CS237599B1

CS237599B1 - Method of light scattering or absorption simultaneous measuring and device for application of this method

Info

Publication number: CS237599B1
Application number: CS834549A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Navratil; Vladimir Widtman
Original assignee: Miroslav Navratil; Vladimir Widtman
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1985-09-17
Also published as: CS454983A1

Abstract

Účelem řešení je zkvalitnění měření rozptylu nebo absorpce světla ve hmotném prostředí a vykompenzovat vliv časových změn. vlastností jak světelných zdrojů, tak detektorů. Uvedeného účelu je dosaženo tím, že polychromatlcké světlo je optickými prvky rozděleno na dva nebo více monochromatických světelných paprsků, které jsou jednotlivě kmitočtově modulovány a vedeny přes měřicí prostor. Zde dochází k interakci světelných paprsků s hmotným prostředím. Pak jsou světelné paprsky detekovány jedním fotodetektorem, jehož výstupní signál obsahuje kmitočtově rozdílné složky, jejichž hodnoty jsou indikovány odděleně.The purpose of the solution is to improve the measurement scattering or absorption of light in material environment and compensate for the effects of time changes. properties of both light sources and detectors. The stated purpose is achieved by being polychromatic light is divided by optical elements to two or more monochrome light beams that are individually frequency modulated and routed through the measuring space. There is a light interaction beams with a material environment. Then they are luminous beams detected by one photodetector whose output signal contains frequency different components whose values are indicated separately.

Description

Vynález se týká simultánního měření externího světla prošlého hmotným prostředím a zařízením k simultánnímu měření rozptylu a absorpce světla v hmotném prostředí na více vlnových délkách.The invention relates to the simultaneous measurement of external light passed through a material environment and to a device for simultaneously measuring the wavelength scattering and absorption of light in a material environment.

Pro měření rozměrů kapek vodní mlhy v mokrých částech parních turbin se používají různé optické bezkontaktní měřicí postupy. Známá a často používaná je měřicí metoda, která Využívá rozptylu světla ve směru světelné vlny dopadající na mrak Částic.Various non-contact optical measurement techniques are used to measure the dimensions of water mist drops in the wet parts of steam turbines. A known and frequently used method is a measurement method that utilizes light scattering in the direction of a light wave striking a particle cloud.

Dosud známé způsoby používají prosvětlení měřeného prostoru postupně několika monochromatickými světelnými vlnami, takže se měří absorbce v každém monochromatickém světle v jiném čase.Previously known methods use the illumination of the measured space successively by several monochromatic light waves, so that the absorption in each monochromatic light is measured at a different time.

To vede k nepřesnostem vyhodnocování, protože každý měřený proces je časově i prostorově nestacionární a proto se při každém jednotlivém měření měří poněkud jiné stavy. Další nepříznivé vlivy jsou dány časovou nestaoionaritou světelného zdroje i rozdílnými odezvami fotodetektorů.This leads to inaccuracies in the evaluation, since each measured process is non-stationary both temporally and spatially and therefore slightly different states are measured for each individual measurement. Other adverse influences are due to the temporal non-aero-lightness of the light source as well as the different responses of the photodetectors.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem simultánního měření rozptylu nebo absorpce světla podle vynálezu, jehož podstatou je, že polychromatické světlo zdroje se optickými prvky rozdělí na dva nebo více monochromatických světelných paprsků, které se jednotlivě kmitočtově modulují a vedou přes měřicí prostor, kde dochází k interakci světelných paprsků s hmotným prostředím, pak se světelné paprsky detekují jedním fotodetektorem, jehož výstupní signál obsahuje kmitočtově rozdílné složky, jejichž hodnoty se indikují odděleně.The above disadvantages are overcome by the method of simultaneous measurement of light scattering or absorption according to the invention, which consists in dividing the polychromatic light of the source into two or more monochromatic light beams which are individually modulated by frequency and passed through the measuring space where the interaction occurs The light beams are detected by a single photodetector whose output signal contains frequency different components, the values of which are indicated separately.

Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává ze světelného zdroje polyohromatického světla, který je umístěn před světelný dělič. Na každou světelnou větev za světelný dělič jsou umístěny filtry a kmitočtové modulátory, za nimiž je umístěn soustředující člen, na který navazuje vstupní člen přenosového členu.The apparatus for carrying out this method consists of a light source of polyohromatic light which is placed in front of the light divider. On each light branch behind the light divider are placed filters and frequency modulators, behind which is located the concentrating member, which is connected to the input member of the transmission member.

Výstupní člen přenosového členu je umístěn před měřicí prostor, za kterým je umístěna optická soustava, v jejímž ohnisku je umístěn fotodetektor. Fotodetektor je výstupem připojen na vstupy tízkopásmových filtrů a zároveň na jejich výstup jsou připojeny indikační přístroje.The output member of the transfer member is located in front of the measuring space, behind which is located the optical system, in the focus of which the photodetector is located. The photodetector is connected via the output to the inputs of the low-band filters and at the same time the indicating instruments are connected to their output.

Uvedeným způsobem měření se zkvalitní výsledky měření rozptylu nebo absorpce světla ve hmotném prostředí, přičemž vlastní měřicí prostor je jednoduchý a malý. Při měření rozptylu na několika vlnových délkách současně je možno z naměřených signálů určit střední rozměry kapek mlhy.This measurement method improves the results of measurement of scattering or absorption of light in a material environment, the measuring space itself being simple and small. When measuring variance at several wavelengths simultaneously, it is possible to determine the mean dimensions of the mist drops from the measured signals.

Použitím jednoho světelného zdroje a jednoho detektoru se vykompenzují vlivy časových změn vlastností jak světelných zdrojů, tak detektoru.By using one light source and one detector, the effects of time changes in the properties of both the light sources and the detector are compensated.

Na připojeném výkrese je schematicky znázorněn způsob a zařízení podle vynálezu, kde na obr; 1 je celkové uspořádání a na obr. 2 je uspořádání monochromatických světelných zdrojů.The attached drawing schematically illustrates a method and apparatus according to the invention, wherein in FIG. 1 is an overall arrangement and FIG. 2 is an arrangement of monochromatic light sources.

Světelný zdroj l_ polychromatického světla, například halogenová žárovka, je umístěn před světelný dělič 2, pro dělení polychromatického světla na tři světelné větve. Světelný dělič £ může být řešen třemi zrcadly, z nichž dvě jsou polopropustná a jedno odrazné.A polychromatic light light source 1, for example a halogen lamp, is placed in front of the light divider 2 to divide the polychromatic light into three light branches. The light divider 6 can be designed with three mirrors, two of which are semi-transparent and one reflective.

Na každou světelnou větev za světelný dělič 2_ jsou umístěny filtry 3_, £, 5_, například interferenční a kmitočtové modulátory 6_, T_, 6, za nimiž je umístěn soustředující člen £.On each light branch behind the light divider 2, filters 3, 6, 5, for example interference and frequency modulators 6, 6, 6, are placed, behind which a concentrating member 6 is placed.

Na soustředující člen 9_ navazuje vstupní člen 10 přenosového členu 11, jehož výstupní člen 12 je umístěn před měřicí prostor 13.The concentrating member 9 is connected to the input member 10 of the transmission member 11, the output member 12 of which is located in front of the measuring space 13.

Přenosový člen 11 je s výhodou tvořen světlovodem. Za měřicím prostorem 23 je umístěna optická soustava £4, v jejímž ohnisku je umístěn fotodetektor 15, který je výstupem připojen na vstupy dzkopásmových filtrů £6, 17, £8. Zároveň na výstupy těchto tízkopásmových filtrů 16,The transfer member 11 is preferably a light guide. Downstream of the measuring space 23 there is an optical system 46, in the focal point of which is a photodetector 15, which is connected to the inputs of the low-pass filters 6, 17, 8 by an output. At the same time, to the outputs of these three-band filters 16,

17, 18 jsou připojeny indikační přístroje £9, 20, 21.In Figures 17, 18, indicating devices 9, 20, 21 are connected.

