RU2686401C1 - Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles - Google Patents

Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles Download PDF

Info

Publication number
RU2686401C1
RU2686401C1 RU2018133322A RU2018133322A RU2686401C1 RU 2686401 C1 RU2686401 C1 RU 2686401C1 RU 2018133322 A RU2018133322 A RU 2018133322A RU 2018133322 A RU2018133322 A RU 2018133322A RU 2686401 C1 RU2686401 C1 RU 2686401C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light beam
medium
average
intensity
passing
Prior art date
Application number
RU2018133322A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Владимировна Кочковая
Юрий Георгиевич Асцатуров
Юрий Борисович Ханжонков
Владимир Владимирович Семенов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2018133322A priority Critical patent/RU2686401C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686401C1 publication Critical patent/RU2686401C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: photoelectric method of determining average size and average concentration of dust particles involves converting pulse voltage into light flux, probing the region of the analysed medium with a light beam, separating the light flux, converting said streams into electric signals. Part of the input light flux is diverted to the first photodetector, the signal of which is proportional to the intensity of the light beam at the entrance to the analysed medium, and the second part of the input light flux after passing through the analysed medium is divided into two substreams. First substream is transmitted to a CCD matrix in which the amount of illuminated pixels determines the area of the cross section of the light beam passing through the analysed medium, and the second substream is transmitted to the second photodetector, which signal value is proportional to intensity of the light beam passing through the analysed medium, the path of the beam passing through the analysed medium by the laser range finder is measured, and the obtained signals are digitized and supplied to a computer, where values of the measured parameters are calculated. Process control is carried out by the computer synchronously and cyclically by the trigger signal.EFFECT: invention enables higher accuracy of measuring average concentration and average particle size.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике.The invention relates to measuring equipment.

Промышленная применимость изобретения заключается в определении средней концентрации и среднего размера частиц пыли и, в свою очередь, общей доли респирабельной фракции пыли, вызывающей профессиональные легочные заболевания рабочих.Industrial applicability of the invention consists in determining the average concentration and average size of dust particles and, in turn, the total share of the respirable fraction of dust causing occupational lung diseases of workers.

Известен оптический пылемер (Пат. России № 2095792, кл. МПК G01N21/85, опубл. 10.11.1997) для непрерывного измерения запыленности газов. Принцип работы устройства заключается в следующем: в оптическом пылемере первый излучатель расположенный перед рабочей камерой, формирует измерительный канал и оптически связан с фотоприемником через защитные окна рабочей камеры, второй излучатель, расположенный за рабочей камерой, формирует контрольный канал и оптически связан с фотоприемником, третий излучатель расположен внутри устройства за рабочей камерой и формирует дополнительный контрольный канал и оптически связан с фотоприемником через защитное окно. При поочерёдном снятии показаний со всех излучателей определяется уровень запылённости в измерительном канале и сравнивается с данными, полученными с контрольных каналов. Known optical dust meter (US Pat. Of Russia No. 2095792, CL IPC G01N21 / 85, publ. 10.11.1997) for continuous measurement of dust content of gases. The principle of operation of the device is as follows: in the optical dust meter, the first emitter located in front of the working chamber forms the measuring channel and is optically connected to the photodetector through the protective windows of the working chamber, the second emitter located behind the working chamber forms the control channel and optically connected to the photodetector, the third emitter It is located inside the device behind the working chamber and forms an additional control channel and is optically connected to the photoreceiver through a protective window. With the sequential reading of readings from all emitters, the level of dust content in the measuring channel is determined and compared with the data obtained from the control channels.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерений. The disadvantage of this method is the low measurement accuracy.

Известен способ определения дисперсной среды (Шифрин К.С, Мороз Б.З., Сахаров А.Н. ”Определение характеристик дисперсной среды по данным её прозрачности” – ДАН СССР, 1971, т. 199, № 3 с 581-598), на основе которого составлено регистрационное устройство для измерения методом флюктуаций (Шифрин К.С”Введение в оптику океана ”,Санкт-Петербург :”Гидрометеоиздат”, 1983 - с. 220-227) выбранное в качестве прототипа. There is a method for determining the dispersed medium (Shifrin K.S., Moroz B.Z., Sakharov A.N. “Determining the characteristics of the dispersed medium according to its transparency data” - DAN USSR, 1971, t. 199, No. 3, 581-598) on the basis of which the registration device for measuring by the method of fluctuations is compiled (Shifrin K.S. ”Introduction to Ocean Optics”, St. Petersburg: ”Gidrometeoizdat”, 1983 - p. 220-227) selected as a prototype.

