DE2849892B2

DE2849892B2 - Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen

Info

Publication number: DE2849892B2
Application number: DE2849892A
Authority: DE
Inventors: Viktor Alekseevitsch Berber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-24
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1980-07-31
Also published as: US4247783A; ES475917A1; IT7841692A0; SU873041A1; SE428838B; GB2013329A; JPS54104895A; SE7813373L; DE2849892C3; GB2013329B; AU4165078A; FR2415296A1; AU521442B2; DE2849892A1; CH637768A5; DD142094A1; FR2415296B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen, wie es verwendet wird zur Untersuchung der Luftverstaubung und der dispersen Zusammensetzung von in der Luft zerstäubten Aerosolen und Pulvern. Dabei wird die Größe jedes Teilchens ermittelt.

Bei der vorliegenden F.rfindung wird ausgegangen von einem aus dem Aufsatz »Lichtelektrischer Teilchenzähler A3-5« in »Elektronika SV4«, 1970, Nr. 10, S. 92 bekannten Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen, bestehend aus einer Kammer mit einer Ein- und einer Auslaßleitung für den Aerosolstrom, einer Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines konvergierenden Lichtstrahls sowie einem Fotoempfänger, die derart angeordnet sind, daß sich ihre optischen Achsen und die Achse des Aerosolstromes unter einem rechten Winkel in der Kammer schneiden, einem Kanal zur Übertragung eines Teils des Lichtstrahls auf den Fotoempfänger, sowie einem in dem Kanal angeordneten und aus einer Blende und einem mechanisch betätigbaren Verschluß bestehenden Former geeichter Lichtimpulse.

Bei dieser bekannten Ausbildung besteht der mechanische Verschluß aus einer Scheibe mit einem Spalt und einem in einem Gehäuse mit der Lichtleitung untergebrachten Rotationsantrieb. Die Blende ist am Eingang der Lichtleitung angeordnet.

Die große Länge und komplizierte Konstruktion des Kanals zur Übertragung eines Teils des Lichtstrahls von der Beleuchtungseinrichtung auf den Fotoempfänger hat eine ungenügende Steifigkeit desselben und damit eine Unstabilität der Amplitude der geeichten Lichtimpulse zur Folge. Darüber hinaus erschwert der Rotationsantrieb die Synchronisierung der geeichten Lichtimpulse mit den elektrischen Steuerimpulsen, die in dem elektronischen Teil des Geräts erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen zu schaffen, bei dem eine stabile Amplitude der geeichten Lichiimpuise erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kanal zur Übertragung eines Teils des Lichtstrahls der Beleuchtungseinrichtung auf den Fotoempfänger zwei im Innern der Kammer jeweils im Wege des Lichtstrahls in den optischen Achsen der Beleuchtungseinrichtung und des Fotoempfängers hinter deren Schnittpunkt angeordnete Spiegel enthält und die Blende und Verschluß zwischen den Spiegeln ίο angeordnet sind.

Das erfindungsgemäß Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen gestattet es, die Stabilität der geeichten Lichtimpulse und somit die Genauigkeit der Messung der dispersen Zusammensetzung der Aerosole zu erhöhen. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit erhöht und die Fertigung einfacher.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 — das Schema eines lichtelektrischen Wandlers zur Umformung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen in elektrische Impulse im Längsschnitt;
F i g. 2 - den Schnitt nach H-II.

