RU1770832C - Способ определени дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загр зненных жидкост х - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени .измер ют рассе нное световое излучение в двух направлени х и по величине, равной логарифму отношени  интенсивностей излучени , определ ют принадлежность частиц к той или иной фракции. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптике дисперсных сред и может быть использовано в област х промышленности, св занных с применением очищенных жидкостей: авиационной , топливной и т.д.

Известен способ дисперсного анализа частиц, заключающийс  в пропускании через проточную среду потока излучени , регистрации импульсов рассе нного частицами света, трансформируемого посредством фотодетектора в электрические сигналы, амплитуды которых пропорциональны размерам соответствующих частиц.

Однако способ может быть использован дл  анализа частиц только одного вида и требует операции отстаивани  или вакууми- ровани  жидкости в случае присутстви  в ней газовых пузырей. Это приводит к изменению свойств анализируемой среды вслед- ствие седиментации и увеличению времени анализа.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ определени  дисперсного состава частиц в жидкост х, содержащих газовые пузырьки, включающий пропускание анализируемой жидкости через измерительный объем, изменение давлени  в жидкости , облучение ее светом и анализ электрических сигналов, возникающих на выходе фотоприемника, регистрирующего оптический сигнал рассе нного от частиц света.

Недостатком известного способа дисперсного анализа  вл етс  невозможность однозначной идентификации вещества частиц твердой фазы, содержащей металлическую и песчаную фракции. Кроме того, операци  изменени  давлени  в-указанном способе представл етс  трудноосуществимой и вносит возмущение в исследуемую среду, что может привести к недостоверности получаемых результатов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей способа фракционной идентификации частиц твердой фазы по их оптическим характеристикам.

Указанна  цель достигаетс  тем, что при определении дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загр зненных жидкост х производ т прокачку

Ion

С

N 3

00

со ю

исследуемой среды, зондируют ее излучением , проход щем перпендикул рно направлению прокачки, измер ют рассе нный световой поток FI в плоскости наблюдени , перпендикул рной направлению прокачки, в направлении, перпендикул рном зондирующему излучению, и определ ют размер частиц по амплитуде рассе нного светового потока FI, дополнительно измер ют второй световой поток F2, рассе нный в направлении, составл ющем с направлением зондировани  и с направлением первого рассе нного светового потока FI равные углы, и определ ют принадлежность частиц к той или иной

F2

фракции по величине 6 Ig -F- . причем

д 1 дл  частиц почвенного происхождени , 0,2 дл  газовых пузырей, 6 0,2 дл  металлических частиц.

Вещественный состав частиц в загр зненных рабочих жидкост х топливных и гидравлических систем определ етс  особенност ми изготовлени  деталей и узлов, услови ми эксплуатации систем. Основными компонентами загр знений  вл ютс  продукты истирани  металлических поверх- ностей,частицы почвенного происхождени  и газовые пузырьки. В основу их идентификации в предлагаемом способе положено использование различий указанных компонент по оптическим свойствам их вещества. Как известно, пространственное распределение рассе нного частицей излучени  весьма чувствительно к ее физико-химическим свойствам.

Абсолютна  величина рассе нного сигнала определ етс  поперечным сечением взаимодействующей со светом частицы, а относительное изменение потока рассе нного излучени , регистрируемого фотоприемником при вариаци х угла наблюдени , - действительной и мнимой частью относительного комплексного показател  преломлени  частицы. Это и создает фактические предпосылки идентификации частиц не только по размеру, но и по фракционному (вещественному) признаку.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа  вл етс  дополнительное измерение второго светового потока F2, рассе нного в направлении, составл ющем с направлением зондировани  и с направлением первого рассе нного светового потока FI равные углы, и определение принадлежности частиц к той или иной

фракции по величине б Ig-p- , причем дл  частиц почвенного происхождени 

б 1,дл  газовых пузырей 1 5 0,2, дл  металлических частиц д 0,2.

Металлические частицы имеют достаточно высокие значени  показател  поглощени .Частицыпочвенного

происхождени  по значению абсолютного показател  преломлени  близки к показателю преломлени  дисперсионной среды. Такие различи  привод т к определенным

закономерност м изменени  оптических сигналов при вариаци х углов наблюдени . На фиг.1 изображены экспериментально полученные графики угловой функции Ig F( в светового потока, рассе нного исследуемыми частицами; на фиг.2 - зависимости 5 от размеров частиц, на фиг.3-оптическа  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа.

