CZ307596A3 - Zařízení k měření rozptylu světla - Google Patents

Description

Zařízení k měření rozptylu světla na částicích

Oblast techniky

Vynález še týká zařízení k měřeni rozptylu světla na částicích suspendovaných v nosném prostředí, pro stanovení hustoty, velikosti nebo rozložení velikostí částic; podle přeďvýznakové části nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Měření rozptylu světla je vedle měření absorpce světla ob ecně známým způsobem, jak prokázat obsah částic suspendovaných ve vzduchu nebo v jiných plynech, avšak též i v kapalinách propouštějících světlo, jako je například voda, a jak stanovit hustotu, i velikost nebo rozložení velikostí těchto částic. Přitom se. světlo ze zdroje monochromatického nebo polychromátického světla směruje 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 tak zvané 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 zdie označuje jako středová oblast rozptýleného světla.

V japonském patentovém spise JP 4-260 197 A, uvedeném v časopise US: Patent Abstracts of Japan, díl P, svazek 17, č.48 (1993) P-1477, se popisuje zařízení, u něhož jsou pro zjištění velikosti (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 světla je 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 vytioďfročovacího zařízení š 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.problé- měch_ř které jsou spojeny se vznikem rozptýleného světla na vnitřní stěně skříně, a/nebo o přesnosti-měř ení,j ovlivňované takto vzniká jícím, rozptýleným svě.tlem, zde není zmínky.

Německý patentový spis DE 38 31 654 Al 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, zvy-: sujícímu se v průběhu doby, a která je přísisšně 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 Al 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 zařízení 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 jedinoho zdroje světla v podobě laseru, jehož světelný paprsek je kombinací čoček a clon směrován na středovou oblast rozptýleného světla. Středovou oblastí rozptýleného světla proudí příčně v úhlu.90 ⁰ 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 ďalších Čoček a clon přivádí do přijímače, který je vytvořen jako násobič sekundárních elektronů. Tímto zařízením je možno určit velikost částic suspendovaných v nosném prostředí. Zařízení pracuje v dopředném směru světelného paprsku, to jest přijímačem je zachycováno rozptýlené světlo, vyzařované v dopředném směru v poměrně malém úhlu k ose světelného paprsku. Intenzita rozptýleného světla, vznikajícího na částici, závisí na tomto úhlu. Zde hraje podstat- . nou 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 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^tíopředném směru je však kratší a širší než kužel rozptýleného světla u částic, jejichž průměr je podstatně menší než je 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 velikostí nebo různá rozložení velikostí částic více nebo méně použitelné. Přesnost měření není v mnoha případech dostačující.

Podstata vynálezu

Podnětem k vynálezu byl úkol, poskytnout způsob a zařízení, jímž je ožno stanovit hustotu, velikost a/nebo rozložení velikostí Částic suspendovaných v nosném prostředí, a to přes použití jednoduše vytvořených prvků s vysoSou 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.

Podle vynálezu se toho dosáhne zařízením s význaky uvedenými v patentovém nároku 1. Přitom 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 stře-£č dové 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 zařízením k zachycování rozptýleného svět-* la a tedy přijímačem v užším smyslu vynálezu může být například i vstupní plocha vodiče světla, který zachycené světlo odvádí do íotosenzoru upraveného vně skříně.

Protaženě vytvořená detekční komora je výhodně vytvoř řena 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, to jest čočky. Jakožto součást sestavy clon nejsou všakčočky ani nutné ani výhodné, poněvadž zbytečně zvyšují výrobní.náklady nového zařízení podle vynálezu.

Výhodná provedení zařízení podle vynálezu jsou popsána v podružných nárocích.

- 5 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 we stanoveném intervalu následujících pulzech, na oddělené či jednu společnou středovou oblast rozptýleného s;větla K tomu účelu mohou být u zařízení podle vynálezu použity jednoduše vytvořené zdroje světla, které jsou ekonomicky velmi výhodné a které se své strany nevyžadují kombinaci čoček s clonami. Těmto několika zdrojům světla respektive jejich světelným paprskům je výhodně přiřazen jen jediný přijímač, přičemž jé možno 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 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 velit 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 pokrýt celou oblast úhlů a zároveň vytvořit univerzální zařízení pro měření rozptýleného světla, které sdružuje výhody různých dosud známých individuálních zařízení pro měření rozptýleného světla, která měří bučí v určitých dopredných či určitých zpětných oblastech.

