DE2825752C2 - Gerät zur Messung der Größe und Menge von Teilchen in strömenden Medien - Google Patents

Description

Zur Veränderung der Helligkeit des Lichts ist der

Stab 6 beweglich angebracht, damit er in den Strahl der

Lichtquelle 2 gelangen kann. Zu diesem Zweck ist er mit dem Anker 7 eines Elektromagneten 8 verbunden, der

Die Erfindung bezieht ' h auf ein Gerät zur Messung 50 von einem autonomen Generator 9 gespeist wird. Der der Größe und Menge von Teilchen in strömenden Me- Stab 6 ist so angebracht, daß er während seiner Bewedien der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege- gung periodisch in den Lichtstrahl der Lichtquelle 2 gebenen,ausderUS-PS36 14 231 bekannten Art. langt und dabei einen Teil des Lichts dieses Strahls in

Bei dem bekannten Gerät kann die Eichung nur vor Richtung der lichtempfindlichen Vorrichtung 4 streut. Meßbeginn erfolgen, wobei das Gerät vom Bedienungs- 55 Der Wandler 4 formt das auf ihn fallende Licht in personal eingerichtet wird, was die Benutzung des Ge- elektrische Impulse um. Als Wandler 4 kann eine belieräts erschwert. Außerdem können bei dem bekannten bige lichtempfindliche Vorrichtung verwendet werden, Gerät während der Messung auftretende Änderungen, z. B. ein Sekundärelektronenvervielfacher. Der Ausbeispielsweise Spannungsschwankungen der Span- gang des lichtelektrischen Wandlers 4 ist an den Einnungsquelle, nicht mehr berücksichtigt werden, was zu 60 gang eines flC-Gliedes 10 zur Umformung der Auserheblichen, während der Messung auch noch veränder- gangsimpulse des Wandlers 4 in eine Gleichspannung liehen Fehlern führt und an die Signaleingänge von Schwellenwertvorrich-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die tungen 11 über einen Teiler 12 angeschlossen, der die Bedienung des Geräts zu vereinfachen und während der Ausgangsimpulse des Wandlers 4 in Abhängigkeit von Messung infolge von Änderungen der Randbedingun- 65 der Größe der Teilchen im Luftstrom nach den entspregen eintretende Fehler zu vermeiden. chenden Schwellenwertvorrichtungen 11 sortiert.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem gattungsge- Der Ausgang des /?C-Gliedes 10 ist an die Bezugs-

mäßen Gerät erfindungsgemäß durch die kennzeich- werteingänge der Schwellenwertvorrichtungen 11 an-

geschlossen.

Das ÄC-Glied 10 besteht aus einem Widerstand 13. einer Diode 14 und einem Kondensator 15. Seine Zeitkonstante ist wesentlich größer gewählt als die Dauer eines Impulses, der am Ausgang des Wandlers 4 durch das Licht entsteht, das von den Teilchen im Luftstrom gestreut wird, jedoch kleiner als die Dtjer eines Impulses, der am Ausgang des Wandlers 4 durch das Licht entsteht, das von dem ein Standardteilchen imitierenden Stab 6 gestreut wird. Die Impulse vom Ausgang <ier Schwellenwertvorrichtungen 11 werden den Eingängen von Zählern 16 mit Indikatoren für die Zählung und Indikation der Anzahl der Impulse zugeführt, die der Menge der Teilchen in dem zu untersuchenden Strom, getrennt je nach Größengruppe, entspricht

Als ein ein Standardteilchen imitierendes Vergleichselement kann auch ein Lichtleitkanal 17 (F i g. 2) verwendet werden, der ein Spiegelsystem 17a und einen in diesem Kanal angeordneten Strahlunterbrecher enthält Als Unterbrecher wird hier ein Stab 6a verwendet der mit dem Anker 7 des Elektromagneten 8 verbunden ist. Ein Teil des von der Lichtquelle 2 (F i g. 1) ausgehenden Lichtstrahls wird durch eine Blende 18 ausgeblendet.