Принцип работы по указанному способу заключается в следующем. Параллельный пучок от источника света, промодулированный модулятором, проходит сквозь смотровые окна, кюветы с исследуемой средой и попадает на светоделительное зеркало, которое пропускает центральную часть пучка, а остальной свет посылает на фотоприёмник; из прошедшего света диафрагмой формируется узкий пучок, который поступает на фотоприёмник. С фотоприемников сигналы поступают на блок, в котором происходит электрическое выравнивание и вычитание сигналов, затем разностный сигнал подаётся на усилитель и далее на синхронный детектор, опорный сигнал на который поступает от фотодиода. Последний освещается светом, промодулированным модулятором. Спектр флюктуаций регистрируется на записывающем блоке. The principle of operation of this method is as follows. A parallel beam from a light source, modulated by a modulator, passes through observation windows, cuvettes with the test medium and hits a beam-splitting mirror, which passes the central part of the beam, and sends the rest to the photoreceiver; From the transmitted light, a narrow beam is formed by the diaphragm, which is fed to the photoreceiver. The photodetectors receive signals from the unit, in which electric alignment and subtraction of signals occur, then the difference signal is fed to the amplifier and then to the synchronous detector, the reference signal to which comes from the photodiode. The latter is illuminated by light modulated by a modulator. The spectrum of fluctuations is recorded on the recording unit.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерений среднего размера и средней концентрации частиц пыли. The disadvantage of this method is the low accuracy of measurements of the average size and average concentration of dust particles.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений среднего размера и средней концентрации частиц пыли.The technical task of the invention is to improve the measurement accuracy of the average size and average concentration of dust particles.

Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрический способ определения среднего размера и средней концентрации частиц пыли, включающий преобразование импульсного напряжения в световой поток, зондирование области исследуемой среды световым пучком, разделение светового потока, преобразование данных потоков в электрические сигналы, для повышения точности измерений часть входного светового потока отводится на первый фотоприемник, сигнал которого пропорционален интенсивности пучка света на входе в исследуемую среду, а вторая часть входного светового потока после прохождения через исследуемую среду разделяется на два субпотока, причем первый субпоток поступает на ПЗС-матрицу, в которой по количеству засвеченных пикселов определяется площадь поперечного сечения пучка света, прошедшего через исследуемую среду, а второй субпоток поступает на второй фотоприемник, значение сигнала которого пропорционально интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду, так же измеряется путь прохождения луча через исследуемую среду лазерным дальномером, а полученные сигналы оцифровываются и поступают в электро-вычислительную машину (ЭВМ), где по производится вычисление значений измеряемых параметров, при этом управление процессами осуществляется ЭВМ синхронно и циклично по сигналу запуска. The task is solved by the fact that the photoelectric method of determining the average size and average concentration of dust particles, including the conversion of pulsed voltage into luminous flux, probing the area of the medium under study by a light beam, dividing the luminous flux, converting these fluxes into electrical signals, to improve the accuracy of measurements of the input light the stream is diverted to the first photodetector, whose signal is proportional to the intensity of the light beam at the entrance to the medium under study, and the second hour l input light flux after passing through the test medium is divided into two substreams, the first substream arrives at the CCD matrix, in which the cross-sectional area of the light beam passing through the test medium is determined by the number of illuminated pixels, and the second substream enters the second photodetector, the value the signal of which is proportional to the intensity of a beam of light that has passed through the medium under study is also measured by the path of the beam passing through the medium under investigation by a laser range finder, and Signals are digitized and fed to an electronic computer, where computers calculate the values of measured parameters, and the process is controlled by a computer synchronously and cyclically using a trigger signal.

На фиг. 1 изображено изменение специальной функции, связывающей дисперсию с оптической толщиной системы и средним числом частиц в просвечиваемом объеме.FIG. Figure 1 shows the change in the special function linking the dispersion with the optical thickness of the system and the average number of particles in the translucent volume.

На фиг. 2 изображена блок-схема устройства, работающего по данному способу. FIG. 2 shows a block diagram of a device operating in this method.

