RU2504754C1 - Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows - Google Patents
Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504754C1 RU2504754C1 RU2012121605/28A RU2012121605A RU2504754C1 RU 2504754 C1 RU2504754 C1 RU 2504754C1 RU 2012121605/28 A RU2012121605/28 A RU 2012121605/28A RU 2012121605 A RU2012121605 A RU 2012121605A RU 2504754 C1 RU2504754 C1 RU 2504754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scattering
- cameras
- photometric
- light
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования двухфазных газодинамических потоков, в частности, к технике определения параметров твердой или жидкой фазы потока оптическими средствами и может быть использовано для измерения распределения частиц по размерам бесконтактным методом, а также таких параметров, как оптическая плотность, коэффициент ослабления света двухфазной струей.The invention relates to the field of research of two-phase gas-dynamic flows, in particular, to a technique for determining the parameters of a solid or liquid phase of a stream by optical means and can be used to measure the particle size distribution by the non-contact method, as well as parameters such as optical density, light attenuation coefficient by a two-phase jet .
Известно устройство для определения распределения частиц полидисперсных сред по размерам (Голиков В.И., Шифрин К.Ш. Устройство для определения распределения частиц полидисперсных сред. А.с. СССР №125399. Кл. 421 2001 421 2004 Опубл. 01.01.1960 г). Оно содержит рабочую камеру, снабженную оптической системой, обеспечивающей засветку частиц в камере параллельным пучком света заданной интенсивности, а также объектив, имеющий в фокальной плоскости точечную диафрагму, за которой расположен фотоэлемент. Для измерения индикатрисы в области малых углов фотоэлемент перемещается специальным развертывающим механизмом. Недостатками такого устройства являются: 1) исследование только крупнодисперсной фракции рассеивающей среды (диаметр частиц от нескольких единиц до нескольких десятков микрон); 2) наличие линзы в фотометрической части устройства вносит дополнительные трудно учитываемые погрешности, связанные с рассеиванием и ослаблением света в этом элементе; 3) применение развертывающего устройства требует определенного времени для измерения индикатрисы, что не всегда удобно, особенно при исследовании временной изменчивости структуры потока и невозможно при работе в ударных трубах.A device is known for determining the distribution of particles of polydisperse media by size (Golikov V.I., Shifrin K.Sh. Device for determining the distribution of particles of polydisperse media. A.S. USSR No. 125399. Cl. 421 20 01 421 20 04 Publ. 01.01. 1960 g). It contains a working camera equipped with an optical system that provides illumination of particles in the camera with a parallel beam of light of a given intensity, as well as a lens with a focal plane aperture, behind which the photocell is located. To measure the indicatrix in the region of small angles, the photocell is moved by a special deploying mechanism. The disadvantages of this device are: 1) the study of only the coarsely dispersed fraction of the scattering medium (particle diameter from several units to several tens of microns); 2) the presence of a lens in the photometric part of the device introduces additional hard-to-account errors associated with the scattering and attenuation of light in this element; 3) the use of a deployment device requires a certain time for measuring the indicatrix, which is not always convenient, especially when studying the temporal variability of the flow structure and is impossible when working in shock tubes.
Известно устройство для измерения индикатрисы рассеяния в широком диапазоне углов (Сандимиров В.А., Макеев К.И., Баранов Ю.П. Родин А.А. Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей. А.с. СССР №1383165. G01N 21/47, опубл. 23.03.88. Бюл.№11). Это достигается введением поворотного зеркала с соответствующим механизмом вращения. Также имеется объектив и диафрагма, поле зрения которой меняется в зависимости от угла визирования с помощью кулачка определенной формы, связанного с механизмом вращения зеркала. Недостатками такого устройства являются: 1) наличие развертывающего устройства (см. выше); 2) наличие переменной диафрагмы, предназначенной для изменения поля зрения устройства в зависимости от угла рассеяния, приводит к необходимости введения трудно учитываемых поправок на величину рассеивающего объема; 3) конструкция не предназначена для работы в области малых углов рассеивания и не может быть использована для исследования крупной фракции аэрозоля.A device is known for measuring the scattering indicatrix in a wide range of angles (Sandimirov V.A., Makeev K.I., Baranov Yu.P. Rodin A.A. Nephelometer for measuring the aerosol scattering indicatrix. AS USSR No. 1383165. G01N 21 / 47, publ. 23.03.88. Bull. No. 11). This is achieved by introducing a rotary mirror with an appropriate rotation mechanism. There is also a lens and aperture, the field of view of which varies depending on the angle of view with the help of a cam of a certain shape associated with the mechanism of rotation of the mirror. The disadvantages of such a device are: 1) the presence of a deployment device (see above); 2) the presence of a variable aperture designed to change the field of view of the device depending on the scattering angle, makes it necessary to introduce difficultly taken into account corrections for the value of the scattering volume; 3) the design is not designed to work in the field of small scattering angles and cannot be used to study a large fraction of the aerosol.
