CZ292359B6 - Způsob měření rozptylu světla na částicích a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Zp sob m °en rozptylu sv tla na stic ch (3) suspendovan²ch v nosn m prost°ed , pro zjiÜ ov n velikosti nebo rozlo en velikost stic (3), t m, e sv teln paprsky z v ce zdroj (8, 9, 10, 11, 12) sv tla se nasm ruj asov za sebou pulzovan na spole nou st°edovou oblast (2) rozpt²len ho sv tla v nosn m prost°ed s sticemi (3). st vznikl ho rozpt²len ho sv tla ve form asov za sebou vznikaj c ch impulz rozpt²len ho sv tla se zachycuje spole n²m p°ij ma em (4) a sign l vyslan² p°ij ma em (4) se d le zpracuje. D le se nosn prost°ed s sticemi (3) vede ·sekem (13) trubky v jeho osov m sm ru a sv teln paprsky z v ce zdroj (8, 9, 10, 11, 12) sv tla rozm st n²ch po st n ·seku (13) trubky se nasm ruj na osu (5) ·seku (13) trubky. Pomoc spole n ho p°ij ma e (4) se monitoruje st°edov oblast (2) rozpt²len ho sv tla v osov m sm ru ·seku (13) trubky. asov² pr b h sv teln²ch paprsk ve form impulz je rychl² ve srovn n s rychlost proud n nosn ho prost°ed s sticemi (3) st°edovou oblast (2) rozpt²len ho sv tla v ose (5) ·seku (13) trubky. Za° zen obsahuje ·sek (13) trubky, v jeho ose je uspo° d na osa (5) p°ij ma e (4). sek (13) trubky sou asn tvo° veden pro proudic nosn prost°ed s sticemi (3). P°ij ma (4) je opat°en schr nkou (6), v n je uspo° d n s odstupem od clony (7), p°i em zdroje (8, 9, 10, 11, 12) sv tla jsou rozm st ny na st n ·seku (13) trubky.\

Description

Vynález se týká způsobu měření rozptylu světla na částicích suspendovaných v nosném prostředí, pro zajišťování velikosti nebo rozložení velikostí částic, tím, že světelné paprsky z více zdrojů světla se nasměrují časově za sebou pulzované na společnou středovou oblast rozptýleného světla v nosném prostředí s částicemi, část vzniklého rozptýleného světla ve formě časově za sebou vznikajících impulzů rozptýleného světla se zachycuje společným přijímačem a signál vyslaný přijímačem se dále zpracuje. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Měření rozptýleného světla je vedle měření absorpce světla obecně známým způsobem, jak prokázat obsah částic suspendovaných ve vzduchu nebo jiných plynech, avšak též v kapalinách propouštějících světlo, jako je například voda, a jak stanovit hustotu, velikost nebo rozložení velikostí těchto částic. Přitom se světlo ze zdroje monochromatického nebo polychromatického světla směřuje na nosné prostředí. Světelný paprsek dopadá na částice suspendované v nosném prostředí a následně se absorbuje s výhodou ve světelné pasti. Narazí-li světelný paprsek na částici, odkloní tato částice část světla z jeho původního směru jako takzvané rozptýlené světlo. Přijímač citlivý na světlo měří intenzitu rozptýleného světla. Prostorová přesahová oblast, která je zaujata jak paprsky světla ze zdroje světla, tak i úhlem zorného pole přijímače, se zde označuje jako „středová oblast rozptýleného světla „.

V patentu JP 4-260 197 A, uvedeném v časopise US: Patent Abstracts of Japan, díl P, svazek 17, č. 48 (1993) P-l 477, se popisuje zařízení, u něhož jsou pro zjištění velikostí (průměru) částic suspendovaných v nosném prostředí směrovány světelné paprsky ze dvou zdrojů světla v časově po sobě následujících pulzech na společnou středovou oblast rozptýleného světla. Oběma těmto zdrojům světlaje přiřazen společný přijímač, jehož osa směřuje na středovou oblast rozptýleného světla. Oba tyto zdroje světla mohou být uspořádány tak, že vysílají své světelné paprsky pod odlišnými úhly k ose přijímače. Oba tyto zdroje světla jsou nastaveny tak, že přijímač přijímá rozptýlené světlo v dopředném směru. Signály vydávané společným přijímačem jsou vedeny do vyhodnocovacího zařízení s ovládacím zařízením pro časový průběh pulzovaných světelných paprsků.

Ve zmíněném spise není uvedeno, zda resp. jak nosné prostředí proudí nebo je vedeno. Také je toto zařízení vytvořeno tak, že není upravena žádná zvláštní skříň, takže o problémech, které jsou spojeny se vznikem rozptýleného světla na vnitřní stěně skříně, a/nebo o přesnosti měření, ovlivňované takto vznikajícím rozptýleným světlem, zde není zmínky.

