KR100329546B1 - 입자에있어빛의산란을측정하는장치 - Google Patents

Abstract

장치는 입자의 밀도, 크기 혹은 크기분배를 조사하기 위해 빛산란 측정을 위해서 캐리어 매체안에 부유해 있는 입자에서 빛의 산란을 측정하기위해 발표되어 있다. 장치는 부유해 있는 입자(3)을 안에 가지고 있는 캐리어 매체안의 산란광 센터(2)에 광선을 향하게하는 적어도 하나의 광원(8, 9, 10, 11, 12)과 산란광 센터내 생기는 산란광의 일부를 수신하기 위한 수신기(4)와 수신기(4) 뒤에 배치되어 있는 평가장치를 갖는다. 본 발명은 펼쳐져 형성되었는 검출챔버가 설치되어 있고, 상기 검출챔버는 그 중심축에 대해 방사 방향에서 케이스(1)의 벽에 의해 제한되어지고, 이때 케이스(1)은 동시에 입자(3)을 가지고 관류하는 캐리어 매체를 위한 라인으로도 작용한다. 각 광원 및 광원들(8)은 케이스의 벽(13)에 배치되어서 검출챔버의 중심축를 향해 있어서, 산란광 센터(2)가 검출챔버의 중심축 둘레 범위안에 형성되어있다. 수신기(4)는 검출챔버의 중심축에 대해 동축이다. 산란광 센터(2)를 둘러싸는 케이스(1)의 벽이 수신기(4)의 시계 각도에서 배제되는 방식으로 디자인되어있는 다이어프램 시스템(6, 7)은 센서와 관련되어있다.

Description

입자의 밀도, 입경 또는 입경분포의 측정장치 {APPARATUS FOR DETERMINING THE DENSITY, SIZE OR SIZE DISTRIBUTION OF PARTICLES}

종래 공기 또는 기타 다른 기체 또는 물과 같은 투명액체내의 현탁입자를 검출하고 이들 입자의 밀도, 입경 또는 입경분포를 측정하기 위한 방법으로서 광흡수량을 측정하는 방법 이외에 광산란을 측정하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법에 있어서는 단색 또는 다색 광원으로부터의 광선이 담체를 향하여 조사(照射)된다. 광선은 담체내에 현탁된 입자에 부딪쳤다가 광트랩에 흡수된다. 만약 광선이 입자에 부딪치는 경우 입자는 광선의 일부를 그 본래의 방향으로부터 편향되게 하여 산란광을 만들어낸다. 감광형의 수광기가 이러한 산란광의 강도를 측정한다. 광원으로부터의 광선과 수광기의 시야가 만나는 교차영역이 산란광중심으로 불린다.

미국의 정기간행물인 일본특허초록집 Section P, Vol 17/No.48(1993) P-1477에 소개된 일본특허문헌 4-260 197 A는 담체내에 현탁된 입자의 크기(입자의 직경)을 측정하기 위하여 시간적으로 차이를 두어 맥동하는 광선들을 두 광원으로부터 공통의 산란광중심으로 향하게 하는 장치를 보이고 있다. 하나의 수광기가 양측 광원에 대하여 사용되고 있으며 수광기의 축선이 산란광중심을 향한다. 두 광원은 수광기의 축선에 대하여 이들이 상이한 각도로 이들의 광선을 조사할 수 있도록 배치될 수 있다.

두 광원은 수광기가 전방의 산란광을 수광토록 배치된다. 하나의 수광기에 의하여 공급된 신호는 맥동광선사이의 시간을 측정하기 위하여 제어장치를 갖는 평가장치에 공급된다.

이러한 특허문헌에서는 장치가 대기에 개방되어 있는지 또는 그렇게 되어야 하는지 또는 담체가 유동하는 방법 또는 담체가 안내되는 방법에 대하여서는 언급이 없다. 아울러, 이러한 장치는 특수한 하우징이 제공되는 방법에 대하여 기술한 바 없어 하우징의 내벽에서 산란된 광선의 발생에 관련된 문제점이나 이러한 문제점에 의하여 영향을 받게 되는 측정의 정밀성에 대한 것이 언급이 없다.