Известно устройство, принятое за прототип, предназначенное для измерения индикатрис рассеяния в диапазоне углов 10÷170° (Торопова Т.П., Тен А.П., Бушуева Г.В. Токарев О.Д. Оптические свойства приземного слоя атмосферы. - В Сб. Ослабление света в земной атмосфере. Алма-Ата, 1976, с.33-113). Оно представляет собой источник зондирующего излучения (прожектор), оптически связанный через рассеивающий объем с фотометрической частью, выполненной в виде фотометра с двумя линзами, собранного по схеме Фабри, закрепленного на вращающемся кронштейне и предназначено для исследования оптических свойств аэрозоля в приземном слое атмосферы. Недостатки устройства громоздкость (радиус поворота фотометра около полутора метров), время измерения одной индикатрисы в указанном диапазоне углов составляет от 5 до 10 мин в зависимости от устойчивости оптических свойств аэрозоля; устройство не предусматривает измерений в области малых углов рассеяния, следовательно, не может быть использовано для исследования крупной фракции аэрозоля.A known device adopted for the prototype, designed to measure the scattering indicatrix in the range of
Фотометрическая часть вышеописанных устройств содержит, как правило, фотометр с объективом, диафрагму поля зрения, механизм перемещения либо всего фотометра, либо фотоприемника, а также усилитель и систему регистрации. Это довольно громоздкая система с большим временем регистрации сигналов. Кроме того, наличие линзового объектива приводит к дополнительным погрешностям при измерениях света, рассеянного под малыми углами, в так называемой области ореола - единицы градусов и менее одного градуса. Яркий свет от источника зондирующего излучения, рассеиваясь на стекле линзы, является источником трудно учитываемых ошибок измерений. При измерениях в условиях отрицательных температур, например, при исследовании переохлажденных водо-воздушных газодинамических потоков, объектив заиндевает, что тоже влияет на качество измерений.The photometric part of the above devices contains, as a rule, a photometer with a lens, a diaphragm of the field of view, a movement mechanism for either the entire photometer or photodetector, as well as an amplifier and a recording system. This is a rather cumbersome system with a long time for recording signals. In addition, the presence of a lens lens leads to additional errors in the measurement of light scattered at small angles in the so-called halo region — units of degrees and less than one degree. Bright light from the source of the probing radiation, scattering on the glass of the lens, is a source of difficult to take into account measurement errors. When measuring at low temperatures, for example, when studying supercooled water-air gas-dynamic flows, the lens becomes frozen, which also affects the quality of measurements.