Рассмотрим основу способа - метод флюктуаций. Измерение прозрачности позволяет определить оптическую толщину системы. Если частиц в пучке много, то прозрачность системы испытывает заметные флюктуации. Эти флюктуации вызваны случайными перемещениями частиц, при этом частицы по разному перекрывают друг друга. Во флюктуациях содержится ценная информация о свойствах изучаемой дисперсной системы. Дисперсия прозрачности, помимо толщины системы зависит непосредственно от числа частиц в изучаемом объекте, так что одновременное измерение прозрачности и дисперсии среды даёт нам возможность определения как среднего размера, так и концентрации частиц.Consider the basis of the method - the method of fluctuations. Measuring transparency allows you to determine the optical thickness of the system. If there are many particles in the beam, then the transparency of the system undergoes noticeable fluctuations. These fluctuations are caused by random movements of particles, and the particles overlap in different ways. Fluctuations contain valuable information about the properties of the dispersed system under study. The dispersion of transparency, in addition to the thickness of the system, depends directly on the number of particles in the object under study, so that a simultaneous measurement of the transparency and dispersion of the medium enables us to determine both the average size and the concentration of particles.

В ходе моделирования с помощью теоремы Робинса для дисперсной среды, состоящей из одинаковых частиц сферической формы, получены проекции поперечника ослабления всех частиц, находящихся в освещенном объеме, на поперечное сечение падающего светового пучка. В результате данного моделирования определены следующие выражения для метода флюктуаций. In the course of modeling using the Robins theorem for a dispersed medium consisting of identical spherical particles, projections of the attenuation width of all particles in the illuminated volume onto the cross section of the incident light beam were obtained. As a result of this simulation, the following expressions for the fluctuation method are defined.

Средний радиус частиц: Average particle radius:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (one)

где: S0 - средний поперечник ослабления света частицей.where: S 0 - the average diameter of the light attenuation by a particle.

Средний поперечник ослабления света частицей, имеющий размерность площади:The average diameter of the attenuation of light by a particle, having the dimension of the area:

Figure 00000002
(2)
Figure 00000002
(2)

где: D – дисперсия оптического сигнала; where: D is the optical signal dispersion;

S – площадь поперечного сечения пучка света;S is the cross-sectional area of the light beam;

Figure 00000003
– интенсивность падающего пучка света;
Figure 00000003
- intensity of the incident light beam;

τ – оптическая толщина системы;τ is the optical thickness of the system;

φ(τ) – специальная функция, связывающая дисперсию с оптической толщиной системы и средним числом частиц в просвечиваемом объеме (фиг. 1).φ (τ) is a special function linking the dispersion with the optical thickness of the system and the average number of particles in the translucent volume (Fig. 1).

Дисперсия оптического сигнала (определяется на основании статистического анализа результатов многократных измерений):The dispersion of the optical signal (determined on the basis of a statistical analysis of the results of multiple measurements):

Figure 00000004
, (3)
Figure 00000004
, (3)

где:

Figure 00000005
– средняя интенсивность прошедшего через среду параллельного пучка света,Where:
Figure 00000005
- the average intensity of the parallel beam of light transmitted through the medium,

Ii - интенсивность прошедшего через среду параллельного пучка света при i-м измерении,I i - the intensity of the parallel light beam transmitted through the medium in the i-th dimension,

N – количество измерений интенсивности прошедшего через среду параллельного пучка света.N is the number of intensity measurements of a parallel beam of light passing through the medium.

Средняя интенсивность прошедшего через среду параллельного пучка света:The average intensity of a parallel beam of light passing through the medium:

Figure 00000006
. (4)
Figure 00000006
. (four)

Оптическая толщина системы определяется с помощью формулы:The optical thickness of the system is determined using the formula:

Figure 00000007
. (5)
Figure 00000007
. (five)

Средняя концентрация частиц:The average particle concentration:

Figure 00000008
, (6)
Figure 00000008
, (6)

где:

Figure 00000009
– длина пути света в исследуемой среде.Where:
Figure 00000009
- the length of the path of light in the medium under study.

Анализ выражений (1)-(6) показывает, что для расчета значений среднего размера частиц пыли и их средней концентрации необходимо произвести серию измерений следующих параметров:Analysis of expressions (1) - (6) shows that to calculate the average size of dust particles and their average concentration, it is necessary to make a series of measurements of the following parameters:

- интенсивности падающего пучка света, т.е. интенсивности изучения на входе в исследуемую среду;- the intensity of the incident light beam, i.e. the intensity of the study at the entrance to the test environment;

- интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду;- the intensity of the light beam passing through the test medium;

- площади поперечного сечения пучка света;- cross-sectional area of the light beam;

- длины пути света в исследуемой среде.- the length of the path of light in the medium under study.