독일특허문헌인 DE 38 31 654 A1에는 광흡수성이 강력한 광흡수측정챔버를 갖는 광학적인 연기경보장치를 보이고 있다. 적은 노력을 들여 측정챔버의 오염에 의하여 발생된 산란광이 의사경보를 발하게 되는 것을 방지하고자 하였다. 이를 위하여, 제2수광기가 하우징형의 측정챔버에 부가적으로 사용되었으며 이러한 제2수광기의 시야는 광원의 하나에 의하여 조사되는 측정챔버의 한 표면영역을 향하게 되어 있다. 이러한 제2수광기에 의하여 시간에 따라서 증가하는 하우징의 오염정도에 일치하고 측정의 정밀성에 반하는 하우징에서의 산란광배경변화에 대한 부작용을 제거하기 위하여 제어회로에서 적당히 고려되는 비교값이 결정된다.

또한 독일특허문헌인 DE 33 34 545 A1은 수광기의 축선에 대하여 대칭이 되게 배열되고 수광기의 축선에 대하여 예각으로 광선을 방사하므로서 산란광이 역광의 형태로 수광되는 두개의 광원을 갖는 광학적인 연기경보장치를 보이고 있다. 이들 두 광원과 수광기는 광원으로부터의 광선이 통과할 수 있는 두개의 개방공을 갖는 하우징내에 수용되어 다수의 조리개를 사용하지 않고도 표류하는 반사산란광의 문제점이 해소된다. 또한 입자가 현탁된 담체는 개방공의 하나를 통하여 하우징에 공급될 수 있다.

또한, Batellebericht 1969, page 23-29에 공표된 Bol, Roth 및 Wurzbacher의 "산란광 측정을 통한 콜로이드성 공기 및 폐수의 오염파악 및 조사"라는 문헌에 다른 장치들이 기술되어 있다. 여기에서는 레이저 형태의 단일광원이 사용되었으며 그 광선이 렌즈와 조리개의 조합을 통하여 광산란중심을 향하여 조사된다. 입자가 포함되어 있는 담체가 산란광중심을 통하여 90°로 유동한다. 광선이 광트랩에 포착된다. 편향거울과 다른 렌즈 및 조리개를 통하여 광산란중심에서 입자에 의하여 산란된 광선은 2차 전자배율기로서 구성된 수광기로 보내어진다. 이러한 공지의 장치에 의하여 담체에 현탁된 입자의 크기가 측정된다. 장치는 광선의 전진방향, 즉 정방향에서 작동한다. 즉 광측에 대하여 비교적 작은 각도로 정방향으로 방사되는 산란광이 수광기에 의하여 수광된다. 입자에 의하여 산란된 광선의 강도는 각도에 따라 달라질 수 있다. 여기에서, 입자의 크기, 즉 입경은 중요한 인수이다. 광선의 파장보다 현저히 큰 입자의 경우에 있어서, 거의 모든 산란광이 정방향으로 방사된다. 실제로 역산란은 이루어지지 않는다. 최대강도는 광선의 정방향에 대하여 산란광의 비교적 작은 각도에서 검출된다. 입경이 파장 정도인 입자의 경우에 있어서는정방향의 산란과 비교적 강도가 낮은 역산란이 일어난다. 그러나, 정방향으로 산란되는 광선의 원추형태는 크기가 파장보다 작은 입자에 의하여 산란되는 광선의 원추형태 보다 짧고 넓다. 따라서, 직경이 광선의 파장보다 작은 입자의 경우에 있어시는 당연히 산란광이 동일한 강도로 공간의 모든 방향으로 방사된다. 공지의 장치는 단일광원과 고정파장의 그 광선에 의하여 작동되는 바, 또한 수광기가 광선의 방향에 대하여 배열되는 각도도 고정된다. 따라서, 공지의 장치는 입자의 상이한 입경 또는 입경분포에 대하여서는 다소 적합하다. 그러나 대부분의 경우 측정정밀성이 떨어진다.

본 발명은 입자의 밀도, 입경(粒徑) 또는 입경분포를 측정하기 위하여 담체(擔體)에 현탁(懸濁)된 입자에 의한 광산란을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 검출챔버내의 수광기에 대한 광원의 배치상태를 보인 개략구성도.

도 2는 검출챔버내의 수광기에 대한 광원의 배치상태를 보인 제1실시형태의 단면도.

도 3은 검출챔버내의 수광기에 대한 광원의 배치상태를 보인 제2실시형태의 단면도.