Индикатриса рассеяния, как известно, представляет собой угловую зависимость показателя направленного рассеяния (ГОСТ 26148-84 Фотометрия. Термины и определения. Введен с 1.07.1985 г) - параметра, характеризующего количество света, рассеянного в единице телесного угла под определенным углом относительно направления зондирующего излучения. Причем за нулевой угол принято направление прямо на источник света. Часто, устройства, измеряющие рассеяние света называют нефелометрами. Результаты, полученные с помощью таких устройств, дают возможность получить, по известным методикам, информацию о частицах, содержащихся в исследуемой среде.The scattering indicatrix, as is known, is the angular dependence of the directional scattering index (GOST 26148-84 Photometry. Terms and definitions. Introduced from 07/07/1985 g) - a parameter that characterizes the amount of light scattered in a solid angle unit at a certain angle relative to the direction of the probe radiation . Moreover, the direction directly to the light source is taken as the zero angle. Often, devices that measure light scattering are called nephelometers. The results obtained using such devices make it possible to obtain, by known methods, information about particles contained in the test medium.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является создание прибора, способного быстро измерить индикатрису рассеяния света в двухфазном газодинамическом потоке, вычислить такую характеристику дисперсной фазы двухфазного газодинамического потока, как распределение частиц по размерам, исследовать динамику этого параметра в зависимости от различных факторов. Кроме того, может представлять интерес информация об изменении формы индикатрисы рассеяния, например в случае, когда требуется установить факт наличия каких либо частиц в газовом потоке (конденсация при резком изменении давления в ударной трубе), а также информация о коэффициенте поглощения света дисперсной фазой потока.The objective and technical result of the present invention is to provide a device capable of quickly measuring the light scattering indicatrix in a two-phase gas-dynamic flow, calculating such a characteristic of the dispersed phase of a two-phase gas-dynamic flow as the particle size distribution, and studying the dynamics of this parameter depending on various factors. In addition, information on the change in the shape of the scattering indicatrix may be of interest, for example, in the case when it is required to establish the presence of any particles in the gas stream (condensation during a sharp change in pressure in the shock tube), as well as information on the light absorption coefficient of the dispersed phase of the stream.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения оптических характеристик рассеяния света в двухфазных газодинамических потоках, содержащем источник зондирующего излучения, оптически связанный через рассеивающий объем с фотометрической частью, фотометрическая часть выполнена в виде набора одинаковых фотометрических камер без линз, расположенных по полукольцу, оптические оси которых расположены под фиксированными углами рассеяния.The solution of the problem and the technical result are achieved in that in a device for measuring the optical characteristics of light scattering in two-phase gas-dynamic flows containing a probe radiation source optically coupled through a scattering volume with a photometric part, the photometric part is made in the form of a set of identical photometric cameras without lenses located along half ring, the optical axis of which are located at fixed scattering angles.
Фиг.1 - устройство для измерения оптических характеристик светорассеяния в двухфазных газодинамических потоках.Figure 1 - a device for measuring the optical characteristics of light scattering in two-phase gas-dynamic flows.
Фиг.2 - отдельно взятая фотометрическая камера.Figure 2 - a single photometric camera.
Фиг.3 - структурная схема ореольного нефелометра.Figure 3 is a structural diagram of a halo nephelometer.
Устройство для измерения оптических характеристик Фиг.1, представляет собой кольцевой нефелометр, в котором 1- источник зондирующего излучения; 2 - коллиматор; 3 - поле зрения фотометрических камер (чтобы не загромождать, чертеж показано только два); 4 - одна из фотометрических камер без линз, содержащая фотоприемник 5 и расположенная полукругом на полукольце 6, основе, на которой закреплены камеры; 7 - камера фона; 8 - нейтральные ослабители.Device for measuring the optical characteristics of Figure 1, is a ring nephelometer, in which 1 is a source of probe radiation; 2 - collimator; 3 - field of view of photometric cameras (in order not to clutter up, the drawing shows only two); 4 - one of the photometric cameras without lenses, containing a photodetector 5 and located in a semicircle on a semicircle 6, the base on which the cameras are mounted; 7 - background camera; 8 - neutral attenuators.