Německý patentový spis DE 38 31 654 AI se týká a popisuje optický indikátor kouře, s měřicí komorou silně absorbující světlo. Jednoduchými prostředky se má zabránit, aby rozptýlené záření, vzniklé následkem znečištění měřicí komory, vyvolalo planý poplach.za tím účelem se ve skříňové měřicí komoře používá navíc druhý přijímač citlivý na světlo, jehož zorné pole je nasměrováno na jednu plochu měřicí komory, kterážto plocha je ozařována paprsky z jednoho ze zdrojů světla. Tento druhý přijímač poskytuje srovnávací hodnotu, která odpovídá stupni znečištění zmíněné skříně, zvyšujícímu se v průběhu doby, a která je příslušně zohledňována v ovládacím zařízení, aby se vyloučily negativní důsledky měnícího se podkladu rozptýleného světla v uvedené skříni na přesnost měření.

I v německém patentovém spise DE 33 34 545 AI se popisuje optický indikátor kouře se dvěma zdroji světla, upravenými symetricky k ose přijímače, které vysílají své světelné paprsky v ostrém úhlu k ose přijímače, takže se rozptýlené světlo zde přijímá jako zpětné záření. Oba světelné zdroje a přijímač jsou uloženy ve schránce, která má dva otvory, jimiž mohou světelné paprsky ze zdrojů světla vystupovat, čímž je řešen problém bludného odraženého záření rozptýleného světla, aniž by bylo použito mnoha clon. Zároveň je možno přivádět do schránky jedním z otvorů nosné prostředí s částicemi.

Další záření byla popsána Bolem, Rothem a Wurzbacherem v pojednání „Zjištění a zkoumání koloidního znečištění vzduchu a odpadních vod měřením rozptýleného světla“, zveřejněném v časopise Batellebericht 1969 na str. 23 až 29. Zařízení používá jediného zdroje světla po podobě laseru, jehož světelný paprsek je kombinací čoček a clon směrován na středovou oblast 10 rozptýleného světla. Středovou oblastí rozptýleného světla proudí příčně v úhlu 90° nosné prostředí obsahující částice. Světelný paprsek se zachycuje ve světelné pasti. Rozptýlené světlo, vznikající ve středové oblasti rozptýleného světla na částici, se pomocí zrcadel měnících jeho směr a dalších čoček a clon přivádí do přijímače, který je vytvořen jako násobič se sekundárních elektronů. Tímto zařízením je možno určit velikost částic suspendovaných v nosné prostřelí dí.zařízení pracuje v dopředném směru světelného paprsku, to jest přijímačem je zachycováno rozptýlené světlo vyzařované v dopředném směru v poměrně malém úhlu kose světelného paprsku. Intenzita rozptýleného světla, vznikajícího na částici, závisí na tomto úhlu. Zde hraje podstatnou roli velikost částic. U částic, které jsou podstatně větší než je vlnová délka světelného paprsku, je téměř veškeré rozptýlené světlo vysíláno v dopředném směru. Ke zpětnému 20 rozptýlení prakticky nedochází. Největší intenzita nastává při poměrně malých úhlech rozptýleného světla k dopřednému směru světelného paprsku. U částic, jejichž velikost je srovnatelná s vlnovou délkou světelného paprsku, dochází k dopřednému rozptylu a k poměrně méně intenzivnímu zpětnému rozptylu. Kužel rozptýleného světla v dopředném směru je však kratší a širší než kužel rozptýleného světla u částic, jejichž průměr je podstatně menší než je 25 vlnová délka světelného paprsku, platí, že rozptýlené světlo je vyzařováno se stejnou intenzitou do všech směrů prostoru. Toto zařízení pracuje s jediným zdrojem světla a světelný paprsek zdroje světla má neměnnou vlnovou délku, přičemž úhel, v němž je přijímač nastaven vzhledem ke směru světelného paprsku, je rovněž neměnný. Toto zařízení je tedy pro různé velikosti nebo různá rozložení velikostí částic více nebo méně použitelné. Přesnost měření není v mnoha 30 případech dostačující.

Podstata vynálezu

Podnětem k vynálezu je řešení úkolu poskytnout způsob a zařízení, jímž je možno stanovit hustotu, velikost a/nebo rozložení velikostí částic suspendovaných v nosné prostředí, a to přes použití jednoduše vytvořených prvků s vysokou přesností v poměrně širokém rozsahu různých průměrů a koncentrací částic. Toto zařízení má tedy být vytvořeno jednoduše a má být zhotovitelné s náklady odpovídajícími jeho hodnotě.

Uvedený úkol splňuje způsob měření rozptylu světla na částicích suspendovaných v nosném prostředí, pro zajišťování velikosti nebo rozložení velikostí částic, tím, že světelné paprsky z více zdrojů světla se nasměrují časově za sebou pulzované na společnou středovou oblast rozptýleného světla v nosném prostředí s částicemi, část vzniklého rozptýleného světla ve formě 45 časově za sebou vznikajících impulzů rozptýleného světla se zachycuje společným přijímačem a signál vysílaný přijímačem se dále zpracuje, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nosné prostředí s částicemi se vede úsekem trubky v jeho osovém směru, že světelné paprsky zvíce zdrojů světla rozmístěných po stěně úseku trubky se nasměrují na osu úseku trubky, že pomocí společného přijímače se monitoruje středová oblast rozptýleného světla v osovém směru trubky, 50 přičemž perioda pulzů světelných paprsků je kratší než doba průchodu částice (3) nosného prostředí středovou oblastí rozptýleného světla v ose úseku trubky.