도 4는 검출챔버내의 두 수광기에 대한 광원의 배치상태를 보인 개략단면도.

도 5는 연기경보장치로 구성되는 도 3에 따른 장치에 결합되는 평가장치의 블록 다이아그램.

도 6은 필터시험용으로 에어로졸 광도계를 구성하는 것을 보인 블록 다이아그램.

도 7은 만능형의 광산란측정장치를 구성하는 것을 보인 블록 아이아그램.

본 발명의 과제는 간단한 구성요소를 이용함에도 불구하고 담체내에 현탁된 입자의 밀도, 입경 및 입경분포가 광범위하게 상이한 입자의 직경 및 농도에 대하여 고도로 정밀하게 측정될 수 있도록 하는 방법과 장치를 제공하는데 있다. 따라서 본 발명의 장치는 간단히 구성되고 저렴하게 제작될 수 있어야 한다.

본 발명에 따라서, 이러한 과제는 검출챔버내에서 표류하는 산란광의 측정결과에 대한 영향을 가장 간단한 측정수단의 적용에 의하여 방지함으로서 달성될 수 있다. 수광기는 하우징내에 수용되지만 이는 기다란 검출챔버의 중심축선의 방향에서 관산란중심의 후측에 있는 블랙홀을 향한다. 이와 같이, 본 발명의 장치에 있어시는 광원이 그 광선을 광산란중심에 집중시키지 못하도록 하는 하우징의 오염과 광산란중심으로부터 나온 후 광선의 불완전한 흡수가 중요한 요인이 되지 못한다. 이로써 하우징과 광원의 경우에 있어서 경제적인 구성요소를 이용할 수 있도록 한다.

하우징내에 배치된 수광기는 반드시 산란광을 전기적인 신호로 변환시키는 광감지기는 아니고 신호로 변환될 산란광을 집광하는 장치이면 된다. 산란광을 집광하기 위한 이러한 장치, 즉 본 발명에서 협의의 의미에서 수광기는 예를 들어 하우징의 외부에 배치된 광감지기로 집광된 산란광을 안내하는 광가이드의 입구면일 수도 있다.

기다란 검출챔버는 그 중심축을 중심으로하는 회전대칭형이다. 이상적으로는 이 챔버가 원형이고 하우징 처럼 단면이 원형인 튜브부분으로 구성됨으로서 본 발명 장치가 경제적으로 제작될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 조리개시스템은 광학적인 조리개, 즉 렌즈로 구성될 수 있다. 그러나, 렌즈는 장치의 구성상 비용을 증가시키므로 조리개시스템의 부품으로 서 필수적이거나 바람직한 것은 아니다.

본 발명은 단일광원으로부터의 광선과 여러 광원으로부터의 광선을 이용하고 사전에 결정된 시간간격을 두고 연속적으로 맥동하는 이들 광선을 하나 또는 여러 광산란중심을 향하도록 하는데 기초하고 있다. 이를 위하여, 본 발명의 장치에 있어서는 매우 경제적이고 렌즈와 조리개의 조합을 필요로 하지 않는 비교적 간단한 구성의 광원이 이용될 수 있다. 이들 여러 광원 또는 이들의 광선에 대하여 단 하나의 수광기가 사용되므로 각 단일광원의 광선과 수광기 축선사이의 다양한 상대적 인 배열구성이 이루어질 수 있다.

본 발명의 장치는 광선의 정방향 산란이나 역산란 모두를 커버할 수 있다.입자로부터 연속하여 차례로 나오는 산란광 펄스는 하나의 수광기에 의하여 수신되고 저장되며 평가된다. 여기에서 각 광원에 대하여 각 산란광 펄스를 지정하여 기록하는 것이 중요하다. 따라서, 상이한 각도관계하에 산란광을 수광하는 것이 가능하다. 광원과 수광기 사이의 각 관계는 적용여하에 따라 선택될 수 있다. 입경 및 입경분포가 알려지지 않은 경우에 있어시는 모든 광원이 작동되어야 한다. 따라서, 실질적으로 모든 각도범위가 커버될 수 있어야 하며 지금까지 알려진 여러 광산란 측정기구의 잇점을 조합하고 정방향 영역 또는 역방향 영역에서 측정할 수 있는 만능형의 관산란측정기구를 구성하는 것이 가능하다.