Устройство работает следующим образом. Двухфазный поток направлен перпендикулярно плоскости чертежа. Он облучается светом от источника зондирующего излучения 1. Параллельный луч света от источника формируется коллиматором 2. Свет, рассеянный на частицах потока попадает в поле зрения 3 фотометрических камер 4 и регистрируется фотоприемником 5. Устройство исследует рассеивающие объемы, ограниченные зондирующим лучом света и телесными углами фотометрических камер. Таким образом, источник зондирующего излучения 1 оказывается оптически связан через рассеивающий объем с фотометрической частью, которая выполнена в виде набора одинаковых фотометрических камер без линз, расположенных по полукольцу 6 и оптические оси которых расположены под фиксированными углами рассеяния.The device operates as follows. The two-phase flow is directed perpendicular to the plane of the drawing. It is irradiated with light from the probe radiation source 1. A parallel beam of light from the source is formed by the collimator 2. The light scattered by the particles of the stream enters the field of view of 3 photometric cameras 4 and is detected by the photodetector 5. The device examines the scattering volumes bounded by the probe light beam and the photometric solid angles cameras. Thus, the probe radiation source 1 is optically coupled through the scattering volume to the photometric part, which is made in the form of a set of identical photometric cameras without lenses located along the half ring 6 and whose optical axes are located at fixed scattering angles.
Количество камер определяются задачами, стоящими перед устройством. Например, если исследуется субмикронный аэрозоль с характерным размером в десятые и сотые доли микрона, то камеры располагаются в диапазоне 10-170° с интервалом 10°. Если представляют интерес крупные частицы размером в единицы или десятки микрон, то камеры сосредоточены в области малых углов: от 30' до 10°. Причем, чем крупнее исследуемые частицы, тем ближе к прямому пучку света должны располагаться камеры. При этом угол поля зрения таких камер должен быть 10-20 угловых минут. С целью исключения помех фотометрические камеры измеряют рассеянный свет на темном фоне благодаря наличию камеры фона 7. Для измерения коэффициента ослабления потоком одна из камер расположена под нулевым углом. Она измеряет прямой свет от источника излучения до включения потока и после. Чтобы не перегрузить фотоприемник большим сигналом в этой камере, в отличие от других, имеется ослабитель света 8.The number of cameras is determined by the tasks facing the device. For example, if a submicron aerosol with a characteristic size of tenths and hundredths of a micron is studied, then the chambers are located in the range of 10-170 ° with an interval of 10 °. If large particles of units or tens of microns in size are of interest, then the chambers are concentrated in the region of small angles: from 30 'to 10 °. Moreover, the larger the investigated particles, the closer to the direct beam of light the cameras should be located. Moreover, the field of view angle of such cameras should be 10-20 arc minutes. In order to eliminate interference, photometric cameras measure scattered light against a dark background due to the presence of a background camera 7. To measure the attenuation coefficient by the flow, one of the cameras is located at a zero angle. It measures direct light from a radiation source before turning on the stream and after. In order not to overload the photodetector with a large signal in this camera, unlike others, there is a light attenuator 8.
Устройство на Фиг.2. представляет собой фотометрическую камеру, где 9 - фотоприемник; 10 и 11 - диафрагмы, задающие поле зрения. Поле зрения такой камеры определяется размерами диафрагм 10 и 11 и расстоянием L между ними. Поперечный размер d определяется размером фотоприемника 9.The device in figure 2. represents a photometric camera, where 9 is a photodetector; 10 and 11 - diaphragms that set the field of view. The field of view of such a camera is determined by the size of the
Устройство на Фиг.3. представляет собой ореольный нефелометр. Это частный случай кольцевого нефелометра. Такой прибор предназначен для работы в области малых углов рассеяния (ореола). 12 - источник зондирующего излучения; 13 - камеру фона; 14 - поле зрения фотометрических камер (чтобы не загромождать, чертеж показано только четыре); 15 - газодинамический поток (направление перпендикулярно плоскости чертежа); 16 - фотометрические камеры (показаны не все); 17 - фотоприемники; 18 - ослабитель света; 19 - линза; 20 - усилители сигналов фото приемников.The device in figure 3. is a halo nephelometer. This is a special case of a ring nephelometer. Such a device is designed to work in the field of small scattering angles (halo). 12 - a source of probe radiation; 13 - background camera; 14 - field of view of photometric cameras (in order not to clutter up, only four are shown in the drawing); 15 - gas-dynamic flow (direction perpendicular to the plane of the drawing); 16 - photometric cameras (not all are shown); 17 - photodetectors; 18 - light attenuator; 19 - lens; 20 - signal amplifiers photo receivers.