Na středovou oblast rozptýleného světla se s výhodou nasměrují světelné paprsky z různých úhlů.

-2CZ 292359 B6

Na středovou oblast rozptýleného světla se s výhodou nasměrují světelné paprsky různých vlnových délek.

S výhodou se použijí světelné paprsky z monochromatického světla.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení k měření rozptylu světla na částicích suspendovaných v nosném prostředí, pro zajišťování velikosti nebo rozložení velikostí částic, se zdroji světla, které směřují pulzované světelné paprsky na společnou středovou oblast rozptýleného světla v nosném prostředí svněm suspendovanými částicemi, se společným přijímačem pro část rozptýleného světla vzniklého ve středové oblasti rozptýleného světla a s vyhodnocovacím zařízením, uspořádaným za přijímačem, s ovládacím zařízením pro časový průběh pulzovaných světelných paprsků za sebou a přiřazení k příslušným signálům vyslaným přijímačem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že je upraven úsek trubky, v jehož oseje uspořádána osa přijímače, že úsek trubky současně tvoří vedení pro proudící nosné prostředí s částicemi, že přijímač je opatřen schránkou, v níž je uspořádán s odstupem od clony, přičemž zdroje rozmístěny na stěně úseku trubky.

Přijímač je s výhodou uspořádán na jednom konci schránky a clona na druhém konci schránky, přičemž úhel zorného pole přijímače zachycuje úzkou oblast ze středové oblasti rozptýleného světla.

Zdroje světla jsou s výhodou uspořádány vůči ose, společné pro úsek trubky a přijímač, pod různými úhly.

Zdroje světla jsou s výhodou zdroji monochromatického světla vysílajícími pulzované světelné paprsky různých vlnových délek.

Zdroje světla jsou s výhodou tvořeny laserovými diodami nebo světelnými diodami.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že se za použití nejjednodušších stavebních prvků a opatření zamezí vlivu bludného rozptýleného záření v detekční komoře na výsledek měření. Přijímač je sice umístěn uvnitř schránky, je však nastaven ve směru střední osy protaženě vytvořené komory jakoby do černé díry za středovou oblastí rozptýleného světla. Tím se u zařízení podle vynálezu neuplatňuje negativně znečištění stěn schránky, jeden zdroj světla, který své světelné paprsky nezaostřuje výhradně na středovou oblast rozptýleného světla, ani neúplná absorpce světelných paprsků po výstupu ze středové oblasti rozptýleného světla. To umožňuje použití nákladově příznivých stavebních prvků, zejména u skříně a zdroje světla.

Přijímačem, upraveným uvnitř skříně, není bezpodmínečně fotosenzor přeměňující normálním způsobem elektrický signál, nýbrž zařízení zachycující nutně jen to rozptýlené světlo, které se má přeměnit v signál. Tímto k zachycování rozptýleného světla, a tedy přijímačem v užším smyslu vynálezu, může být například i vstupní plocha vodiče světla, který zachycené světlo odvádí do fotosenzoru upraveného vně skříně.

Protaženě vytvořená detekční komory je výhodně vytvořena osově nebo rotačně symetricky ke své střední ose. V ideálním případě je kruhová a je pak jakožto skříň vymezena částí trubky o kruhovém průřezu, takže zařízení podle vynálezu je možno vyrobit s příznivými náklady.

Sestava clon podle vynálezu může zahrnovat i optické clony, tj. čočky. Jako součást sestavy clon nejsou však čočky ani nutné ani výhodné, poněvadž zbytečně zvyšují výrobní náklady nového zařízení podle vynálezu.

V dalším rozvinutí vynález staví na známém poznatku, použít světelných paprsků nejen z jediného světelného zdroje, nýbrž světelných paprsků z několika zdrojů světla, a tyto směrovat v časově, to je po sobě ve stanoveném intervalu následujících pulzech, na oddělené či jednu .3.

společnou středovou oblast rozptýleného světla. Ktomu účelu mohou být u zařízení podle vynálezu použity jednoduše vytvořené zdroje světla, které jsou ekonomicky velmi výhodné a které ze své strany nevyžadují kombinaci čoček s clonami. Těmto několika zdrojům světla respektive jejich světelných paprskům je výhodně přiřazen jen jediný přijímač, přičemž je možno 5 vytvořit různá vzájemná uspořádání mezi světelnými paprsky každého jednotlivého zdroje světla a osou přijímače.