Der lichtelektrische Wandler zur Umformung der Größe VDn i.-i einem Gasstrom enthaltenen Teilchen in elektrische Impulse enthält eine Kammer 1 (Fig. 1) mit einer Einrichtung zur Ein- und Ausleitung des H) Aerosolstromes. F i g. 1 zeigt den Austrittsstutzen 2 der Einrichtung zur Ein- und Ausleitung des Aerosolstromes. Mit der Kammer 1 ist optisch ein Beleuchter 3, der einen konvergierenden Lichtstrom zur Beleuchtung des Aerosolstromes erzeugt, und ein Fotoempfänger 4 verbunden. Die Kammer 1 schützt den eingeführten Aerosolstrom und den Fotoempfänger 4 gegen äußere Lichtquellen. Der Beleuchter 3 und der Fotoempfänger 4 sind gegenüber der Kammer 1 derart angeordnet, daß deren optische Achsen sich mit der Achse des «ο Aerosolstromes unter einem rechten Winkel in der Kammer 1 schneiden. Der Beleuchter 3 hat ein Gehäuse 5, in dem hintereinander im Wege des Lichtstromes eine Lichtquelle 6, eine erste Sammellinse 7, eine Blende 8 und eine zweite Sammellinse 9 untergebracht sind. Der Beleuchter 3 kann auch als Lichtquelle 6 mit einem Reflektor und einer Blende als beliebiges System, das einen konvergierenden Lichtstrom formiert, ausgeführt sein. Der Fotoempfänger 4 enthält ein Gehäuse 10, in dem hintereinander im Wege des Lichtstromes eine Sammellinse 11, eine Blende 12 und ein Fotoelement 13 angeordnet sind. Der Fotoempfänger 4 kann auch als Linsensystem mit einer Blende und einem beliebigen lichtempfindlichen Element, beispielsweise einem Fotoelektronenvervielfacher, einer Fotodiode, einem Fotowiderstand usw. ausgeführt sein. Der Fotoempfänger 4 ist für die Umwandlung der Lichtimpulse von jedem in dem Gasstrom enthaltenen Teilchen in elektrische Impulse bestimmt. Im Innern der Kammer 1 enthält der Kanal zur Übertragung eines Teils des Lichtstromes von (Ό dem Beleuchter 3 auf den Fotoempfänger zwei Spiegel 14 und 15. Der Spiegel 14 liegt im Wege des Lichtstromes in der optischen Achse des Beleuchters 3 und Spiegel 15 — im Wege des Lichtstromes in der optischen Achse des Fotoempfängers 4, wobei beide Spiegel 14 und 15 in den entsprechenden optischen Achsen hinter dem Schnittpunkt derselben angeordnet sind. Der Former für geeichte Lichtimpulse ist im Kanal zur Übertragung eines Teiis des Lichtstromes unterge-

ten Impulsen bestimmten Frequenz und Dauer formiert

Der Durchmesser des Spiegels 14 wird derart gewählt, daß der von diesem reflektierte Lirhtstrom die Blende 16 ganz auleuchtet, während der Spiegel 15 einen etwas größeren Durchmsser als der Querschnitt des von der Blende 16 abgetrennten Lichtstromes hat.

Die Amplitude der geeichten Lichtimpulse wird durch den Durchmesser der Öffnung der Blende 16 bestimmt. Der Weg der Stange 17 wird derart gewählt daß in der einen Endsiellung derselben die Blende 16 ganz to geschlossen und in der anderen Endstellung ganz offen ist.

Bei geschlossener Blende 16 findet eine Registrierung und Messung der Teilchengröße statt, was dem Meßbetrieb entspricht, während bei offener Blende auf den Eingang des Fotoempfängers 4 der vorgegebene Teil des Lichtstromes vom Beleuchter 3 gegeben wird, was dem Eichbetrieb entspricht. Hierbei geschieht in den elektronischen Einheiten der Einrichtung zur Analyse der dispersen Zusammensetzung der Aerosole eine Abtrennung der geeichten Lichtimpulse von den elektrischen Impulse, so daß für diese Zeit die Registrierung und Messung der Teilchengröße aussetzt.

Die Steuerung des Antriebs 18 für die hin- und hergehende Bewegung erfolgt von einem Impulsspannungsgenerator, der auf die Arbeit der elektronischen Einheiten synchronisiert. Die Frequenz, AmplituJe und Dauer der geeichten Lichtimpulse werden ausgehend von der Bedingung berechnet, daß deren Voltsekundenfläche wesentlich die gesamte Voltsekundenfläche alier während der Meßzeit registrierten Teilchen übersteigt.