Двухфазный поток направлен перпендикулярно плоскости чертежа. Он облучается светом от источника зондирующего излучения 12. Поскольку в качестве источника зондирующего излучения применяется лазер, коллиматор отсутствует. Свет, рассеянный на частицах потока попадает в поле зрения 14 фотометрических камер 16 и регистрируется фотоприемниками 17. Устройство исследует рассеивающие объемы, ограниченные зондирующим лучом света и телесными углами фотометрических камер. Таким образом, источник зондирующего излучения 12 оказывается оптически связан через рассеивающий объем с фотометрической частью, которая выполнена в виде набора одинаковых фотометрических камер без линз, расположенных по полукольцу и оптические оси которых расположены под фиксированными углами рассеяния в области ореола.The two-phase flow is directed perpendicular to the plane of the drawing. It is irradiated with light from a
Установка была изготовлена для исследования капель воды в воздушном потоке при отрицательных температурах, с помощью которого происходит обледенение различных моделей. Направление потока перпендикулярно плоскости чертежа. Поток 15 облучается светом от источника 12, в качестве которого используется лазерный модуль мощностью 25 мВт с длиной волны излучения 532 нм. Свет, рассеянный на каплях, попадает в поле зрения 14 девяти фотометрических камер 16, расположенных по обе стороны луча таким образом, чтобы охватить диапазон углов 2-10° и регистрируется фотоприемниками 17. Фотометрические камеры измеряют рассеянный свет на темном фоне благодаря наличию камеры фона 13. Десятая фотометрическая камера предназначена для измерения прямого зондирующего излучения. Она снабжена набором ослабителей 7 типа НС-10 и НС-7, выполненных согласно ГОСТ 9411-91. Ослабленный свет собирается линзой 19 на фотоприемник. Сигнал с фотоприемников после усилителей 20 поступает на систему сбора данных. Наличие линзы в десятой камере не столь критично, как в фотометрах, предназначенных для измерения рассеянного света. Она находится в неподвижном фотометре в параллельном пучке и всегда расположена перпендикулярно оптической оси. Фотометрические камеры выполнены в виде трубок диаметром d=4 мм (Фиг.2) и имеют следующие параметры: диаметр диафрагмы 10 составляет 1.2 мм, диафрагмы 11 - 1.8 мм, расстояние b=70 мм. Угол поля зрения составляет порядка 15'.The installation was made to study water droplets in the air stream at low temperatures, with the help of which various models are iced. The direction of flow is perpendicular to the plane of the drawing. The
Разумеется, фотометрические камеры такой конструкции уступают фотометрам с объективом в чувствительности к световому потоку. Однако этот недостаток компенсируется мощностью зондирующего источника света. Современные лазеры и лазерные диоды обладают достаточной мощностью, чтобы обеспечить приемлемую величину сигнала фотоприемника. При необходимости проведения спектральных исследований эта задача также решается за счет источника света: набор длин волн современных лазерных излучателей простирается от УФ до ближней ИК области света.Of course, photometric cameras of this design are inferior to photometers with a lens in sensitivity to light flux. However, this disadvantage is compensated by the power of the probing light source. Modern lasers and laser diodes have sufficient power to provide an acceptable signal size of the photodetector. If it is necessary to carry out spectral studies, this problem is also solved by a light source: the set of wavelengths of modern laser emitters extends from the UV to the near infrared region of the light.
Что касается скорости измерения индикатрисы рассеяния, то при такой конструкции она определяется быстродействием цепочки: фотоприемник - усилитель - аналого-цифровой преобразователь - регистратор. Технические характеристики современных полупроводниковых приборов, АЦП и программ сбора данных свидетельствуют о том, что регистрация процесса длительностью в единицы миллисекунд не предел. Такие возможности описываемого устройства позволяют исследовать не только стационарные газодинамические потоки, но и струи в импульсных ударных трубах с гиперзвуковым течением.As for the speed of measurement of the scattering indicatrix, with this design it is determined by the speed of the chain: photodetector - amplifier - analog-to-digital converter - recorder. The technical characteristics of modern semiconductor devices, ADCs and data acquisition programs indicate that the registration of a process of a few milliseconds is not the limit. Such capabilities of the described device allow us to study not only stationary gas-dynamic flows, but also jets in pulsed shock tubes with hypersonic flow.