동시에, 광선이 상이한 각도로 또는 상이한 파장으로 여러 광산란중심 또는 공통의 광산란중심을 향하는 경우 특히 유리하다. 여기에서 산란광 펄스가 공통의 수광기에 의하여 연속하여 차례로 수광됨을 이해할 것이다.

예를 들어 레이저 다이오드로부터의 단색광 광선이 사용될 수 있다.

광산란중심이 하나인 경우, 맥동하는 광선의 연속적인 진행은 입자를 함유하고 있는 담체가 광산란중심을 통하여 유동하는 유속에 비하여 빠른 것이 좋다. 이와 같이 함으로서 전체 광선이 하나의 입자를 향하고 이들 입자로부터의 산란광 펄스를 수광하는 것이 가능하다.

광산란중심이 여럿인 경우, 연속 광선에 대한 이들의 공간 및 시간적 거리는 입자를 함유한 담체가 검출챔버를 통하여 유동하는 유속에 맞추는 것이 좋다.

본 발명 장치에 있어서, 본 발명 장치는 알려진 바와 같은 방법으로 단일수광기에 대응하여 다수의 광선을 이용할 수 있는 바, 광원과 수광기 사이의 다양한상대적 공간 배치가 용이하게 이루어질 수 있다. 그리고 수광기는 광산란중심으로부터 산란광의 일부만을 수광한다. 즉, 수광기의 시야각도는 광산란중심으로부터 방사된 산란광중에 좁은 각도범위의 산란광만을 수광할 수 있도록 되어 있다.

광원은 다수가 배열될 수 있을 뿐란 아니라 실제 적용이 유용하다면 수광기의 축선에 대하여 상이한 각도로 배열될 수 있다. 또한 광원의 일부 또는 모든 광원이 선택적으로 사용될 수 있는 만능장치를 구성하는 것이 가능하다. 특히, 상이한 파장의 맥동형 광선을 방사하는 단색광원이 제공된다. 또한 제어장치가 실제로 유용한 광원을 이용할 수 있도록 선택될 수 있다.

특히, 레이저 다이오드와 발광다이오드가 광원으로서 제공될 수 있다. 어떤 경우 이들 광원이 조합하여 사용될 수도 있다.

또한, 기다란 검출챔버에 양측 방향으로부터 산란광중심을 향하는 두개의 수광기가 제공되어 이들은 정방향 및 역방향에서 광산란중심으로부터 광원의 산란광을 수광할 수 있다. 이들 수광기가 대향하여 있음에도 불구하고 이들 수광기는 축선방향으로 블랙홀을 향하게 된다.

두개의 수광기가 사용되는 경우에 반대측에서 수광기에 의하여 반사되지 않는 한 표류하는 산란광이나 반사광이 정밀성에 좋지 않은 영향을 주지 않는다. 두개의 수광기가 대향하여 배치되는 경우 필요한 광원의 수는 둘로 나누어질 수 있다. 두개의 수광기에 의한 산란광의 수광은 동시에 이루어질 수 있으나, 양 펄스는 구별되어야 하며 일반적으로 각각 별도로 추후 처리되어야 한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 튜브형 하우징(1)이 중심축선을 중심으로 하여 원형을 이루는 벽이 기다란 검출챔버를 구성하는 것을 보이고 있다. 광산란중심(2)은 검출챔버의 중심축선상에 배치되며, 입자(3)는 광산란중심(2)의 중심점 또는 광산란중심내의 어느 부분에 놓여있을 수 있다. 입자(3)가 현탁된 담체는 화살표(14)의 방향으로 중심축선에 평행하게 튜브형 하우징을 통하여 유동한다.

수광기(4)는 검출챔버의 중심축선과 동축상으로 배치되어 그 축선(5)이 광산란중심(2)을 향하게 되어 있다. 수광기(4)는 수광기 하우징(6)내에 수용되어 있으며 그 내부에서 조리개(7)는 타측단부 또는 수광기 하우징에 제공된 수광기의 시야를 제한할 수 있도록 광산란중심을 향하여 배열됨으로서 수광기의 시야에 하우징(1)의 벽이 포함되지 않도록 한다. 비록 도 2-도 7에는 수광기 하우징에 하나 또는 두개만의 조리개가 배치되이 있는 것으로 도시되어 있으나, 수광기의 시야는 검출챔버의 중심축선 주위의 협소한 영역으로 제한된다.

