RU1810803C - Способ обнаружени точки росы - Google Patents

Abstract

Использование: аналитическое приборостроение . .Сущность изобретени : определ ют наличие или отсутствие росы по измерению отражательной способности конденсационной поверхности при ее вибрации . 3 ил.

Description

Изобретение может быть использовано при создании измерительных средств дл  обнаружени  точки росы газов,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и достоверности обнаружени  росы, в способе включающем регистрацию изменени  отражательной способности конденсационной поверхности.

На фиг.1 показана схема от конденсационной поверхности при ее вибрации в случае отсутстви  сло  росы; на фиг.2 - схема отражени  света от деформированной в результате вибрации поверхности сло  росы; на фиг.З - типичные формы выходного сиг- . нала фотоприемника: а) при отсутствии сло  росы; б) при наличии сло  росы (ход лучей при его преломлении в слое росы, частичное отражение от внутренней поверхности росы и от конденсационной поверхности, источник света, оптические системы и сечение конденсационного зеркала не показаны).

Обнаружени  росы осуществл ют следующим образом.

На конденсационную поверхность 1 до ее охлаждени  при помощи оптической системы под углом «относительно ее нормали по фокусируют узкий световой пучок 2 от

источника излучени . На пути отраженного света устанавливают фотоприемник так, чтобы размер светового п тна в плоскости фоточувствительной площадки приемника был намного меньше, чем его апертуры. Затем плоскость конденсационной поверхности 1 подвергают вибрации вокруг фиксированной оси 0, лежащей в плоскости конденсационной поверхности и перпендикул рной плоскости, в которой наход тс  падающий и отраженный лучи. В процессе вибрации конденсационна  поверхность совершает периодическое колебание, поворачива сь на угол /J относительно исходного состо ни , при котором нормаль п0 также повернетс  на угол / . Так как в исходном состо нии угол между падающим и отраженным лучом равен 2 а , после поворота конденсационной поверхности этот угол становитс  равным 2(а +/3). Следовательно, после поворота конденсационной поверхности на угол/3отраженный луч повернетс  на угол у 2 Р . Поэтому максимальна  углова  апертура фотоприемника или оптической системы, формирующей изображение на поверхности фотоприемника, составл ет 4 / . Фотоприемник и оптическую систему

ел

С

00

Ј

о

00

о

со

устанавливают так, что отраженные лучи не выход т за пределы угловой апертуры фотоприемника , т.е. 4 /3 Q где Q- углова  апертура фотоприемника. Измен   амплитуду колебани  по углу конденсационной поверхности, одновременно след т за выходным сигналом фотоприемника. При большой амплитуде колебани  конденсационной поверхности граница свет-тень отра- женного света будет периодически пересекать периферийную границу фоточувствительной поверхности фотоприемника . В результате на выходе фотоприемника формируетс  осциллирующий выходной сигнал с.частотой, соответствующей частоте колебани  конденсационной поверхности. Путем изменени  частоты колебани  определ ют область оптимальной частоты колебани , где амплитуда осциллирующего сигнала остаетс  посто нной. Далее, подбира  амплитуду колебани  конденсационной поверхности, добиваютс  исчезновени  осцилл ции выходного сигнала до посто нного уровн . При этом выбранную частоту и амплитуду колебани  конденсационной поверхности фиксируют и оставл ют неизменными в течение всего процесса измерений. Уровень сигнала остаетс  посто нным до тех пор, пока отсутствует слой росы (фиг.За). После этого начинают охлаждать конденсационную поверхность. При достижении температуры , соответствующей точке росы исследуемого газа, конденсационна  поверхность начинает покрыватьс  слоем росы . В результате вибрации конденсационной поверхности отдельные капли, слива сь, образуют однородный слой, поверхность которого подвергают деформации , создава  поверхностные колебани  типа сто чих волн. При этом нормали пз, П4, проход щие через точку падени  светового луча на деформированный участок при различных положени х 3 и 4 конденсационной поверхности, не совпадут с нормалью пр, соответствующей положению при ее повороте на угол / . Образуютс  различные углы падени  света на деформированный участок относительно указанных нормалей. Поэтому в случае несовпадени  нормалей деформированных участков и конденсационной поверхности часть отраженных лучей , например 2з и 24, света от поверхности сло  росы выходит за пределы телесного угла Q, определ емого апертурой 5 фотоприемника . В результате часть отраженного света, выход ща  за пределы телесного угла Q , на фотоприемник не попадет, что вновь вызывает осцилл ции выходного сигнала , который содержит в себе информацию

о наличии росы (фиг.36). Необходимо отметить , что такой ход лучей будет иметь место только дл  остро сфокусированного п тна, диаметр которого не превышает характеристические размеры деформационных волн на поверхности сло  росы. Так как частота и скорость изменени  осцилл ции выходного сигнала задаетс  частотой вибрации конденсационной поверхности и отличаетс  от

частоты и скорости изменени  фонового освещени , при любых изменени х фонового освещени  обеспечиваетс  возможность обнаружени  наличи  росы по факту осцилл ции выходного сигнала.

5 П р и м е р. В качестве источника света выбирают когерентный источник излучени  - лазер, например, с Я 0,63 мкм и соответствующий фотоприемник с фоточувствительностью вблизи указанной длины волны

0 света. Параллельный пучок света от источника излучени  при помощи объектива фокусируют в виде узкого светового зонда на охлаждаемую конденсационную поверхность . Отраженный свет направл ют на фо5 топриемник в виде светового п тна с диаметром, соответствующим апертуре фотоприемника . Конденсационна  поверхность приводитс  в колебательное движение с фиксированной частотой и амп0 литудой, соответствующими инерционности и апертуре фотоприемника, при этом врем  полупериода колебаний конденсационной поверхности не должно превышать врем  быстродействи  фотоприемника. Дл 

5 фотоприемника с временем быстродействи  с максимальна  частота вибрации конденсационной поверхности составл ет 100 Гц. При дальнейшем увеличении частоты вибрации амплитуда выходного сигна0 ла снизитс . О наличии росы суд т по переходу посто нного уровн  выходного сигнала фотоприемника на осциллирующий вид, который легко фиксировать при помощи соответствующих пороговых устройств

5 или частотных фильтров и использовать дл  коммутации термодатчиков при измерении температуры - точки росы.

Порог обнаружительной способности наличи  росы по предложенному способу

0 дл  углеводородного конденсата составл ет 0,1-0,2 мкм по толщине сло  конденсата. Таким образом, предложенный способ обеспечивает формирование помехозащи- щенного сигнала о наличии росы на конден5 сационной поверхнос™, обеспечивает точность и достоверность обнаружени ,.ро- сы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ обнаружени  точки росы, включающий освещение конденсационной поподвергают вибрации, причем амплитуду колебани  конденсационной поверхности выбирают соответствующей апертуре приемника , а в качестве контролируемого параметра фотоприемника используют осцилл цию его выходного сигнала.

   верхности светом, регистрацию фотоприемником отраженного света и определение наличи  или отсутстви  росы по изменению параметров выходного сигнала фотоприемника , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и достоверности обнаружени , конденсационную поверхность