Наличие в описываемом устройстве фотометрической камеры, расположенной под нулевым углом и измеряющей прямой световой поток, позволяет определять по известной методике показатель ослабления света газодинамическим потоком (ГОСТ 26148-84 Фотометрия. Термины и определения. Введен с 1.07.1985 г.). Эта оптическая характеристика несет информацию о плотности газодинамического потока и, при соответствующей градуировке, о концентрации частиц в нем. Чтобы избежать перегрузки оптико-электронного тракта большим сигналом фотоприемника, в фотометрической камере установлены ослабители. Их количество и тип подбираются таким образом, чтобы сигнал не выходил за пределы линейного участка тракта.The presence in the described device of a photometric camera located at a zero angle and measuring direct light flux allows one to determine, according to a well-known method, the light attenuation index by a gas-dynamic flux (GOST 26148-84 Photometry. Terms and definitions. Introduced from 1.07.1985). This optical characteristic carries information on the density of the gas-dynamic flow and, with appropriate graduation, on the concentration of particles in it. To avoid overloading the optoelectronic path with a large photodetector signal, attenuators are installed in the photometric chamber. Their number and type are selected so that the signal does not go beyond the linear portion of the path.
Поскольку описываемое устройство является многоканальным, необходимо проведение калибровки отдельных каналов с целью выравнивания их чувствительности. Для этого источник зондирующего излучения отключается, а в центр пересечения оптических осей фотометрических камер помещается источник света той же длины волны и равномерной интенсивностью во всех направлениях. После чего регулируются коэффициенты усиления отдельных каналов оптико-электронного тракта. Разумеется, чувствительность должна быть выровнена в том же динамическом диапазоне сигналов, что и при работе с исследуемой средой, и диапазон этот должен быть на линейном участке оптико-электронного тракта.Since the described device is multi-channel, it is necessary to calibrate individual channels in order to equalize their sensitivity. To do this, the probe radiation source is turned off, and a light source of the same wavelength and uniform intensity in all directions is placed in the center of intersection of the optical axes of the photometric cameras. After that, the gains of individual channels of the optoelectronic path are adjusted. Of course, the sensitivity should be aligned in the same dynamic range of the signals as when working with the medium under study, and this range should be on a linear section of the optoelectronic path.
Другим важным фактором, влияющим на точность измерений, является температурная зависимость полупроводниковых приборов, входящих в состав оптико-электронного тракта, а также полупроводниковых источников света. Поэтому конструкция предусматривает термостатирование таких элементов.Another important factor affecting the accuracy of measurements is the temperature dependence of the semiconductor devices that make up the optoelectronic path, as well as semiconductor light sources. Therefore, the design provides for thermostating of such elements.
Методика работы с описываемым устройством заключается в следующем. Перед включением газодинамического потока фотометрическая камера, расположенная под нулевым углом, измеряет интенсивность прямого светового потока 10, а остальные камеры записывают фон. Система регистрации записывает эти параметры в память. Затем включается газодинамический поток и все каналы регистрируют сигналы. После окончания пуска снова записываются фоновые сигналы. Далее система сбора и обработки данных рассчитывает оптические характеристики. Показатель ослабления рассчитывается по известной формуле Бугера-Ламберта:The method of working with the described device is as follows. Before turning on the gas-dynamic flow, a photometric camera located at a zero angle measures the intensity of the
где I0 - интенсивность прямого не ослабленного светового потока, where I 0 - the intensity of the direct not attenuated light flux,
I1 - интенсивность света, ослабленного газодинамическим потоком, I 1 - the intensity of the light attenuated by the gas-dynamic flow,
l - длина пути, на котором происходит ослабление света, [м],l is the length of the path along which light attenuation occurs, [m],
k - показатель ослабления [м-1].k is the attenuation indicator [m -1 ].