Устройство, работающее по данному способу, содержит лазерный излучатель 1, отражатель 2, два светоделительных зеркала 3, 8, две диафрагмы 4, 7, два фотоприемника 5, 9, три аналого-цифровых преобразователя 6, 12, 13, лазерный дальномер 10, ПЗС-матрицу 11, ЭВМ 14.A device operating in this way contains a laser emitter 1, a reflector 2, two beam-splitting mirrors 3, 8, two diaphragms 4, 7, two photodetectors 5, 9, three analog-digital converters 6, 12, 13, laser range finder 10, CCD -matrix 11, computer 14.

Конструктивно оптический пылемер состоит из передающего и приемного блоков. В состав передающего блока входят: лазерный излучатель 1, отражатель 2, светоделительное зеркало 3, диафрагмы 4 и 7, фотоприемник 5, аналого-цифровой преобразователь 6. Назначение передающего блока – создать регулируемый зондирующий световой поток и измерить интенсивность этого потока на выходе блока. Приемный блок состоит из светоделительного зеркала 8, фотоприемника 9, лазерного дальномера 10, ПЗС-матрицы 11, аналого-цифровых преобразователей 12 и 13, ЭВМ 14.Structurally, the optical dust meter consists of transmitting and receiving units. The transmitting unit includes: laser emitter 1, reflector 2, beam-splitting mirror 3, diaphragms 4 and 7, photodetector 5, analog-digital converter 6. The purpose of the transmitting unit is to create an adjustable probe light flux and measure the intensity of this flux at the output of the unit. The receiving unit consists of a beam-splitting mirror 8, a photodetector 9, a laser rangefinder 10, a CCD matrix 11, analog-digital converters 12 and 13, a computer 14.

Приемный блок выполняет следующие функции:The receiving unit performs the following functions:

– измерение длины светового луча в исследуемом объёме;- measurement of the length of the light beam in the investigated volume;

- измерение интенсивности и площади зондирующего светового потока, прошедшего через исследуемый объем воздуха;- measurement of the intensity and area of the probing light flux that has passed through the investigated volume of air;

- расчет по формулам (1) – (6) значения среднего размера частиц пыли и их средней концентрации.- calculation by formulas (1) - (6) of the average size of dust particles and their average concentration.

Процесс измерения оптическим пылемером состоит из трех этапов.The measurement process of an optical dust meter consists of three stages.

На первом этапе от ЭВМ 14 подается запускающий сигнал на лазерный дальномер 10, который измеряет расстояние до отражателя 2, находящемся в передающем блоке. Положение лазерного дальномера 10 в приемном блоке отрегулировано так, чтобы расстояние до отражателя 2 равнялось расстоянию между центрами светоделительных зеркал 3 и 8. Таким образом, информация о длине пути в исследуемой среде поступает от лазерного дальномера 10 в ЭВМ 14. At the first stage, a trigger signal is supplied from the computer 14 to the laser range finder 10, which measures the distance to the reflector 2 located in the transmitting unit. The position of the laser rangefinder 10 in the receiving unit is adjusted so that the distance to the reflector 2 is equal to the distance between the centers of the beam-splitting mirrors 3 and 8. Thus, information about the path length in the medium under study comes from the laser rangefinder 10 in the computer 14.

На втором этапе производится синхронное циклическое измерение следующих параметров:At the second stage, the synchronous cyclic measurement of the following parameters is performed:

- интенсивности падающего пучка света, т.е. интенсивности изучения на входе в исследуемую среду;- the intensity of the incident light beam, i.e. the intensity of the study at the entrance to the test environment;

- интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду;- the intensity of the light beam passing through the test medium;

- площади поперечного сечения пучка света.- cross-sectional area of the light beam.

Лазерный излучатель 1 постоянно генерирует монохроматический световой поток, который с помощью светоделительного зеркала 3 разделяется на два субпотока. The laser emitter 1 continuously generates a monochromatic luminous flux, which is split into two substreams with the help of a beam-splitting mirror 3.