На фиг.1 кривые 1-3 представл ют соответственно зависимости lt| Р(0)дл  частиц окиси кремни  Si02, tv 1-02 - i1 алюмини  A, rh 0,87 - i 5,0, и газовых пузырей, fn 1,02 - 11 10 3-взвешенных в авиационном гидравлическом масле АМГ-10. Функци  Ig F( в ) дл  частиц почвенного происхождени  (SiCte) претерпевает монотонное убывание во всем диапазоне углов с перепадом значений, достигающим четырех пор дков величины. Дл  частиц алюмини  в

области углов 9 30° она близка к посто нной величине. Дл  газовых пузырьков в области 70-90° характерно про вление локального максимума функции с последующим резким ее спадом и насыщением вобласти 0 120°. Эти особенности подтверждают значительное различие относительного углового изиенени  светового потока дл  исследуемых материалов, что и используетс  дл  их идентификации.

На фиг.2 кривые 1-3 показывают зависимости д Ig от размеров соответственно частиц окиси кремни , газовых пузырей, алюмини . Зависимости имеют регул рный характер и стрем тс  к посто нной величине .

С.учетом возможных вариаций оптических посто нных вещества частиц, образующих фракцию почвенного происхождени 

j|m -1) 0-03, продуктов износа металлических поверхностей { к 1 и газовых пузырей , установлены критерии определени  их принадлежности к той или иной фракции; дл  частиц почвенного происхождени 

б 1, дл  газовых пузырей 1 5 0,2,дл  металлических частиц 5 0,2.

Устройство, реализующее способ, содержит проточную оптическую кювету 1, гелий-неоновый лазер 2, конденсорную линзу

3, ловушку 4 излучени , собирающие линзы 5,6 и фотоприемники 7,8, сопр женные с ЭВМ.

Способ осуществл етс  следующим образом . Предназначенна  дл  анализа за- гр зненна  рабоча  жидкость, например гидравлическое масло АМГ-10 с частицами алюмини , окиси кремни  и воздушными пузыр ми, подаетс  в канал проточной кюветы 1. Осветитель, содержащий гелий-нео- новый лазер 2 с длиной волны А 0,632 мкм и конденсорную линзу 3, создает в ней освещенную зону регистрации. Лр мопрохо- д щий свет собираетс  в ловушку 4. Излучение, рассе нное частицей при про- хождении ею освещенной зоны, фокусируетс  соответственно линзами 5,6 на фотоприемники 7,8, трансформирующие световые потоки в электрические импульсы, которые далее подаютс  через блок сопр жени  на ЭВМ, например ДВК-3, дл  анализа размеров и вещественной принадлежности частиц. Получены значени  д дл  частиц окиси кремни  1-56; га- зовых пузырей 0,38; частиц алюмини  0,07,

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет одновременно идентифицировать частицы почвенного происхождени , металлов и газовые пузыри; не оказывает

возмущающих воздействий на исследуемую среду, что обеспечивает достоверность получаемых результатов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загр зненных жидкост х, включающий прокачку исследуемой среды, ее зондирование излучением, проход щим перпендикул рно направлению прокачки, измерение рассе нного светового потока Ft в плоскости наблюдени , перпендикул рной направлению прокачки, в направлении, перпендикул рном зондирующему излучению , и определение размера частиц по амплитуде рассе нного светового потока FI. отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , дополнительно измер ют второй световой поток F2, рассе нный в направлении, составл ющем с направлением зондировани  и с направлением первого рассе нного светового потока FI равные углы, и определ ют принадлежность частиц к той или иной фракции по величине д - ln(F2/Ft), причем д 1 дл  частиц почвенного происхождени ; д 0,2 дл  газовых пузырей; д 0,2 дл  металлических частиц.

   зо ЬО 90 120 (50

   Фт{

   6

   Ј

   /

   о

   1,0

   О--Ii-i I i с

   1770832

   10

   Ч,МКЦ

   Фиг.2

   . (риг. 5