Obzvláště výhodné je, když světelné paprsky z různých . úhlů a/nebo o různých vlnových délkách jsou 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.

- 6 Časový sled pulzovaných světelných paprsků probíhá při společné středové oblasti rozptýleného světla s výhodou rychle v porovnání s:· rychlostí proudění 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.pro- . středí 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 vznikajícího ve středíové oblasti rozptýleného světla, t.j, úhel zorného pole přijímače zachycuje úzkou oblast prostorového úhlu 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. Zejména bývají instalovány zdroje, monochromatického světla, které vysílají pulzované světelné paprsky o různých vlnových délkách. I zde je možno pomocí ovládacího zařízení volit použití zdrojů světla, které jsou účelné pro ten který případ použití.

Jako zdroje světla přicházejí v úvahu zejména laserové diody nebo světelné diody. I kombinace obou 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

- 7 rozptýlené světlo jediného¹ zdrojé světla, vznikající ve středové oblasti rozptýleného světla, jednak v dopředném, jednak ve zpětném směru. Oba přijímače se dívají - ač nasměrovány vzájemně proti sobě - ye směru osy a tím taktéž i do černé d?íry. Bludné záření rozptýleného smetla a/nebo odražené světelné záření normálně nemůže ani u dvou přijímačů mít nepříznivý vliv na přesnost 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 obá 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 schématizováné uspořádání zdroje světla vůči přijímači v detekční komoře, na obr. 2 je znázorněno první schematizované vzájemné 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 jie znázorněno blokové schéma zapojení vyhodnocovacího zařízení vě 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.

- 8 Na obr. 1 je znázorněna skříň 2 ^ve tvaru trubky, jejíž stěny vymezují protaženě vytvořenou detekční komoru v radiálním směru ke středové ose detekční komory. Ve středové ose detekční komory se nachází středová oblast-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 2 rovnoběžně se středovou osou ve směru šipky 14.

Koaxiálně ke středové· ose detekční komory je upraven přijímač 4 tak, že jeho osa 5 směruje na středovou oblast 2 rozptýleného světla. Přijímač 4 je umístěn ve schránce S 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 2 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 přetínají 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^ctyřech 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 senzoru vždy stejný, právě ták jako úhel mezi světelnými paprsky.zdrojň 8 světla, které protínají zorné pole ve středových oblastech 2*.

Podle obr. 3 je v přiřazení k jedinému přijímači 4 u-praven, rozloženě po obvodu trubkovité skříně 2»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 rozptýlen ného světla kolmo k ose 5 přijímače 4 a k ose trubkovité skříně 2* 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 dopredného rozptýleného světla. To znamená, že. osa světelných paprsků, vysílaných zdroji 11 světlá na středovou oblasť-rozptýleného světla _v dopredném 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, muže; být pro každý úhel rozptýleného světla zvýšena tím, že se zvý_; ší počet zdrojů 8, 9 nebo 11 světla. Pro každý úhel respektive oblast úhlu je možno rotačně symetricky k ose 5 přijímače 4 upravit větší počet zdrojů světla bu<5 o stejné nebo o různé vlnové délce.

Skříň J., 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 obvodů 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, 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 přijímač 4.

K jednotlivým prvkům zařízení znázorněným na obr. 1 až 3 patří neznázorněné vyhodnocovací zařízení, které je zařazeno za

- 10 přijímač 4. V nejjednodušším případe, má-li se zařízením podle vynálezu sledovat neměnnost koncentrace'částic nebo rozložení jejich velikostí v nosném prostředí, například má-li se jej použit jako ohlašovatele 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 určitě kombinace zdrojů 8, 9, 11 světla. Může se i provádětměření rozptýleného světla, při němž jsou zapojeny jeft zdroje 8 světla. Alternativně se může provádět měření rozptýleného světla v dopředném směru, když jsou provozovány jen zdiroje 11 světla. Při měření rozptýleného'- světla ve zpětném směru se provozují jen zďroje 9 světla. Je možno zvolit a tak provozoval 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 se sice počet přijímačů 4 zdvojnásobil, avšak je možno počet zdrojů světla snížit, zejména tehdy, když má být upraveno vícero 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 odráženými skříní.