도 1에 따라서, 수광기(4)에는 단일의 광원(9)이 사용되는 것으로 도시되어 있으며 이러한 광원(9)으로부터의 광선이 광산란중심(2)애서 수광기(4)의 시야에 교차한다.

도 2에 따라서, 4개의 광원(8)(9)이 제공되고 이들로부터의 광선이 4개의 광산란중심(2)(2')에서 수광기(4)의 시야에 교차한다. 여기에서, 광산란중심(2)에서 시야에 교차하는 광원(9)으로부터의 광선과 수광기의 축전사이의 각도는 광산란중김(2')에서 시야에 교차하는 광원(8)으로부티의 광선의 각도와 동일하다.

도 3에 따라서, 단일 수광기(4)에 사용되는 다수의 광원이 튜브형 하우징(1)의 주연에 분배되어 배치되고, 이들 광원으로부터의 광선이 공통의 광산란중심(2)을 향한다. 두 광원(8)이 제공되며 광산란중심(2)을 향하는 광원(8)으로부터의 광선의 광축은 수광기(4)의 축선(5)과 튜브형 하우징(1)의 축선에 수직을 이룬다. 다른 두 광원(9)이 역산란측정을 위하여 예각으로 배치된다. 이는 수광기(4)가 광원(9)으로부터 광산란중심(2)으로 방사된 광선의 방향에 대하여 예각의 방향에서 역산란의 산란광 펄스를 수광함을 의미한다. 역시 역산란광의 측정을 위하여 사용되는 다른 광원이 튜브형 하우징(1)의 벅에 분배되어 배치되어 있다. 정방향 산란광의 일부를 받는 다른 두 광원(11)이 광원(9)으로부터의 광선의 평면에 의하여 한정되는 평면의 타측에 제공된다. 이는 광산란중심을 향하는 광원(11)으로부터 방사된 광선의 광축이 수광기(4)의 축선(5)과 함께 정방향에서 다른 각도를 이루는 것을 의미한다. 이 부분에 다른 광원이 제공될 수 있다. 이들은 또한 정방향의 산란광을 측정하는데 사용될 수 있다. 수광기(4)에 도달하는 산란광의 강도는 각 광산란각도에 대하여 광원(8)(9)(11)의 수가 증가함에 따라서 증가할 것이다. 각 각도 또는 각도의 범위에 대하여 파장이 동일하거나 상이한 다수의 광원이 수광기(4)의 축선(5)에 대하여 회전대칭형으로 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 하우징(1)은 부유입자를 함유하는 담체가 화살표(14)의 방향으로 유동하는 튜브부분(13)으로 구성된다. 도 2와 도 3에서는 비록 두 광원(18)(9) 또는 광원(11)만을 도시하였으나 튜브부분(13)의 각 평면에서 이 부분의 벽 또는 주면에 이러한 다수의 광원(8)(9)(11)이 배치될 수 있다. 또한 수광기(4)의 축선(5)은 튜브부분(13)에 의하여 둘러싸인 검출챔버의 중심축선과 일치한다. 광원(8)(9)(11)은 분리된 또는 공통의 광산란중심(2)을 향한다. 여기에서, 상이한 광원 또는 수광기(4)의 축선(5)에 대한 광선의 상이한 각도의 경우, 광원(8)(9)(11)은 광산란중심(2)을 향하는 광필스를 발생하고 수광기(4)에서 광산란중심(2)으로부터의 산란광 펄스를 수광하여 평가할 수 있도록 일정한 순서에 따라서 온-오프될 것이다.

수광기(4)의 하류측에 연결되는 평가장치(도시하지 않았음)가 도 1-도 3에서 보인 장치에 결합된다. 가장 간단한 경우에 있어서, 도시된 장치가 예를 들어 연기경보장치용으로서 사용되어 입자의 농도 또는 담체내 입자의 입경분포의 불변성을 측정할 수 있도록 되어 있거나 또는 이러한 장치가 미크론 이하의 입자를 여과하는 여과기의 여과능력을 측정하기 위하여 사용되는 경우, 평가장치의 일부를 구성하는 저속전환스위치만으로 충분히 일부 광원의 조합이 스위치-온될 수 있도록 할 것이다. 이와 같이, 광원(8)만이 스위치-온된 상태에서 산란광 측정이 수행될 수 있다. 또한, 광원(11)만이 작동되는 경우, 정방향 산란광 측정이 수행될 수 있다. 역방향의 산란광 측정의 경우 광원(9)만이 작동된다. 이러한 방식으로 광원의 조합이 선택되고 작동될 수 있다.