Als ein ein Standardteilchen imitierendes Element kann auch ein Lichtleitkanal 19 (F i g. 3) benutzt werden, der ein System aus Prismen 20 und einen in diesem Kanal angeordneten Lichtunterbrecher 21 enthält, der von einem autonomen Antrieb 22 angetrieben wird. Als Unterbrecher kann ein Lichtunterbrecher verwendet werden. Ein Teil des von der Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtstrahls wird durch eine Blende 23 ausgeblendet.

Der in Fig.4 abgebildete Lichtleitkanal 19 besteht aus zwei hintereinander gelegenen Lichtschleusen 24 und 25, zwischen denen ein dem des Kanals 19 der F i g. 3 analoger Lichtunterbrecher 21 montiert ist. Ein Teil des Lichtes wird durch eine Blende 23 (F i g. 4) ausgeblendet

Das Gerät zum Messen der Größe und Menge von Teilchen in strömenden Medien funktioniert folgendermaßen.

Die Lichtquelle 2 (Fig. 1) erzeugt in der Kammer 1 mit Hilfe des Linsensystems 3 einen scharf begrenzten dünnen Lichtstrahl. Der zu untersuchende Luftstrom mit den darin enthaltenen Teilchen wird über eine senkrecht zur Zeichenebene gelegene Düse in den Lichtstrahl gelenkt. Wenn ein Teilchen in den Strahl gerät, streut es einen Teil des Lichts dieses Strahls in alle Richtungen. Ein Teil des von dem Teilchen gestreuten Lichts gelangt in den von dem Linsensystem 5 geformten Auftreffstrahl des Wandlers 4. Das auf den Wandler 4 fallende Licht wird in elektrische Impulse umgeformt. Die Amplitude dieser Impulse hängt von der Helligkeit des von dem Teilchen gestreuten Lichts ab. Die Impulse werden vom Ausgang des Wandlers 4 über den Teiler 12 auf die Signaleingänge der Schwellenwertvorrichiungen 11 übertragen, die für die Dauer des Impulses erregt werden. Die Anzahl der erregten Schwellenwertvorrichtungen hängt von der Amplitude des Impulses und folglich von der Größe des den Impuls hervorrufenden Teilchens ab.

Der Impuls von der durch die Impulsamplitude am höchsten erregten Schwellenwertvorrichtung wird auf den Eingang des entsprechenden Zählers 16 mit den Indikatoren für die Zählung und Indikation der Anzahl der Teilchen übertragen, deren Abmessungen den Grenzen des gegebenen Kanals entsprechen. Auf diese Weise wird die Größe eines Teilchens nach der Amplitude des Impulses am Ausgang des Wandlers 4 bestimmt Die Amplitude des Impulses am Ausgang des Wandlers 4 wird durch die Größe des Teilchens festgelegt und hängt von einer Reihe Faktoren ab wie Helligkeit der Lichtquelle, Umformkoeffizient des Wandlers 4, Empfindlichkeit der Schwellenwertvorrichtungen II u.a.

Zur Verhinderung des Einflusses dieser Faktoren wird die Größe eines Teilchens durch Vergleich des von ihm gestreuten Lichts mit dem Licht gemessen, das das

ίο Vergleichselement aussendet Zur Erzeugung des Lichts, das ein Standardteilchen imitiert, wird der Stab 6 periodisch in den von der Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtstrahl gebracht Die reflektierende Oberfläche und die Eindringtiefe des Stabes 6 in den Strahl sind so festgelegt daß eine konstante Intensität des von ihm gestreuten Lichts gewährleistet wird. Die Bewegung des Stabes 6 geschieht durch den vom autonomen Generator 9 gespeisten Elektromagneten 8. Die Schwingperiode des Generators 9 ist so gewählt, daß die Dauer eines am Ausgang des Wandlers 4 von dem durch den Stab 6 gestreuten Licht entstehenden Impulses wesentlich größer ist als die Dauer eines durch ein Teilchen hervorgerufenen Impulses. Alle Impulse gelangen vom Ausgang der lichtempfindlichen Vorrichtung 4 zum ÄC-Glied 10 zur Umformung der Ausgangsimpulse des Wandlers 4 in eine Gleichspannung.