Na obr. 5 je na příkladu ohlašovače kouře znázorněno příslušné ovládací zařízení 15 jakož i podstatné Části vyhodnocovacího zařízení 16. Ovládací zařízení 15 vykazuje zdroj 1T proudu ; a s ním spojený automatický přepínač 18, který zahrnuje spínač 19, jímž se; alternativně zapojují zdroje 8 světla pro měření v úhlu 90 ^c nebo další zdroje 12 světla pro dopředně měření v úhlu 20 ⁰ přes . příslušná vedení 20 a 21. Přijímač 4 je vedením 22 spojen se zesilovačem 23, od něhož vede vedení 24 ďo automatického přepínače 25, který je součástí vyhodnocovacího zařízení 16. I automatický přepínač 25' zahrnuje spínač 26 pro zapojování přijímaných impulzů roz- 11 pfcýleného světla. Ohlašovač 28 mezních hodnot, připojený vedením 27, jě naladěn na dopředný rozptyl 90 °, Vědění 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 zďroji 8 popřípadě 12 světla, příslušným impulzům rozptýleného světla, přijatým přijímačem 4, V tomto příkladu provedení přepínají oba automatické přepínače 18 a 25 trvale sem a tam mezi zdroji 8 a 12 svět laj 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. Naprotitomu, když zareagují oba ohlašovače 28 a 30 mezních hodnot zároveň, je možno přes poplašné zařízení 33 zapojit j;iný poplašný signál, poněvadž z impulzů rozptýleného světla světelných paprsků ze zdrojů 12 světla je možno soudit na přítomnost částic větších průměrů, které mohou pocházet z jiného zdroje prachu, kte-i rý nevznikl následkem požáru. Tím je možno rozlišit různé zdroje prachu.

Obr. O znázorňuje použití zařízení podle vynálezu jakožto aerosolového fotometru pro zkoušení filtrů. V tomto případě jstxu . v kombinaci se zařízením podle obr. 1 upraveny pouze zdroje 11 světla, jejichž světelné paprsky jsou směrovány v.úhlu; 45 ⁰ na středovou oblast 2 rozptýleného světla. V příslušném relativním uspořádání jsou na skříni 1 vytvořeny světelné pasti 35. Ovládací zařízení 15 zahrnuje zdroj 1T proudu pro zdroje světla, do nichž se vedeními 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 parafinového oleje se známým rozložením velikostí částic a definovaným indexem lomu. Proto je úkolem fotometru pouze určit koncentraci aerosolu. K tomu 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 11 světla, rozumí se, že jejich počet je větší než dva a že zdroje 11 světla jsou upraveny rozloženě na obvodu trubkovité skříně 2· Vzhledem k vysoké intenzitě světla je 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, jíz lze bezpečně dokázat i nízkou; koncentraci aerosolu za zkoušeným filtrem.- Při zkoušce fil& tru 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, JO, 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 přijímačem 4. Ovládací zařízení 15 zahrnuje zdroj 1T proudu, multiplexer 41 a generátor 42 impulzů, které jsóu spolu jakož i se zdroji 8, 9, 10, 11, 12 světla spojeny vedeními, jak naznačeno. K vyhodnocovacímu zařízení 16 patří mikroprocesor 43 já-; kož i měnič 44 stříd avého/stejnosměrného napětí, který je spojen s přijímačem 4, Vedení 45 pro přenos dat spojuje multiplexer 41 s mikroprocesorem 43.

Tímto univerzálním zařízením pro měření rozptýleného světla je možno přijímat impulzy rozptýleného světla jak v ďopředném, 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 a části- 13 cemi 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 4-3 impulz,.jehož šířka určuje délku doby, po kterou jsou zapojeny zdroje 8, 9, 10, nebo 12 světla. Pomocí multiplexeru 41 vybírá mikroprocesor 43 ony zdroje světla, které mají být během trvání impulzu zapájeny. Momentánně zapojené zdroje světla osvětlují částice 3 nacházející se ve středové oblasti 2 rozptýleného světla, které světlo rozptylují. Impulzy rozptýléného světla jsou přijímačem 4 přeměněny v elektrické impulzy, jejichž šířka je určována délkou trvání zapojenízdrojů světla. Impulzy rozptýleného světla jsou zesilovány v zesilovači. Výška impulzů je mírou intenzity rozptýléného světla. Měnič 44 střístvého/stejnosměrného napětí dodává digitální hodnotu výšky impulzu do mikroprocesoru 43, který je vytvořen zároveň jako pamět. Tímto způsobem zapojuje mikroprocesor 43 během jedné doby trvání impulzu, zároveň všechy 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;zdřoje 8 světla. Při následném impulzu může následovat přepojení ze zdrojů 8 světla na. zdroje 9 světla/.přičemž se nejprve^;.'opět zapojí několik zdrojů 9 svitla 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 ďo paměti impulzy rozptýléného světla těch kterých zdrojů světla, které jsou uspořádány v příslušných úhlech. Vypočte po zpracování všech zdrojů světla velikost popřípadě rozložení velikostí částic pomocí theorie rozptýleného světla a výsledek oznámí. Pak se cykliclý sled může opakovat. Frekvence impulzů cyklického postupu je velmi vysoká v porovnání s dobou setrvání částic 3 ve středové oblasti 2 rozptýleného světla. To znamená, že od jedné částice 3 je možno získat a uložit do paměti velký počet impulzů rozptýléného světla.

