилителя, схемы вычитания, д элемента задержки и дискриминатора, выход которого соединен с входом цифрового регистратора, а вход - с выходом схемы вычитания, один вход которой через дифференцирующий усилитель сое- 3о динен с .выходом сканирующего фотоприемника, а другой — с выходом дифференцирующего усилителя через элемент задержки, причем тест-объекта выполнен в виде неподвижной штриховой миры с переменной пространственной частотой.

С целью обеспечения постоянства ,абсолютной ошибки измерения штриховая мира выполнена с .квадратичным законом изменения пространственной частоты.

Кроме того, штриховая мира выполнена с экспоненциальным законом изме45 нения пространственной частоты.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Измеритель состоит из последовательно расположенных по оптической . оси формирователя 1 тест-объекта, модулирующего распределение яркости в испытуемой дисперсной среде помещенной в кювету 2, светофильтра 3, Фокусирующей. оптической системы 4, сканирующего фотоприемника 5, выполненного в виде линейного сканистора, управляемого блоком 6 развертки, блока 7 обработки видеосигнала и циф0 4 рового регистратора 8, соединенного управляющим. входом 9 с блоком

6 развертки.

Блок 7 обработки видеосигнала выполнен в виде дифференцирующего усилителя 10, схемы 11 вычитания, элемента 12 задержки и дискриминатора

13, выход которого соединен с входом цифрового регистратора 8, а входс выходом схемы 13 вычитания, один вход которой через дифференцирующий усилитель 10 соединен с выходом сканирующего фотоприемника 5, а другой вход соединен с выходом дифференцирующего усилителя 10 через элемент

12 задержки.

Формирователь тест-объекта 1 содержит источник 14 света, коллимационную систему 15 и тест-объект

16 в виде неподвижной штриховой миры с параллельными штрихами и переменной пространственной частотой, изменяющейся по квадратичному или экспоненциальному закону. 8ыбор закона изменения пространственной частоты для тест-объекта диктуется контролируемой ошибкой измерения.

При этом для обеспечения постоянства абсолютной ошибки во всем диапазоне измерения распределение прозрачных и непрозрачных участков штриховой миры должно соответствовать квадратичной шкале, а при требовании постоянства относительной ошибки расстояние между соседними участками штриховой миры определяется экспоненциальным законом.

Устройство работает следующим образом.

Фокусирующая оптическая система 4 проецирует иэображение тест-объекта

16 на светочувствительную поверхность сканистора 5. Коллимированный световой поток источника 14 света, претерпевая рассеивание в испытуемой дисперсной среде кюветы 2, засвечивает смежные участки изображения тест-объекта, ослабляет четкость и контраст наиболее мелких деталей, и информативность параметров переданного изображения понижается. Рабочий участок при спектральных исследованиях рассеяния испытуемой среды устанавливается подбором светофильтра 3.

Информация о распределении света в исследуемом объекте преобразуется сканистором 5, работающим в режиме однострочного разложения, в видео5 97234 сигнал, жестко связанный с координатами элементов изображения и через дифференцирующий усилитель 10 передается на вход элемента 12 задержки и на один из входов схемы 11 вы" читания. Элемент 12 задержки осуществляет сдвиг сигнала во времени и подачу его на второй вход схемы

11 вычитания. Получаемый разностный сигнал формируется дискриминатором >О

13 и поступает на счетный вход цифрового регистратора 8. Цифрово" регистратор управляется обратным ходом развертки блока 6 развертки и фиксирует количество импульсов за tS каждый период развертки. Снижение информативности параметров изображения в присутствии светорассеивающей среды приводит к частичной потере информации в видеосигнале и щ на выходе блока 7 обработки видеосигнала число счетных импульсов меньше количества штрихов оптической миры на величину, кратную коэффициенту рассеивания испытуемой дисперс- 2S ной среды.

Изменение величины времени задержки элемента 12 задержки характеризует угловое распределение рассеянного излучения. При этом величина за- рв

::держки не должна превышать расстояния

;.между соседними импульсами в наибо:лее высокочастотной части спектра видеосигнала. В противном случае будет иметь место потеря информации от импульсов, расположенных друг от друга ближе, чем величина временной задержки„

Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность и существенно обф9 легчить обработку получаемой информации и введение ее в управляющие механизмы..Измеритель может обеспечивать непрерывную работу в режиме непосредственной связи с ЭВИ, формула изобретения

Измеритель светового рассеяния дисперсных сред, содержащий последо0 4 вательно расположенные по оптической оси формирователь тест-объекта, кювету, светофильтр, фокусирующую оптическую систему и сканирующий фотоприемник с блоком развертки, подключенный к входу блока обработки видеосигнала, выход которого соединен с цифровым регистратором, управляющий вход которого соединен с блоком развертки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, блок обработки видеосигнала выполнен в виде дифференцирующего усилителя, схемы вычитания, элемента задержки и дискриминатора, выход которого соединен с входом цифрового регистратора, а вход - с выходом схемы вычитания, один вход которои через дифференцирующий усилитель соединен с выходом сканирующего фотоприемника, а другой - с выходом дифференцирующего усилителя через элемент задержки, причем формирователь тестобъекта выполнен в виде неподвижной штриховой миры с переменной пространственной частотой, 2. Измеритель по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянства абсолютной ошибки измерения, штриховая мира выполнена с квадратичным законом изменения пространственной частоты, 3. Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянства относительной ошибки измерения, штриховая мира выполнена с экспоненциальным законом измерения пространственной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

11 315994, кл. 4 01 N 21/17, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР и 757898, кл. 0 01 и 21/17, 1978 (прототип).

972340

Составитель С.Чурбаков ,Редактор Ю.Середа Техред И.Гергель Корректор И.Демчик

Тираж 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11303). Москва, Ж-3, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул., Проектная,