Může být zachycen jak dopředný, tak i zpětný rozptyl. Impulzy rozptýleného světla, vznikající takto časově po sobě na částici nebo částicích, se zachycují společným přijímačem, ukládají se do 10 paměti a vyhodnocují, přičemž záleží na tom, zachovat přiřazení světelného impulzu mezi tím kterým zdrojem světla a tím kterým impulzem rozptýleného světla. Tím je umožněno zachycovat to které rozptýlené světlo v různých relacích úhlů. V daném případě použití je možno volit jednotlivé relace mezi zdroji světla a přijímačem. Při zcela neznámé velikosti částic a neznámém rozložení jejich velikostí by měly být zapnuty všechny zdroje světla. Tím je prakticky možno 15 pokiýt celou oblast úhlů a zároveň vytvořit univerzální zařízení pro měření rozptýleného světla, které sdružuje výhody různých dosud známých individuálních zařízení pro měření rozptýleného světlo, která měří buď v určitých dopředných či určitých zpětných oblastech.

Obzvláště výhodné je, když světelné paprsky z různých úhlů a/nebo o různých délkách jsou 20 přitom směrovány na oddělené středové oblasti rozptýleného světla, popřípadě na společnou středovou oblast rozptýleného světla. Rozumí se, že i zde jsou impulzy rozptýleného světla zachycovány přijímačem po sobě časově odděleně.

Je možno použít světelných paprsků monochromatického světla, tedy například laserových diod.

Časový sled pulzových světelných paprsků probíhá při společné oblasti rozptýleného světla s výhodou rychle v porovnání s rychlostí prodění nosného prostředí s částicemi středovou oblastí rozptýleného světla. Tímto způsobem je možno vyslat na částici celou sérii světelných paprsků a zachytit impulzy rozptýleného světla od této jedné částice.

Při několika středových oblastech rozptýleného světla jsou jejich prostorová vzdálenost a časový interval sledu světelných paprsků výhodně přizpůsobeny rychlosti proudění nosného prostředí s částicemi detekční komorou.

Zařízením podle vynálezu je takto o sobě známým způsobem využitelná množina světelných paprsků ze zdrojů světla, přiřazených k jedinému přijímači, přičemž mohou být jednoduchým způsobem uskutečněna různá vzájemná uspořádání v prostoru mezi zdrojem světla a přijímačem. Přijímač tak opět přijímá jen část rozptýleného světla vnikajícího ve středové oblasti rozptýleného světla, tj. úhel zorného pole přijímače zachycuje úzkou oblast prostorového úhlu 40 rozptýleného světla emitovaného ze středové oblasti rozptýleného světla.

Zdroje světla mohou být upraveny nejen ve větším počtu, ale i v různých úhlech k ose přijímače, když se to jeví v jednotlivých případech použití účelným. Je též možno sestrojit univerzální zařízení, u něhož lze volitelně použit jen části nebo naopak všech vytvořených zdrojů světla. 45 Zejména bývají instalovány zdroje monochromatického světla, které vysílají pulzované světelné paprsky o různých vlnových délkách. I zde je možno pomocí ovládacího zařízení volit zdrojů světla, které jsou účelné pro ten který případ použití.

Jako zdroje světla přicházejí v úvahu zejména laserové diody nebo světelné diody. I kombinace 50 těchto zdrojů světla může být v určitých případech použití účelná.

V protaženě vytvořené detekční komoře mohou být upraveny i dva společné přijímače, které jsou nasměrovány opačně vůči sobě na středovou oblast rozptýleného světla, takže mohou přijímat rozptýlené světlo jediného zdroje světla, vnikající ve středovém oblasti rozptýleného světla, 55 jednak v dopředném, jednak ve zpětném směru. Oba přijímače se dívají - ač nasměrovány

-4CZ 292359 B6 vzájemně proti sobě - ve směru osy a tím taktéž i do ěemé díry. Bludné záření rozptýleného světla a/nebo odražené světelné záření normálně nemůže ani ve dvou přijímačů mít nepříznivý vliv na přednost měření,pokud není odráženo právě tím kterým protilehlým přijímačem. Počet potřebných zdrojů světla může být při dvou proti sobě nasměrovaných přijímačích snížen na polovinu. Přijímání rozptýleného světla může probíhat oběma přijímači i zároveň, přičemž oba impulzy musí ovšem být rozlišeny a zpravidla i odděleně zpracovány.

Příklady provedení vynálezu

Vynález je blíže objasněn a popsán s přihlédnutím k příkladům provedení zařízení podle vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněno schematizované uspořádání zdroje světla vůči přijímači v detekční komoře.

na obr. 2 je znázorněno první schematizované uspořádání většího počtu zdrojů světla vůči přijímači v detekční komoře, na obr. 3 je znázorněno druhé schematizované vzájemné uspořádání většího počtu zdrojů světla vůči přijímači v detekční komoře, na obr. 4 je znázorněno schematizované vzájemné uspořádání většího počtu zdrojů světla vůči dvěma přijímačům v detekční komoře, na obr. 5 je znázorněno blokové schéma zapojení vyhodnocovacího zařízení ve spojení se zařízením podle obr. 3 k realizování ohlašovače kouře, na obr. 6 je znázorněno blokové schéma zapojení k realizování aerosolového fotometru pro zkoušení filtrů, a na obr. 7 je znázorněno blokové schéma zapojení pro univerzální měřicí zařízení rozptýleného světla.