Claims (8)

1. Zařízení k měření' rozptylu světla na částicích (3?) suspendovaných v nosném prostředí ke stanovení hustoty, velikosti nebo rozložení velikostí částic, í

s alespoň jedním zdrojem (8, 9, 10, 11, 12) světla, který směřuje . světelné paprsky na středovou oblast (

2) rozptýleného světla v nosném prostředí s částicemi (3) v něm suspendovanými, ss jedním přijímačem (4) pro část rozptýleného světla vznikajícího ve středové oblasti rozptýleného světla, a s- vyhodnocovacím zařízením, (16.) -zařazeným za přijímačem (4), přičemž je upravena protaženě vytvořená detekční komora, která je v radiálním směru ke své střední.ose ohraničena stěnou skříně (1), přičemž skříní 1) zároveň tvoří vedení proudícímu prostředí s- částicemi (3), přičemž zdroj popřípadě každý zdroj (8, 9, 10, 11, 12) světla je upraven na stěně skříně (1) a je nasměrován na střední/ osu ďětfekcn komory tak, že v prostoru kolem středníi osy detekční komory je vytvářena středová oblast, (2) rozptýleného světla, přičemž přijímač (4) je svou osou (5) upraven koaxiálně se střední osou detekční komory, přičemž přijímači (4) je přiřazena sestava clon (6,7) tak, že zorný úhel přijímače (4) nezahrnuje stěny skříně (1) obklopující středovou oblast (2) rozptýleného světla, nýbrž jen úzkou oblast kolem střední osy detekční komory, vyznačující se tím, že skříň (1) je tvořena úsekem (13) trubky a že sestava clon vykaz-u-jě protaženě vytvořenou schránku (6) přijímače (4), která zasahuje do detekční komory v úse ku (13) trubky, přičemž přijímač (4) je upraven na jednom konci schránky (6) přijímače (4) a clona (7) na jejím druhém konci.

- 17 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m , že sestava clon vykazuje několik clon (7), které jsou uspo-. řadány odděleně ve schránce (6) přijímače,

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vy znač u.j í c í se tím, že je upraveno několik zdrojů (8, 9, 10, 11, 12) světla, uspořádaných odděleně na stěně skříně (1). ~

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující s e. tím, žé jsou upravený alespoň dva zdroje (8, 9, 10, 12) světla v různých úhlech ke společné ose (5) detekční komory a přijímače (4)

5. Zařízení podle nároku 4, v y z h a č u j í c í se t í in , že zdroje (8, 9, 10, 12) světla jsou uspořádány tak, že přijímač (4) zachytí jak dopředný rozptyl, tak i zpětný rozptyl na Částicích (3).

6. Zařízení podle nároků 3 až 5, .vy z na č u j x c í, se t í m , že alespoň dva zdroje (8, 9, 10, 11, 12) světla jsou nasměrovány na společnou středovou oblast (2) rozptýleného světla.

T. Zařízení podle nároků 1 až O, vyznačující se t í m , že jsou upraveny alespoň dva zdroje (8, 9, 10, 11, 12) monochromatického světla, které vysílají světelné paprsky o různých vlnových délkách. ;

8. Zařízení podle nároků 4 až T, v y z n á č u jí c í se tím, že zdroje {8, 9, 10, 11, 12) světla vysílají pulzované světelné paprsky a že je upraveno ovládací zařízení (15) pro časový průběh pulzovaných světelných paprsků po sobě a pro přiřazení k příslušným signálům přijímače (4).

9, Zařízení podle nároků 1 až 8, v y z n a č u j í c í se tím, žejako zdrojů (8, 9, 10, 11, 12) světla se použije laserových diod nebo světelných diod.