Polychromatické světlo ze světelného zdroje £ je rozděleno světelným děličem £ na tři světelné větve. Rozdělené polychromatické světelné paprsky procházejí filtry £, £, 5., takže z nichž vycházejí tři.monochromatické světelné paprsky s vlnovými délkami A , Ag a Ag.The polychromatic light from the light source 6 is divided by the light divider 6 into three light branches. The divided polychromatic light rays pass through filters 5, 6, 5, so that three monochromatic light rays with wavelengths A, Ag and Ag are emitted.

Takto upravené světelné paprsky jsou dále kmitočtově modulovány kmitočtovými modulátory £, £, £ s různými modulačními kmitočty fg, f₂ a fg. Tři kmitočtově různě modulovaná monochromatické světelné paprsky jsou soutředujícím členem 9. přivedeny na vstupní člen 10 a přes přenosný člen 11 na výstupní člen 12, z kterého vystupuje rovnoběžný světelný svazek do měřicího prostoru 13.The light beams thus treated are further modulated by frequency modulators,, £, £ with different modulation frequencies fg, f ₂ and fg. Three frequency-modulated monochromatic light beams are fed by the concentrating member 9 to the input member 10 and via the portable member 11 to the output member 12, from which the parallel light beam exits into the measurement space 13.

Z měřicího prostoru 13 jsou vedeny přes optickou soustavu 14,.která soustředuje světelné paprsky na vstup fotodetektoru 15. Fotodetektor 15 přemění optické signály na výstupní elektrický signál, modulovaný vhodně volenými kmitočty fg, f₂ a fg.From the measuring chamber 13 are guided through the optical system 14 focuses the light rays which matches the input of the photodetector 15th photodetector 15 converts the optical signals into an electrical output signal, modulated by appropriately selecting frequencies fg, f ₂ and FG.

Jestliže nyní přivedeme výstupní elektrický signál fotodetektoru 15 po eventuelním zesílení na vstupu paralelně zapojených dzkopásmových filtrů 16, 17, 18 se středními kmitočty fg, fg a fg, dostaneme na výstupech těchto filtrů 16., 17, 18 tři elektrické signály, odpovídající optickým monochromatickým paprskům, prošlým měřicím prostorem 13 a nesoucím informace o interakci tří monochromatických světelných vln s hmotným prostředím měřicího prostoru 13.If we now output the output electrical signal of the photodetector 15 after potential amplification at the input of parallel-connected low-band filters 16, 17, 18 with center frequencies fg, fg and fg, we get three electrical signals corresponding to the optical monochromatic beams , passed through the measuring space 13 and carrying information on the interaction of three monochromatic light waves with the material environment of the measuring space 13.

Tyto signály jsou pak indikovány indikačními přístroji 19, 20 a 21, které je obecně mohou převést bud na analogové nebo digitální signály.These signals are then indicated by indicator devices 19, 20 and 21, which can generally convert them to either analog or digital signals.

Místo jednoho světelného zdroje £ polyohromatiokého světla může být umístěn na každou světelnou větev před kmitočtové modulátory £, 9., 10 monochromatický světelný zdroj 22, 2£ a 24 /obr. 2/.Instead of one polyhromatic light light source 6, a monochromatic light source 22, 24 and 24 can be placed on each light branch in front of the frequency modulators 8, 9, 10. 2 /.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method for simultaneously measuring light scattering or absorption, characterized in that the polychromatic light of the source is divided into two or more monochromatic light beams which are individually modulated by frequency and which pass through a measuring space where light beams interact with the material environment, then the light rays are detected by a single photodetector whose output signal contains frequency-differentiated components whose values are indicated separately.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a light source and a photodetector, characterized in that a light divider (2) for dividing the polychromatic light into two or more branches is arranged downstream of the light source (1) of polychromatic light. There are filters (3, 4, 5) and frequency modulators (6, 7, 8), behind which is located the concentrating member (9), which is connected to the input member (10) of the transfer member (11), whose output member (9). 12) is placed in front of the measuring space (13), behind which the optical system (14) is placed, in which the photodetector (15) is placed, which is connected to the inputs of the low-band filters (16, 17, 18) Outputs are connected to indicating devices (19, 20, 21).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that monochromatic light sources (22, 23, 24) are arranged in front of the frequency modulators (6, 7, 8) on each light path.

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that the transmission member (11) is a light guide.