Na obr. 1 je znázorněna skříň 1 ve tvaru trubky, jejíž stěny vymezují potažené vytvořenou detekční komoru v radiálním směru ke středové ose detekční komory. Ve středové ose detekční komory se nachází středová oblast 2 rozptýleného světla, v jejímž středu nebo někde uvnitř středové oblasti 2 rozptýleného světla je přítomna částice 3. Nosné prostředí, v němž je částice 3 suspendována, proudí trubkovitou skříní 1 rovnoběžně se středovou osou ve směru šipky 14.

Koaxiálně ke středové ose detekční komory je upraven přijímač 4 tak, že jeho osa 5 směřuje na středovou oblast 2 rozptýleného světla. Přijímač 4 je umístěn ve schránce 6 přijímače, v níž jsou upraveny clony 7 přivrácené ke středové oblasti 2 rozptýleného světla, aby příslušně omezily zorné pole přijímače upraveného na druhém konci schránky 6 přijímače, tak, že stěny skříně 1 nejsou pojaty do zorného pole přijímače 4. Jestliže na obr. 2 až 7 je znázorněna jen jedna či dvě clony upravené ve schránce přijímače, pak zde rovněž platí zmíněné omezení zorného pole přijímače na užší oblast kolem středové osy detekční komory.

Podle obr. 1 je přijímači 4 přiřazen jediný zdroj 9 světla, jehož světelné paprsky protínají zorné pole přijímače 4 ve středové oblasti 2 rozptýleného světla.

Podle obr. 2 jsou upraveny čtyři zdroje 8 a 9 světla, jejichž světelné paprsky protínají zorné pole přijímače 4 ve čtyřech středových oblastech 2 a 2'rozptýleného světla. Přitom je úhel mezi světelnými paprsky zdrojů 9 světla, které protínají zorné pole ve středových oblastech 2, a osou

-5CZ 292359 B6 senzoru vždy stejný, právě tak jako úhel mezi světelnými paprsky zdrojů 8 světla, které protínají zorné pole ve středových oblastech 2'.

Podle obr. 3 je v přiřazení k jedinému přijímači 4 upraven, rozloženě po obvodu trubkovité skříně 1, větší počet zdrojů světla, jejichž světelné paprsky směřují na společnou oblast 2 rozptýleného světla.jsou upraveny dva zdroje 8 světla, přičemž osy jejich světelných paprsků směřují na středovou oblast 2 rozptýleného světla kolmo k ose 5 přijímače 4 a k ose trubkovité skříně L Dva další zdroje 9 světla jsou upraveny v ostrém úhlu pro měření zpětného rozptýleného světla; to znamená, že přijímač 4 přijímá impulzy rozptýleného světla zpětného rozptylu v ostrém úhlu, vztaženo na směr světelných paprsků vysílaných zdroji 9 světla na středovou oblast 2 rozptýleného světla. Rozloženy po obvodu trubkovité skříně 1 mohou být upraveny další zdroje světla, které rovněž slouží k zachycování zpět směřujícího rozptýleného světla. Také na druhé straně roviny, vytvořené rovinou světelných paprsků zdrojů 9 světla, jsou upraveny dva další zdroje 11 světla, které přijímají část dopředného rozptýleného světla. To znamená, že osa světelných paprsků, vysílaných zdroji 11 světla na středovou oblast 2 rozptýleného světla v dopředném směru, svírá s osou 5 přijímače 4 tupý úhel. I na této straně mohou být upraveny další zdroje světla. Tyto slouží rovněž k zachycování dopředného rozptýleného světla. Rozumí se, že intenzita rozptýleného světla, dorazivšího do přijímače 4, může být pro každý úhel rozptýleného světla zvýšena tím, že se zvýší počet zdrojů 8, 9 nebo 11 světla. Pro každý úhel respektive oblast úhluje možno rotačně symetricky k ose 5 přijímače 4 upravit větší počet zdrojů světla buď o stejné nebo různé vlnové délce.

Skříň 1, jak již bylo uvedeno, tvoří úsek 13 trubky, kterým proudí ve směru šipky 14 nosné prostředí s v něm se vznášejícími částicemi. Ačkoliv na obr. 2 a 3 jsou znázorněny vždy jen dva zdroje 8, 9 nebo 11 světla, rozumí se, že podél stěny nebo po obvodu úseku 13 trubky v té které rovině může být upraven větší počet příslušných zdrojů 8, 9 nebo 11 světla. Osa 5 přijímače 4 tvoří zároveň středovou osu detekční komory ohraničené úsekem 13 trubky. Zdroje 8,9 nebo 11 světla jsou směrovány na oddělenou nebo na společnou středovou oblast 2 rozptýleného světla. Přitom se, alespoň při rozdílných zdrojích světla nebo při různých úhlech světelných paprsků k ose 5 přijímače 4, zdroje 8, 9, 11 světla zapínají popřípadě vypínají ve stanoveném pořadí, aby bylo možno vytvářet světelné impulzy na středovou oblast 2 rozptýleného světla a zachycovat a vyhodnocovat impulzy rozptýleného světla od středových oblastí 2 rozptýleného světla na přijímače 4.