Da die Dauer der von den Teilchen im Strom hervorgerufenen Impulse wesentlich kleiner ist als die Zeitkonstante der Integrationskette des ÄC-Gliedes 10 und die Anzahl Impulse mit großen Amplituden hervorrufender Teilchen verschwindend gering ist, haben die von den Teilchen im Strom hervorgerufenen Impulse praktisch keinen Einfluß auf die Ausgangsgleichspannung am Ausgang des /?C-Gliedes 10. Die Dauer des vom Stab 6 erzeugten Impulses ist vollkommen ausreichend für das Aufladen des Kondensators 15 bis zur vollen Amplitude dieses Impulses. Im Ergebnis entsteht am Ausgang des ÄC-Gliedes 10 eine Gleichspannung, deren Niveau der Amplitude des von dem ein Standardteilchen imitierenden Vergleichselement erzeugten Impulses gleicht Die Gleichspannung wird vom Ausgang des /?C-Gliedes 10 auf die Bezugseingänge der Schwellenwertvorrichtungen 11 übertragen. In erregten Zustand wird nur die Schwellenwertvorrichtung 11 versetzt, an deren Signaleingang ein Impuls gelangt, dessen Amplitude das Niveau der Gleichspannung an ihrem Bezugseingang übersteigt. Bei Veränderung der Helligkeit der Lichtquelle 2, des Umformkoeffizienten des Wandlers 4 und anderer die Amplitude der von den Teilchen im Strom erzeugten Impulse beeinflussenden Faktoren verändert sich folglich die Amplitude der Impulse von den Teilchen im Strom und das N. ;au der Gleichspannung von dem ein Standardteilchen imitierenden Vergleichselement ebenfalls proportional. Auf diese Weise wird die Größe der Teilchen im Strom durch Vergleich mit der Größe des Standardteilchens während des Meßvorganges bestimmt, was die Meßgenauigkeit des Geräts wesentlich verbessert.

Bei Benutzung eines Lichtleitkanals 17 (F i g. 2) als ein Standardteilchen imitierendes Vergleichselement, der einen Teil des Lichtstrahls von der Lichtquelle 2 zum Wandler 4 leitet, wird das ein Standardteilchen imitierende Licht folgendermaßen erzeugt.

Der vom Linsensystem 3 erzeugte Lichtstrahl läuft von der Quelle 2 durch die Blende 18 und fällt auf das aus zwei Spieg :ln 17a bestehende Spiegelsystem.

Infolge der Brechung des Lichts in den Spiegeln 17a wird ein Teil des durch die Blende 18 fallenden Strahls

auf den Wandler 4 gelenkt. Auf dem Weg der Brechung des Strahls zwischen den Spiegeln 17a befindet sich der Stab 6a, der den Strahl periodisch unterbricht. Im übrigen funktioniert das Gerät analog wie bei Benutzung des Stabes 6 (F i g. 1) als ein Standardteilchen imitierendes Vergleichselement.

Bei Benutzung von biegsamen Lichtschleusen 24 und 25 (F i g. 4) zur Bildung eines Lichtleitkanals 19 ist der Bildungsprozeß des ein Standardteilchen imitierenden Lichts analog der Benutzung von Spiegeln 17a und eines Systems aus Prismen 20 in den Lichtleitkanälen 17 bzw. 19. Als Unterbrecher 21 wird die Hälfte einer Scheibe benutzt, die durch einen autonomen Antrieb 22 in Drehung versetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

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Claims (3)

1 - 2 ......· nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Patentansprüche: ' Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird während des gesamten Meßvorganges das Bezugsnormal immer wie-

1. Gerät zur Messung der Größe und Menge von der in den Lichtstrahl zwischen Lichtquelle und licht-Teilchen in strömenden Medien. 5 elektrischem Wandler gebracht, so daß veränderliche