Таким образом,In this way,
Следует отметить, что существуют ограничения по применимости формулы (1), которые следует учитывать. См., например, (Гуревич М.М. Введение в фотометрию. Л. «Энергия», 1968 г.)It should be noted that there are limitations on the applicability of formula (1), which should be taken into account. See, for example, (Gurevich MM Introduction to photometry. L. "Energy", 1968)
Показатель направленного рассеяния определяется по формуле (Торопова Т.П., Тен А.П., Бушуева Г.В. Токарев О.Д. Оптические свойства приземного слоя атмосферы.- В Сб. Ослабление света в земной атмосфере. Алма-Ата, 1976, с.33-113.):The directional scattering index is determined by the formula (Toropova T.P., Ten A.P., Bushueva G.V. Tokarev O.D. Optical properties of the surface layer of the atmosphere.- In Sat. Attenuation of light in the earth's atmosphere. Alma-Ata, 1976 , p. 33-113.):
где φ - угол рассеяния,where φ is the scattering angle,
µ(φ) - показатель направленного рассеяния [м-1·стерад-1],µ (φ) - directional scattering index [m -1 · sterad -1 ],
I(φ) - интенсивность света, измеренная фотометрической камерой, расположенной под углом φ,I (φ) is the light intensity measured by a photometric camera located at an angle φ,
К - коэффициент ослабления ослабителей в фотометрической камере, измеряющей прямой световой поток,K is the attenuation coefficient of attenuators in a photometric camera measuring direct light flux,
h - ширина светового зондирующего луча [м],h is the width of the light probe beam [m],
Sinφ - коэффициент, учитывающий разный рассеивающий объем для отдельных фотометрических камер.Sinφ - coefficient taking into account different scattering volume for individual photometric cameras.
Если получены показатели направленного рассеяния µ(φ) для углов в диапазоне 10-170°, можно определить показатель объемного рассеяния:If directional scattering values μ (φ) are obtained for angles in the range 10-170 °, we can determine the volume scattering index:
σ - показатель объемного рассеяния [м-1] - величина, характеризующая ослабление света на единице пути только за счет рассеяния. Как известно, показатель ослабления в рассеивающей среде равенσ is the volume scattering index [m -1 ] is a value characterizing the attenuation of light per unit path only due to scattering. As is known, the attenuation coefficient in a scattering medium is
где α - показатель поглощения как газовой, так и дисперсной фазой для длины волны зондирующего излучения. Поскольку показатели ослабления и рассеяния определены выше, показатель поглощения может быть получен как разность этих величин.where α is the absorption coefficient of both the gas and dispersed phases for the wavelength of the probe radiation. Since the attenuation and scattering indices are defined above, the absorption index can be obtained as the difference between these values.
Таким образом, предлагаемое устройство для измерения оптических характеристик светорассеяния в двухфазных газодинамических потоках позволяет определить не только индикатрису рассеяния, но и вычислить такую характеристику дисперсной фазы двухфазного газодинамического потока, как распределение частиц по размерам, исследовать динамику этого параметра в зависимости от различных факторов., а также показатели ослабления и поглощения, причем как стационарного двухфазного потока, так и двухфазной струи в импульсных ударных трубах с гиперзвуковым течением.Thus, the proposed device for measuring the optical characteristics of light scattering in two-phase gas-dynamic flows allows one to determine not only the scattering indicatrix, but also to calculate such a characteristic of the dispersed phase of the two-phase gas-dynamic flow as the particle size distribution, to study the dynamics of this parameter depending on various factors., And also attenuation and absorption indicators, both of a stationary two-phase flow and of a two-phase jet in pulsed shock tubes with hyper ƃ over.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012121605/28A RU2504754C1 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012121605/28A RU2504754C1 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012121605A RU2012121605A (en) | 2013-12-10 |
| RU2504754C1 true RU2504754C1 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=49682536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012121605/28A RU2504754C1 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504754C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792284C1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-03-21 | Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Device for determining the heterogeneity of two-phase flows |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1476391A1 (en) * | 1987-01-12 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я Г-4671 | Device for studying bi-phase streams |