K jednotlivým prvkům zařízení znázorněným na obr. 1 až 3 patří neznázoměné vyhodnocovací zařízení, které je zařazeno za přijímač 4. V nejjednodušším případě, má-li se zařízením podle vynálezu sledovat neměnnost koncentrace částic nebo rozložení jejich velikostí v nosném prostředí, například má-li se jej použít jako ohlašovače kouře, nebo jestliže se zařízení podle vynálezu používá k měření odlučovacího výkonu filtru suspendovaných částic, stačí poměrně pomalý přepínač jakožto součást vyhodnocovacího zařízení, jímž je možno zapojovat i určité kombinace zdrojů 8, 9, 11 světla. Může se i provádět měření rozptýleného světla, při němž jsou zapojeny jen zdroje 8 světla. Alternativně se může provádět měření rozptýleného světla v dopředném směru, když jsou provozovány jen zdroje 11 světla. Při měření rozptýleného světla ve zpětném směru se provozují jen zdroje 9 světla. Je možno zvolit a tak provozovat i kombinace zdrojů světla.

Obr. 4 znázorňuje modifikované uspořádání. Jsou zde upraveny dva přijímače 4 se svými schránkami 6 v symetrickém uspořádání proti sobě, přičemž oba přijímače 4 jsou nasměrovány na společnou oblast 2 rozptýleného světla. V porovnání s uspořádáním podle obr. 3 zde chybí zdroje 11 světla. Jeden z přijímačů 4 měří rozptýlené světlo zdrojů 9 světla ve zpětném směru, druhý přijímač 4 v dopředném směru. Je patrno, že sice počet přijímačů 4 zdvojnásobil, avšak je možno počet zdrojů světla snížit, zejména tehdy, když má být upraveno více zdrojů světla pod různými úhly. I zde se přijímače 4 dívají ve směru osy 5, jsou tedy oba nasměrovány do černé díry, takže není ovlivněna přesnost měření bludným zářením rozptýleného světla a/nebo světelnými paprsky odraženými skříní.

-6CZ 292359 B6

Na obr. 5 je na příkladu ohlašovače kouře znázorněno příslušné ovládací zařízení 15. jakož i podstatné částí vyhodnocovacího zařízení 16. Ovládací zařízení 15 wkazuie zdroj 17 proudu a s ním spojený automatický přepínač 18. který zahrnuje spínač 19, jímž se alternativně zapojují zdroje 8 světla pro měření v úhlu 90° nebo další zdroje 12 světla pro dopředně měření v úhlu 20° přes příslušná vedení 20 a 21. Přijímač 4 je vedením 22 spojen se zesilovačem 23. od něhož vede vedení 24 do automatického přepínače 25, kteiý je součástí vyhodnocovacího zařízení 16. I automatický přepínač 25 zahrnuje spínač 26 pro zapojování přijímaných impulzů rozptýleného světla. Ohlašovač 28 mezních hodnot, připojený vedením 27. je naladěn na dopředný rozptyl 90°. Vedení 31 a 32 vedou od příslušných ohlašovačů 28 a 30 mezních hodnot k poplašnému zařízení 33 pro ohlášení přítomnosti kouře vznikajícího v případě požáru. Vedení 34 spojuje oba .automatické přepínače 18 a 25 a tím obstarává příslušnou synchronizaci, takže je možno zajistit přiřazení světelných paprsků, vysílaných zdroji 8 popřípadě 12 světla, příslušným impulzům rozptýleného světla, přijatým přijímače 4. V tomto příkladu provedení přepínají oba automatické přepínače 18 a 25 trvale sem a tam mezi zdroji 8 a 12 světla, například s frekvencí 1 Hz. Impulzy rozptýleného světla světelných paprsků ze zdrojů 8 světla se určuje oblast jemných částic znečištění vzduchu. Například při začínajícím požáru vzniká velmi jemný kouř, na nějž zareaguje ohlašovač 28 mezních hodnot a tím zapojí poplašné zařízení 33. Naproti tomu, když zareagují oba ohlašovače 28 a 30 mezních hodnot zároveň, je možno přes poplašné zařízení 33 zapojit jiný poplašný signál, poněvadž z impulzů rozptýleného světla světelných paprsků ze zdrojů 12 světla je možno soudit na přítomnost částic větších průměrů, které mohou pocházet zjiného zdroje prachu, který nevznikl následkem požáru. Tím je možno rozlišit různé zdroje prachu.