도 4는 본 발명 장치의 수정형태를 보이고 있다. 이 수정형태에서는 대면하며 대칭이 되게 두개의 수광기(4)가 수광기하우징(6)에 구비되어 있으며, 이들 수 광기는 공통의 광산란중심(2)을 향하고 있다. 도 3의 구성과 비교하여 광원(11)이 생략되었다. 수광기(4)중의 하나는 역방향에서 광원으로부터의 산란광을 측정하고 다른 수광기(4)는 정방향의 산란광을 측정한다. 수광기(4)의 수는 두배이나 다수의 광원이 상이한 각도로 제공되는 경우 광원은 두배일 필요는 없다. 여기에서 수광기(4)는 축선(5)의 방향으로 향하므로서 실질적으로 블랙홀을 향하게 되며 이로써 측정의 정밀성은 표류하는 산란광 또는 하우징에 반사되는 광선에 의하여 감소되지 않는다.

도 5에서는 본 발명의 장치에 결합되는 제어장치(15)와 평가장치(16)가 연기 경보용으로 사용되는 것이 예시되고 실행된다. 제어장치(15)는 전원장치(17)로 구성되고 이는 90°방향 측정을 위한 광원(18) 또는 20°정방향 측정을 위한광원(12)이 라인(20)(21)을 통하여 교대로 스위치-온되는 스위치(19)를 갖는 전환 장치(18)에 연결된다. 라인(22)을 통하여 수광기(4)가 증폭기(23)에 연결되고 이로부터 연장된 라인(24)이 평가장치(16)의 일부인 전환장치(25)에 연장된다. 또한 이 전환장치(25)는 수광된 산란광 펄스를 스위칭시키기 위한 스위치(26)를 갖는다. 라인(27)을 통하여 연결된 리미트 인디케이터(28)는 90°방향 산란에 대하여 적합한 것이다. 라인(29)은 20°정방향 산란에 적합한 리미트 인디케이터(30)에 연결된다. 라인(31)(32)은 화재의 경우 발생된 연기를 지시하도록 각 리미트 인디케이터(28)(30)로부터 경보장치(33)에 연장된다. 라인(34)은 양 전환장치(18)(25)를 연결하고 이들을 적당히 동기화시켜 광원(8)(12)에 의하여 방사된 광선이 수광기(4)에 의하여 수광되는 산란광 펄스를 발생토록 한다. 이 실시형태에 있어서, 예를 들어 두 전환장치(18)(25)는 예를 들어 1 ㎐의 주파수에서 광원(18)(25)사이를 영구적으로 전환시킨다. 미크론 이하 범위의 입자에 의하여 오염된 공기는 광원(8)으로부터의 광선의 산란광 펄스를 통하여 측정된다. 예를 들어 발화가 시작되어 매우 미세한 연기가 발생되는 경우 이에 대하여 리미트 인디케이터(28)가 응답하여 경보장치(33)를 작동시킨다. 만약 같은 시간에 두 리미트 인디케이터(28)(30)가 응답하는 경우, 직경이 큰 입자는 다른 분진발생원으로부터 발생된 입자로 화재에 의한 것이 아니므로 이러한 입자의 존재가 광원(12)으로의 광선의 산란광 펄스로부터 추정되어 경보장치(33)를 통하여 다른 경보신호가 차단된다. 이와 같이 상이한 분진발생원 사이의 구별도 가능하다.

도 6은 본 발명의 장치를 필터시험용의 에어로졸 광도계로서 사용할 수 있음을 보이고 있다. 여기에서, 광선이 광산란중심에 대하여 45°로 향하는 광원(11)이 도 1에 따른 장치에 제공된다. 하우징(1)에는 광트랩(35)이 대향되게 배치되어 있다. 제어장치(15)는 라인(36)을 통하여 연장된 광원을 위한 전원장치(37)로 구성된다. 라인(37)은 평가장치(16)의 증폭기(23)로부터 디지털 전압계(38)로 연장되고, 라인(39)은 프린터(40)로 연장된다.