Первый субпоток, полученный за счет отражения от светоделительного зеркала 3, через диафрагму 4 поступает на фотоприемник 5. Считывание информации с фотоприемника 5 происходит в момент, когда от ЭВМ 14 поступит запускающий сигнал в аналого-цифровой преобразователь 6. Считанные значения, пропорциональные интенсивности пучка света на входе в исследуемую среду, записываются в память ЭВМ 14. Синхронность процесса измерения достигается тем, что на аналого-цифровые преобразователи 6, 12, 13 сигнал запуска в каждом цикле измерения поступает от ЭВМ 14 одновременно.The first substream received due to reflection from the beam-splitting mirror 3, through the diaphragm 4 enters the photodetector 5. Reading information from the photodetector 5 occurs at the moment when the computer 14 receives the trigger signal in the analog-to-digital converter 6. Read values proportional to the intensity of the light beam at the entrance to the test environment, are recorded in the computer memory 14. The synchronism of the measurement process is achieved by the fact that the analog-digital converters 6, 12, 13 start signal in each measurement cycle comes from the computer 14 o simultaneity.

Второй субпоток, который представляет собой часть светового потока лазерного излучателя 1, прошедшего через светоделительное зеркало 3 и диафрагму 7, после прохождения по исследуемому объему воздуха поступает на светоделительное зеркало 8. Часть второго субпотока, прошедшего через светоделительное зеркало 8 проецируется на ПЗС-матрицу 11. Информация с ПЗС-матрицы 11 поступает в аналого-цифровой преобразователь 12, а затем в ЭВМ 14, где по количеству засвеченных пикселов ПЗС-матрицы 11 определяется - площадь поперечного сечения пучка света, прошедшего через исследуемую среду. Часть второго субпотока, отраженного от светоделительного зеркала 8, поступает на фотоприемник 9. Аналоговый сигнал с выхода фотоприемника 9, значение которого пропорционально интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе 13 и в дискретной форме поступает в ЭВМ 14. Измерение интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду производится для того, чтобы по формулам (3) и (4) определить дисперсию оптического сигнала. The second substream, which is part of the luminous flux of the laser emitter 1 passing through the beam-splitting mirror 3 and diaphragm 7, after passing through the test volume of air enters the beam-splitting mirror 8. A part of the second sub-stream passing through the beam-splitting mirror 8 is projected onto the CCD matrix 11. Information from the CCD matrix 11 enters the analog-to-digital converter 12, and then into the computer 14, where the number of illuminated pixels of the CCD matrix 11 determines the cross-sectional area of the light beam, edshego through the test medium. A part of the second substream reflected from the beam-splitting mirror 8 is fed to the photodetector 9. An analogue signal from the output of the photodetector 9, whose value is proportional to the intensity of the light beam transmitted through the medium under study, is converted into analog-digital converter 13 and in discrete form enters the computer 14. The intensity of a beam of light passing through the medium under study is measured in order to determine the dispersion of the optical signal using formulas (3) and (4).

На третьем этапе на основании измеренных данных производится расчет значений среднего размера частиц пыли и их средней концентрации. Так как расчет дисперсии оптического сигнала производится по статистическим данным, то необходимо многократное измерение интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду. Это достигается за счет того, что аналого-цифровой преобразователь имеет циклический характер работы. ЭВМ 14 синхронизирует циклы аналого-цифровых преобразователей 6, 12 13 и обеспечивает заданное количество циклов их работы, по истечении которых рассчитываются средние значения интенсивности падающего пучка света и интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду. Затем, пользуясь формулами (1)-(3) и (5)-(6) ЭВМ рассчитывает значения среднего размера частиц пыли и их. средней концентрации.At the third stage, on the basis of the measured data, the values of the average size of dust particles and their average concentration are calculated. Since the calculation of the dispersion of the optical signal is made according to statistical data, it is necessary to repeatedly measure the intensity of the light beam passing through the medium under study. This is achieved due to the fact that the analog-to-digital converter has a cyclical nature of work. The computer 14 synchronizes the cycles of analog-to-digital converters 6, 12 13 and provides a specified number of cycles of their work, after which the average values of the intensity of the incident light beam and the intensity of the light beam transmitted through the test medium are calculated. Then, using formulas (1) - (3) and (5) - (6), the computer calculates the values of the average size of dust particles and them. average concentration.