Randbedingungen, beispielsweise Spannungsschwan-

— bei dem ein von einer Lichtquelle (2) auf einen kungen, keinen Einfluß auf die Meßgenäuigkeit die Stalichtelektrischen Wandler (4) gerichteter Licht- bilität und die Reproduzierbarkeit der Messung haben, strahl den Strom des Mediums kreuzt. Bevorzugte Ausgestaltungen Und Weiterbildungen

— mit dem lichtelektrischen Wandler (4) nachge- 10 des erfindungsgemäßen Geräts sind Gegenstand der schalteten Schwellenwertvorrichtungen (11) Patentansprüche 2 und 3.

mit entsprechend den interessierenden Teil- Im folgenden werden die in der Zeichnung dargestell-

chenbereichen eingestellten Schwellenwerten ten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ge-

und an die Schwellenwertvorrichtungen (11) an- räts erläutert Es zeigt geschlossenen Zählern (16), 15 F i g. 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau einer er-

— mit einem am Weg des Lichtstrahls angeordne- sten Ausführungsform eines Geräts zur Messung der ten, ein Standardteilchen imitierenden, zur Er- Größe und Menge von Teilchen in strömenden Medien zeugung von Eichimpulsen periodisch in den mit einem Vergleichselement in Form eines Stabes, ζ. Τ Lichtstrahl bringbaren Vergleichselement (6, im Längsschnitt,

6a, 17,19), 20 F i g. 2 eine Kammer mit einem darin untergebrach

ten Spiegelsystem,

dadurch gekennzeichnet, Fig.3 schematisch den prinzipiellen Aufbau einer

weiteren Ausführungsform des Geräts zur Messung der

— daß der Antrieb (8, 22) des Vergleichselements Größe und Menge von Teilchen in strömenden Medien (6,6a, 17,19) während der Messung eingeschal- 25 mit einem Vergleichselement in Form eines Strahluntertet ist, und breehers in einem System von Prismen und

— daß zwischen den Ausgang des lichtelektrischen F ig. 4 eine Kammer mit darin untergebrachten Wandlers (4) und Bezugswerteingänge der Lichtschleusen.

Schwellenwertvorrichtungen (11) ein ÄC-Glied Als Beispiel wird ein Gerät zur Messung des Verun-

(10) geschaltet ist, dessen Zeitkonstante wesent- 30 reinigungsgrades von Luft beschrieben. Das Gerät entlich größer ist als die Dauer der von den Teil- hält eine abgedunkelte Kammer 1 (Fig. 1), in der als chen im Strom hervorgerufenen Impulse, wobei Lichtquelle eine Lampe 2 und ein einen Lichtstrahl fordie Eichimpulse wesentlich länger sind als die mendes Linsensystem 3 untergebracht sind. In dieser durch die Teilchen hervorgerufenen Impulse. Kammer 1 ist weiter ein lichtelektrischer Wandler 4

35 installiert, dessen Auftreffstrahl von einem Linsensy-

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- stern 5 geformt wird und senkrecht zu dem von der net, daß das Vergleichselement (6) aus einem mit Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtstrahl gerichtet ist. dem Anker (7) eines Elektromagneten (8) verbünde- Zur Einführung der zu analysierenden Luft in die nen Stab (6) besteht. Kammer 1 dient eine nicht dargestellte Düse, die so

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 40 montiert ist, daß der Luftstrom zur Kreuzungsstelle der net, daß das Vergleichselement aus einem Lichtleit- beiden Lichtstrahlen gerichtet ist. Als ein Standardteilkanal (17,19) besteht, in dem ein Teil des zum Wand- chen imitierendes Vergleichselement dient ein Stab 6, ler (4) übertragenen Lichts abgelenkt ist und in dem der während des Meßvorganges die Helligkeit des auf ein angetriebener Unterbrecher (6a, 21) angeordnet die lichtempfindliche Vorrichtung 4 fallenden Lichtes ist. 45 ändert.