Obr. 6 znázorňuje použití zařízení podle vynálezu jakožto aerosolového fotometru pro zkoušení filtrů-v tomto případě jsou v kombinaci se zařízením podle obr. 1 upraveny pouze zdroje 11 světla, jejichž světelné paprsky jsou nasměrovány v úhlu 45° na středovou oblast 2_rozptýleného světla. V příslušném relativním uspořádání jsou na skříni 1 vytvořeny světelné pasti 35. Ovládací zařízení 15 zahrnuje zdroj 17 proudu pro zdroje světla, do nichž se vedením 36 přivádí proud. Od zesilovače 23 vyhodnocovacího zařízení 16 vede jedno vedení 37 k digitálnímu voltmetru 38 a jedno vedení 39 k zapisovači 40.

Se zařízením podle obr. 6 se může provádět například zkoušení filtrů pomocí testovacího aerosolu. Jako testovacího aerosolu je možno použít například mlhy parafínového oleje se známým rozložením velikostí částic a definovaným indexem lomu. Proto je úkolem fotometru pouze určit koncentraci aerosolu. Ktomu účelu se použije zdrojů 11 světla, které jsou upraveny jako zdroje monochromatického světla a radiálně symetricky na obvodu skříně 1 k ose trubky, která je zároveň osou přijímače 4. Ačkoliv jsou znázorněny pouze dva zdroje světla 11, rozumí se, že jejich počet je větší než dva a že zdroje 11 světla jsou upraveny rozloženě na obvodu trubkovité skříně 1. Vzhledem k vysoké intenzitě světlaje možno použít jako zdrojů světla laserových diod. Zdroje 11 světla jsou i zde nasměrovány na společnou středovou oblast 2 rozptýleného světla a vytvářejí vysokou hustotu světla, jíž lze bezpečně dokázat i nízkou koncentraci aerosolu za zkoušeným filtrem. Při zkoušce filtru se stupeň propustnosti filtru vyjádří poměrem koncentrace aerosolu před filtrem a za ním. Aby se zabránilo rušivému světlu následkem odrazu světla na stěnách skříně 1, jsou upraveny světelné pasti 35.

Na obr. 7 je znázorněn příklad provedení univerzálního zařízení pro měření rozptýleného světla. I zde je opět upraveno několik zdrojů 8, 9, 10, 11, 12 světla, přičemž je možno úhly měnit ve srovnání s příkladem provedení podle obr. 3. Světelné paprsky všech zdrojů světla jsou nasměrovány na středovou oblast 2 rozptýleného světla. Impulzy rozptýleného světla ve směru osy 5 jsou zachycovány přijímače 4. Ovládací zařízení 15 zahrnuje zdroj 17 proudu, multiplexer 41 a generátor 42 impulzů, které jsou spolu jakož i se zdroji 8, 9, 10. 11. 12 světla spojeny vedeními, jak naznačeno. K vyhodnocovacímu zařízení 16 patří mikroprocesor 43 jakož i měnič 44 střídavého/stejnoměmého napětí, kteiý je spojen s přijímače 4. Vedení 45 pro přesnost dat spojuje multiplexer 41 s mikroprocesorem 43.