ЭВМ при работе в циклическом режиме в каждом цикле выполняет следующие действия:The computer, when operating in cyclic mode in each cycle, performs the following actions:

1) определяет площадь поперечного сечения пучка света;1) determines the cross-sectional area of the light beam;

2) организует N циклов, состоящих из следующих команд:2) organizes N cycles, consisting of the following commands:

- подает на аналого-цифровые преобразователи 6,12 и 13 сигнал запуска,- gives to analog-to-digital converters 6,12 and 13 start signal,

- получает сигналов с аналого-цифровых преобразователей,- receives signals from analog-digital converters,

- записывает полученные данные в массивы памяти.- writes the received data to memory arrays.

3) рассчитывает среднее значение интенсивности падающего пучка света;3) calculates the average value of the intensity of the incident light beam;

4) рассчитывает среднее значение интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду;4) calculates the average value of the intensity of the beam of light passing through the test medium;

5) рассчитывает дисперсию оптического сигнала;5) calculates the dispersion of the optical signal;

6) рассчитывает оптическую толщину системы;6) calculates the optical thickness of the system;

7) определяет значение специальной функции, связывающей дисперсию с оптической толщиной системы и средним числом частиц в просвечиваемом объеме;7) determine the value of the special function connecting the dispersion with the optical thickness of the system and the average number of particles in the translucent volume;

8) рассчитывает средний поперечник ослабления света частицей;8) calculates the average width of the particle attenuation of light;

9) рассчитывает средний радиус частиц;9) calculates the average radius of the particles;

10) рассчитывает среднюю концентрацию частиц;10) calculate the average particle concentration;

11) выводит значения среднего радиуса частиц и средней концентрации частиц.11) displays the average particle radius and average particle concentration.

Тарировка оптического пылемера производится в две стадии. The calibration of the optical dust meter is made in two stages.

На первой стадии обеспечивается равенство показаний лазерного дальномера длине пути света в исследуемой среде. Для этого передающий и приемный блоки размещают на заданном расстоянии друг от друга. Это расстояние замеряют штангенциркулем, а лазерный дальномер, закрепленный на рейке в приемном блоке, перемещают в положение, когда показания обоих приборов будет совпадать.At the first stage, the readings of the laser rangefinder are equal to the length of the path of the light in the medium under study. To do this, the transmitting and receiving units are placed at a specified distance from each other. This distance is measured with a caliper, and the laser rangefinder, mounted on the rail in the receiving unit, is moved to a position where the readings of both instruments will coincide.

На второй стадии производится определение тарировочных коэффициентов при измерении общей концентрации и среднего размера частиц пыли. Для этого в замкнутом ограниченном объёме турбулентного воздуха создаётся облако пыли с заданными параметрами, куда помещают передающий и приемный блоки оптико-электронного пылемера. Затем производят измерение средней концентрации и среднего размера частиц пыли и вычисляют значения тарировочных коэффициентов путем деления фактического значения параметра на его измеренное значение. Тарировочные коэффициенты добавляют в формулы (1) и (6).At the second stage, the calibration coefficients are determined when measuring the total concentration and the average size of dust particles. To do this, a closed cloud of turbulent air creates a cloud of dust with specified parameters, where the transmitting and receiving units of the optical-electronic dust meter are placed. Then measure the average concentration and average size of dust particles and calculate the values of the calibration coefficients by dividing the actual value of the parameter by its measured value. Calibration coefficients are added to formulas (1) and (6).

Таким образом, рассмотренный способ, в отличие от известных, позволяет получить более высокую точность измерения средней концентрации и размеров частиц. Средний размер частиц пыли позволяет определять уровень респирабельной фракции и прогнозировать возникновение профессиональных заболеваний на различных производствах в зависимости от полученной организмом пылевой нагрузки.Thus, the considered method, in contrast to the known, allows to obtain a higher accuracy of measurement of the average concentration and particle size. The average size of dust particles allows you to determine the level of the respirable fraction and to predict the occurrence of occupational diseases in various industries, depending on the dust load received by the body.

Claims (1)