| US6198110B1 (en) * | 1996-03-27 | 2001-03-06 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Method and apparatus for the real-time characterization of particles suspended within a fluid medium |
| US20090216463A1 (en) * | 2005-05-28 | 2009-08-27 | Schlumberger Technology Corporation | Devices and methods for quantification of liquids in gas-condensate wells |
| RU2377540C1 (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Photometry method for scattering media and photometric module realising said method |
| RU2377541C1 (en) * | 2008-10-23 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Method of measuring optical characteristics of liquid or gas |
| US20100138169A1 (en) * | 2006-09-19 | 2010-06-03 | Johansen Espen S | Wet-gas flowmeter |
-
2012
- 2012-05-28 RU RU2012121605/28A patent/RU2504754C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1476391A1 (en) * | 1987-01-12 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я Г-4671 | Device for studying bi-phase streams |
| US6198110B1 (en) * | 1996-03-27 | 2001-03-06 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Method and apparatus for the real-time characterization of particles suspended within a fluid medium |
| US20090216463A1 (en) * | 2005-05-28 | 2009-08-27 | Schlumberger Technology Corporation | Devices and methods for quantification of liquids in gas-condensate wells |
| US20100138169A1 (en) * | 2006-09-19 | 2010-06-03 | Johansen Espen S | Wet-gas flowmeter |
| RU2377540C1 (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Photometry method for scattering media and photometric module realising said method |
| RU2377541C1 (en) * | 2008-10-23 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Method of measuring optical characteristics of liquid or gas |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТОРОПОВА Т.П. и др. Оптические свойства приземного слоя атмосферы. - Сб.: Ослабление света в земной атмосфере. - Алма-Ата.: изд-во "Наука" Казахской ССР, 1976, с.33-42. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792284C1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-03-21 | Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Device for determining the heterogeneity of two-phase flows |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012121605A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gayet et al. | A new airborne polar Nephelometer for the measurements of optical and microphysical cloud properties. Part I: Theoretical design | |
| US6741348B2 (en) | Ultrasensitive spectrophotometer | |
| KR101857950B1 (en) | High accuracy real-time particle counter | |
| CN108020504A (en) | Optical measuring instrument and sample refractive index, optical rotatory spectrum and chiral molecules Enantiomeric excess measurement analysis method based on the weak measurement of quantum | |
| US7920262B2 (en) | Systems for measuring backscattered light using rotating mirror | |
| RU181779U1 (en) | Device for measuring the integral scattering coefficient over the surface of mirrors | |
| JP4540604B2 (en) | Gas velocity sensor | |
| JPH0843292A (en) | Detector for measuring luminous intensity of scattered lightwith thin film of colloid-state medium | |
| GB1298658A (en) | Photometer for measuring total radiant energy at selected angles | |
| RU2504754C1 (en) | Device for measuring optical light scattering characteristics in two-phase gasdynamic flows | |
| RU2478192C2 (en) | Method for optical remote detection of compounds in medium | |
| RU132902U1 (en) | LIDAR-PHOTOMETRIC COMPLEX OF REMOTE SENSING OF THE ATMOSPHERE | |
| CN106404695B (en) | Spectrophotometer | |
| JPS6236542A (en) | Particle analyzer | |
| RU166499U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE DISTRIBUTION OF THE INTEGRAL LIGHT SCATTERING FACTOR BY THE MIRROR SURFACE | |
| JP2006125919A (en) | Spectral analyzer and spectral analysis method | |
| US20040227941A1 (en) | Particle size distribution analyzer | |
| RU2285251C2 (en) | Remote optical absorption laser gas analyzer | |
| RU2460988C1 (en) | Method of measuring particle size distribution in wide range of concentrations and apparatus for realising said method (versions) | |
| Soskind et al. | Development of path-integrated remote chirped laser dispersion spectrometer with automatic target tracking | |
| Fan et al. | Absorption measurement for coatings using surface thermal lensing technique | |
| JP3787332B2 (en) | Thermal lens absorption analyzer | |
| KR102504516B1 (en) | Device for laser absorption spectroscopy analysis | |
| US3630621A (en) | Measurement of visibility through a fluid using polarized light | |
| CN212844874U (en) | Liquid measurement system based on optical cavity enhancement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180529 |