Tímto univerzálním zařízením pro měření rozptýleného světla je možno přijímat impulzy rozptýleného světla jak v dopředném, tak i zpětném rozptylu, pro využití ke stanovení velikosti a rozložení velikostí částic. Pro znázorněné rozsahy úhlů jsou vždy určeny dva zdroje 8.9.10.11 nebo 12 monochromatického světla. Tyto zdroje světla vysílají světelné paprsky různých vlnových délek. Ačkoliv jsou znázorněny vždy jen dva zdroje světla, například zdroje 8 světla, jsou upraveny další zdroje 8 světla, které jsou uspořádány radiálně symetricky k ose úseku 13 trubky. Nosné prostředí s částicemi proudí úsekem 13 trubky ve směru šipky 14. Impulzy rozptýleného světla přicházejí ve směru osy 5 do přijímače 4. jehož zorné pole je omezeno na blízký dosah kolem osy úseku 13 trubky. Generátor 42 impulzů vysílá na podnět mikroprocesoru 43 impulz, jehož šířka určuje délku doby, po kterou jsou zapojeny zdroje 8, 9, 10. 11 nebo 12 světla. Pomocí multiplexeru 41 vybírá mikroprocesor 43 ony zdroje světla, které mají být předem trvání impulzu zapojeny. Momentálně zapojené zdroje světla osvětlují částice 3 nacházející se ve středové oblasti 2 rozptýleného světla, které světlo rozptylují. Impulzy rozptýleného světla jsou přijímačem 4 přeměněny v elektrické impulzy, jejichž šířka je určována délkou trvání zapojení zdrojů světla. Impulzy rozptýleného světla jsou zesilovány v zesilovači. Výška impulzů je mírou intenzity rozptýleného světla. Měnič 44 střídavého/stejnoměmého napětí dodává digitální hodnotu výšky impulzu do mikroprocesoru 43. který je vytvořen zároveň jako paměť. Tímto způsobem zapojuje mikroprocesor 43 během jedné doby trvání impulzu zároveň všechny zdroje světla, které náleží k témuž rozsahu úhlů, například všechny zdroje 8 světla nebo všechny zdroje 9 světla. Přitom mohou být zvoleny i takové zdroje světla, které mají stejnou vlnovou délku.při příštím impulzu zapojí mikroprocesor 43 jiné zdroje světla téhož rozsahu úhlů rozptýleného světla s jinými vlnovými délkami, například jiné zdroje 8 světla. Při následném impulzu může následovat přepojení ze zdrojů 8 světla na zdroje 9 světla, přičemž se nejprve opět zapojí několik zdrojů9 světla s první vlnovou délkou a potom jiné zdroje 9 světla s jinými vlnovými délkami. Do paměti se vždy ukládají výšky impulzů rozptýleného světla. V cyklickém sledu ukládá tedy mikroprocesor 43 do paměti impulzy rozptýleného světla těch kterých zdrojů světla, které jsou uspořádány v příslušných úhlech. Vypočte po zpracování všech zdrojů světla velikost popřípadě rozložení velikostí částic pomocí teorie rozptýleného světla a výsledek oznámí. Pak se cyklický sled může opakovat.frekvence impulzů cyklického postupuje velmi vysoká v porovnání s dobou setrvání částic 3 ve středové oblasti 2 rozptýleného světlalo znamená, že od jedné částice 3 je možno získat a uložit do paměti velký počet impulzů rozptýleného světla.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. Způsob měření rozptylu světla na částicích (3) suspendovaných v nosném prostředí, pro zjišťování velikosti nebo rozložení velikostí částic (3), tím, že světelné paprsky z více zdrojů (8,9, 10, 11, 12) světla se nasměrují časově za sebou pulzované na společnou středovou oblast (2) rozptýleného světla v nosném prostředí s částicemi (3), část vzniklého rozptýleného světla ve formě časově za sebou vznikajících impulzů rozptýleného světla se zachycuje společným přijímačem (4) a signál vysílaný přijímačem (4) se dále zpracuje, vyznačující se tím, že nosné prostředí s částicemi (3) se vede úsekem (13) trubky v jeho osovém směru, že světelné paprsky z více zdrojů (8, 9,10,11,12) světla rozmístěných po stěně úseku (13) trubky se nasměrují na osu (5) úseku (13) trubky, že pomocí společného přijímače (4) se monitoruje středová oblast (2) rozptýleného světla v osovém směru úseku (13) trubky, přičemž perioda impulzů světelných paprsků je kratší než doba průchodu částice (3) nosného prostředí středovou oblastí (2) rozptýleného světla v ose (5) úseku (13) trubky.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že na středovou oblast (2) rozptýleného světla se nasměrují světelné paprsky z různých úhlů.

-8CZ 292359 B6

3. Způsob podle nároku 1 nebo2, vyznačující se tím, že na středovou oblast (2) rozptýleného světla se nasměrují světelné paprsky různých vlnových délek.

4. Způsob podle jednoho z nároků laž 3, vyznačující se tím, že se použijí světelné 5 paprsky z monochromatického světla.

5. Zařízení k měření rozptylu světla na částicích (3) suspendovaných v nosném prostředí, pro zjišťování velikosti nebo rozložení velikostí částic (3), se zdroji (8, 9, 10, 11, 12) světla, které směřují pulzované světelné paprsky na společnou středovou oblast (2) rozptýleného světla

6. Zařízení podle nároku5, vyznačující se tím, že přijímač (4) je uspořádán na 20 jednom konci schránky (6) a clona (7) na druhém konci schránky (6), přičemž úhel zorného pole přijímače (4) zachycuje úzkou oblast ze středové oblasti (2) rozptýleného světla.

7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zdroje (8, 9, 10, 11, 12) světla jsou směrovány vůči ose (5), společné pro úsek (13) trubky a přijímač (4), pod různými

25 úhly.

8. Zařízení podle jednoho z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že zdroje (8, 9, 10, 11, 12) světla jsou zdroji monochromatického světla vysílajícími pulzované světelné paprsky různých vlnových délek.

9. Zařízení podle jednoho z nároků 5až 8, vyznačující se tím, že zdroje (8, 9,

10,

10 v nosném prostředí s v něm suspendovanými částicemi (3), se společným přijímačem (4) pro část rozptýleného světla vzniklého ve středové oblasti (2)_rozptýleného světla a s vyhodnocovacím zařízením (16), uspořádaným za přijímačem (4), s ovládacím zařízením (15) pro časový průběh pulzovaných světelných paprsků za sebou a přiřazení k příslušným signálům vysílaným přijímačem (4), vyznačující se tím, že je upraven úsek (13) trubky, v jehož ose je uspořádána 15 osa (5) přijímače (4), že úsek (13) trubky současně tvoří vedení pro proudící nosné prostředí s částicemi (3), že přijímač (4) je opatřen schránkou (6), v níž je uspořádán s odstupem od clony (7), přičemž zdroje (8, 9,10,11, 12) světla jsou rozmístěny na stěně úseku (13) trubky.

11, 12) světla jsou tvořeny laserovými diodami nebo světelnými diodami.