Фотоэлектрический способ определения среднего размера и средней концентрации частиц пыли, включающий преобразование импульсного напряжения в световой поток, зондирование области исследуемой среды световым пучком, разделение светового потока, преобразование данных потоков в электрические сигналы, отличающийся тем, что часть входного светового потока отводится на первый фотоприемник, сигнал которого пропорционален интенсивности пучка света на входе в исследуемую среду, а вторая часть входного светового потока после прохождения через исследуемую среду разделяется на два субпотока, причем первый субпоток поступает на ПЗС-матрицу, в которой по количеству засвеченных пикселов определяется площадь поперечного сечения пучка света, прошедшего через исследуемую среду, а второй субпоток поступает на второй фотоприемник, значение сигнала которого пропорционально интенсивности пучка света, прошедшего через исследуемую среду, так же измеряется путь прохождения луча через исследуемую среду лазерным дальномером, а полученные сигналы оцифровываются и поступают в электро-вычислительную машину, где производится вычисление значений измеряемых параметров, при этом управление процессами осуществляется электро-вычислительной машиной синхронно и циклично по сигналу запуска. A photoelectric method for determining the average size and average concentration of dust particles, including the conversion of pulsed voltage into luminous flux, probing the area of the medium under study by a light beam, dividing the luminous flux, converting these fluxes into electrical signals, characterized in that part of the input luminous flux is diverted to the first photodetector the signal of which is proportional to the intensity of the light beam at the entrance to the studied medium, and the second part of the input light flux after passing through the black The test medium is divided into two substreams, with the first substream arriving at the CCD array, in which the cross section of the light beam passing through the test medium is determined by the number of illuminated pixels, and the second substream arrives at the second photodetector whose signal is proportional to the intensity of the light beam passed through the test medium, the path of the beam passing through the test medium by the laser range finder is also measured, and the received signals are digitized and fed to the electronic ychislitelnuyu machine where calculation is made of the measured values of the parameters, the process control is carried out electro-computing machine synchronously and cyclically for launch signal.
RU2018133322A 2018-09-20 2018-09-20 Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles RU2686401C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133322A RU2686401C1 (en) 2018-09-20 2018-09-20 Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133322A RU2686401C1 (en) 2018-09-20 2018-09-20 Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686401C1 true RU2686401C1 (en) 2019-04-25

Family

ID=66314859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133322A RU2686401C1 (en) 2018-09-20 2018-09-20 Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686401C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658315B2 (en) * 1990-07-04 1994-08-03 工業技術院長 Continuous measurement device for particle size distribution and concentration of dust or mist in exhaust gas
US20140226158A1 (en) * 2004-03-06 2014-08-14 Michael Trainer Methods and apparatus for determining particle characteristics
US9702803B2 (en) * 2007-11-15 2017-07-11 Garrett Thermal Systems Limited Particle detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658315B2 (en) * 1990-07-04 1994-08-03 工業技術院長 Continuous measurement device for particle size distribution and concentration of dust or mist in exhaust gas
US20140226158A1 (en) * 2004-03-06 2014-08-14 Michael Trainer Methods and apparatus for determining particle characteristics
US9702803B2 (en) * 2007-11-15 2017-07-11 Garrett Thermal Systems Limited Particle detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101199413B (en) Optical coherence tomography method and equipment therefor
US4891509A (en) Device and method for determining displacement
CN104764898B (en) It is a kind of to realize two kinds of velocity measuring techniques to a measuring point while the device of repetition measurement using single probe monochromatic light road
RU188541U1 (en) MULTIWAVE LIDAR FOR SENSING ATMOSPHERE
JP2015526739A5 (en)
JP4522882B2 (en) Absorption measuring device
RU2510498C1 (en) Determination of dust particle concentration nd mean size
CN102507500B (en) Laser environment scattering power measuring device
RU2686401C1 (en) Photoelectric method of determining average concentration and average size of dust particles
CN105928697B (en) A kind of gas valve response time measuring device and method
RU2691978C1 (en) Optical dust meter
RU2709600C1 (en) Michelson interferometer for determination of refraction index of surface plasmon-polaritons of terahertz range
Pesatori et al. Optical Instrument for Thickness Measurement
Chen et al. A miniaturized system for measurement of the refractive index of sub-microliter liquid
Jamaludin et al. Optical tomography system using charge-coupled device for transparent object detection
CN110335522A (en) Utilize the miniature quantum interferometer of piezoelectric ceramics simulation gravitational wave
JPS6367521A (en) Device and method of measuring displacement
RU81323U1 (en) COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR
CN104132915A (en) Small high-performance scattering-type visibility measuring device and measuring method thereof
CN102680830A (en) Calibration device of piezoelectric actuator
JPH03142305A (en) Surface roughness measuring instrument
KR102652916B1 (en) Fiber-Optic Distributed Acoustic Sensor and measuring method thereof
RU1616318C (en) Method of determining structural characteristic of fluctuation of atmosphere index of refraction
CN108152222A (en) A kind of gas concentration field measurement method and apparatus
RU2380655C1 (en) Method for contactless measurement of surface roughness parametres