Möglich ist auch eine andere Betriebsart des lichtelektrischen Wandlers, wo die Eichung der Empfindlichkeit vor der Messung vorgenommen wird. Hierbei wird in den elektronischen Einheiten der Ji Einrichtung zur Analyse der dispersen Zusammensetzung ein elektrischer Impuls erzeugt, der einen geeichten Lichtimpuls vor dem Beginn der Messung formiert. Das dem geeichten Lichtimpuls proportionale elektrische Eichsignal vom Ausgang des lichtelektrisehen Wandlers gelangt zu den elektronischen Einheiten der Einrichtung zur Analyse der dispersen Zusammensetzung des Aerosols, in welchen er für die gesamte Meßzeit gespeichert wird.

bracht und besteht aus einer Blende 16 und einem mechanischen Verschluß, der als Stange 17 mit einem Antrieb 18 für die hin- und hergehende Bewegung ausgeführt ist Die Stange 17 ist von zylindrischer Form, sie kann aber als Leiste, Platte usw. ausgeführt sein. Die Blende 16 ist zwischen den Spiegeln 14 und 15 angeordnet und dient zur Abtrennung des von dem Spiegel 14 reflektierten Lichtstromes des Beleuchters 3. Die Stange 17 ist in die Kammer 1 eingeführt und vor der Blende 16 im Wege des von dem Spiegel 14 reflektierten Lichtstromes angeordnet, sie kann jedoch auch hinter der Blende {6 angeordnet sein.

Die Einrichtung zur Ein- und Ausleitung des Aerosolstromes hat außer dem Austrittsstutzen 2 eine konische Düse 19 (Fig.2), die den Aerosolstrom formiert. Die Einleiteeinrichtung kann als Kapillare bzw. als anderes System zur Formierung des Aerosolstromes ausgeführt sein.

Der lichtelektrische Wandler zur Umformung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen in elektrische Impulse (F ig. 1) funktioniert wie folgt.

Der von der Lichtquelle 6 ausgehende Lichtstrom wird von der Linse 7 in der Ebene der Öffnung der Blende 8 gesammelt. Der von Blende 8 durchgelassene Lichtstrom wird von der Linse 9 im Innern der Kammer 1 gesammelt und beleuchtet den Aerosolstrom, der über die konische Düse 19 der Aerosoleinleiteinrichtung eingeführt wird. Das durch die einzelnen in den konvergierenden Lichtstrom des Beleuchters 3 geratenen Teilchen im Aerosolstrom zerstreute Licht wird von der Linse 11 in der Ebene der Öffnung der Blende 12 gesammelt. Der von der Blende 12 durchgelassene Lichtstrom gelangt zum Fotoelement 13, das diesen in elektrische Impulse umsetzt. Der von dem Beleuchter 3 kommende Lichtstrom wird von dem Spiegel 14 reflektiert und gelangt über die Blende zum Spiegel 15, der diesen zum Fotoempfänger 4 len kt.

Die Blende 16 trennt einen vorgegebenen Teil des von dem Beleuchter ausgehenden Lichtstromes ab, während die Stange 17 mit dem Antrieb 18 für die Hin- und Herbewegung geeichte Lichtimpulse mit einer durch die in den elektronischen Einheiten der Einrichtung zur Untersuchung der dispersen Zusammensetzung der Aerosole (nicht mitgezeichnet) erzeug-

Hhrzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gerät zur elektrooptischen Erfassung der Größe von in einem Gasstrom enthaltenen Teilchen, bestehend aus einer Kammer mit einer Ein- und einer Auslaßleitung für den Aerosolstrom, einer Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines konvergierenden Lichtstrahls sowie einem Fotoempfänger, die derart angeordnet sind, daß sich ihre optischen Achsen und die Achse des Aerosolstromes unter einem rechten Winkel in der Kammer· schneiden, einem Kanal zur Übertragung eines Teils des Lichtstrahls auf den Fotoempfänger, sowie einem in dem Kanal angeordneten und aus einer Blende und einem mechanisch betätigbaren Verschluß bestehenden Former geeichter Lichtimoulse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwei im Innern der Kammer (I) jeweils im Wege des Lichtstrahls in den optischen Achsen der Beleuchtungseinrichtung (3) und des Fotoempfängers (4) hinter deren Schnittpunkt angeordnete Spiegel (14, 15) enthält und die Blende (16) und der Verschluß (17) zwischen den Spiegeln (14,15) angeordnet sind.