도 6에 따른 장치를 이용하여 예를 들어 테스트 에어로졸을 가지고 필터시험을 수행할 수 있다. 입경분포와 굴절률이 알려진 파라핀 오일 연무가 에어로졸 테스트에 사용될 수 있다. 여기에서, 광도계가 에어로졸의 농도를 측정하는데 사용된다. 이를 위하여, 광원(11)은 단색광원으로서 배치되고 수광기(4)의 축선(5)과 일치하는 튜브축선을 중심으로 하여 방사상으로 대칭이되게 하우징(1)의 주연에 배치되어 사용된다. 비록 도면에는 두개의 광원(11)만이 도시되어 있으나 이들 광원의 수는 둘 이상이고 이들 광원(11)이 튜브형 하우징(1)의 주연에 분배되어 배치됨을 이해할 것이다. 레이저 다이오드는 이들이 높은 광도를 가지므로 광원으로서 사용될 수 있다. 또한, 광원(11)은 공통의 광산란중심(2)에 초점이 맞추어져 있으며 고휘도의 광선을 발생하여 필터 프로우브의 후측에 있는 미소의 에어로졸 입자도 용이하게 검출될 수 있다. 필터시험에 있이서, 필티의 투과율은 필터 전후의 에어로졸 농도의 비율로서 측정된다. 광트랩(35)은 하우징(1)의 빅에 광선이 반사되어 장선이 흩어지는 것을 방지하기 위하여 제공된다.

도 7은 만능형의 광산란측정장치의 실시형태를 보인 것이다. 여기에서는 여러 광원(8)(9)(10)(11)(12)이 제공되어 있으며 각도는 도 3의 장치에 대하여 바뀌어질 수 있다. 모든 광원으로부터의 광선은 하나의 광산란중심(2)을 향한다. 축선(5)의 방향으로 향하는 산란광의 펄스가 수광기(4)에 수광된다. 제어장치(15)는 도시된 바와 같이 서로 라인으로 연결되고 광원(81)(9)(10)(11)(12)에 연결된 전원장치(17), 멀티플렉서(41) 및 펄스발생기(42)로 구성된다. 수광기(4)에 연결된 마이크로프로세서(43)와 A/D변환기(44)는 평가장치(16)에 속한다. 데이터라인(45)이 멀티플렉서(41)를 마이크로프로세서(43)에 연결한다.

이러한 만능형의 광산란측정장치에 있어서는 산란광 펄스가 정방향 및 역방향 산란에서 수광되어 입자의 입경 및 입경분포를 측정하는데 이용된다. 도시된 각도범위는 각각 두 단색광 광원(8)(9)(10)(11)(12)에 대한 각도를 나타낸다.이들 광원은 상이한 파장의 광선을 방사한다. 각각의 경우 예를 들어 광원(8)과 같이 단 두개의 광원이 도시되어 있으나 다른 광원(8)이 튜브부분(13)의 축선을 중심으로 하여 방사상으로 대칭이 되게 배치될 수 있다. 입자를 함유하는 담체가 화살표(14)의 방향으로 튜브부분(13)을 통하여 유동한다. 산란광 펄스가 축선의 방향으로 수광기(4)에 도달하며 수광기(4)의 시야각도는 튜브부분(13)의 축선 둘레에서 짧은 범위로 제한된다. 펄스발생기(42)는 마이크로세서(43)가 요구하는 펄스를 공급하고, 펄스의 폭은 광원(8)(9)(10)(11)(12)의 작동시간을 결정한다. 멀티플렉서(41)의 도움으로 마이크로프로세서(43)는 필스시간중에 스위치-온되어야 하는 광원을 선택한다. 현재 스위치-온된 광원은 광산란중심(2)애 위치하는 입자(3)를 조명하고 광선을 산란시킨다. 산란광 펄스는 수광기(4)에 의하여 전기적인 필스로 변환되며 이 펄스의 폭은 광원의 작동시간에 의하여 결정된다. 산란광 펄스는 증폭기에 의하여 증폭된다. 펄스의 높이는 산란광의 강도의 칙도가 된다. A/D변환기(44)는 펄스 높이의 디지틸값을 마이크로프로세서(43)에 공급하며 이 마이크로프로세서는 이를 저장한다. 이와 같은 방법으로 마이크로프로세서는 펄스시간중에 예를 들어 모든 광원(8) 또는 모든 광원(9)과 같이 동일한 각도범위에 속하는 모든 광원을 스위치-온시킨다. 여기에서, 동일한 파장을 갖는 광원들이 선택될 수 있다. 다음의 펄스에 의하여 마이크로프로세서(43)는 예를 들어 다른 광원(8)과 같은 다른 파장을 갖는 동일한 ㄱ산란각도범위의 다른 광원을 스위치-온시킨다. 계속되는 펄스에 의하여 광원(8)으로부터 광원(9)으로 전환이 이루어지며, 다시 제1파장을 갖는 일부 제1 광원(9)과 다른 파장을 갖는 다른 광원(9)이 스위치-온된다.매번 산란광 펄스의 높이가 저장된다. 이와 같이, 마이크로프로세시는 주기적인 순서로 각 광원으로부터의 산란광 펄스를 저장한다. 모든 광원이 작동된 후에 마이크로프로세서(43)는 산란광 이론에 의하여 입자의 입경과 입경분포를 계산하여 그 결과를 제공한다. 그리고 주기적인 순서는 반복될 수 있다. 주기적인 순서의 펄스 시컨스는 광산란중심(2)에서 입자(3)가 머무는 시간에 비하여 길다. 이는 하나의 입자로부터 다수의 산란광 펄스를 유도해내어 저장할 수 있음을 의미한다.

Claims (9)

1. 입자의 밀도, 입경 및 입경분포를 측정하기 위하여 담체내에 현탁된 입자(3)에 의한 광산란을 측정하기 위한 장치로서, 이 장치가 입자(3)가 현탁된 담체내에서 광산란중심(2)을 향하여 광선을 방사하는 하나 이상의 광원(8, 9, 10, 11, 12), 광산란중심으로부터 산란광의 일부를 수광하기 위한 수광기(4)와, 수광기(4)의 하류측에 연결된 평가장치(16)으로 구성되고, 중심축선의 둘레에 하우징(1)의 벽으로 둘러싸인 기다란 검출챔버가 제공되며, 하우징(1)으로 입자가 함유된 담체가 유동할 수 있게 되어 있고, 상기 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 하우징부분의 벽에서 검출챔버의 중심축선을 향하도록 배치되어 광산란중심(2)이 검출챔버의 중심축선 부근의 영역에 형성되도록 하며, 수광기(4)의 축선(5)이 검출챔버의 중심축선과 동축상에 놓이고, 수광기(4)에 조리개시스템이 결합되어 수광기(4)의 시야각도가 광산란중심(2)을 둘러싸고 있는 하우징(1)의 벽 전부를 커버허지 않고 검출챔버의 중심축선 둘레의 좁은 영역만을 포함하는 입자의 밀도, 입경 또는 입경분포의 측정장치에 있어서, 하우징(1)이 튜브부분(13)으로 구성되고 조리개시스템이 튜브부분(13)으로 연장된 기다란 수광기하우징(6)으로 구성되어 수광기가 수장기하우징(6)의 일측단부에 배치되고 수광기하우징의 타측단부에 조리개(7)가 배치됨을 특징으로 하는 입자의 밀도, 입경 또는 입경분포의 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 조리개시스템이 수광기하우징(6)에 분배되어 배치된 다수의조리개(7)로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다수의 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 하우징(1)의 벽에 분배되어 배치됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 둘 이상의 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 상이한 각도로 검출챔버와 수광기(4)의 공통축선(5)을 향하여 배치됨을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 수광기(4)가 입자의 정방향 산란과 역방향 산란 모두를 커버할 수 있도록 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 배치됨을 특징으로 하는 장치.
6. 제3항에 있어서, 둘 이상의 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 공통의 광산란중심(2)을 향하여 배치됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 둘 이상의 단색광 광원(8, 9, 10, 11, 12)이상이한 파장의 광선을 방사할 수 있도록 제공됨을 특징으로 하는 장치.
8. 제4항에 있어서, 광원(8, 9, 10, 11, 12)이 맥동형의 광선을 방사하고, 제어장치(15)가 맥동형 광선 사이의 시간과 수광기(4)에 수광되는 광원의 광선을 지정하는 것을 제어토록 제공됨을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 광원(8, 9, 10, 11, 12)으로서 레이저 다이오드 또는 발광다이오드가 제공됨을 특징으로 하는 장치.