SU1122095A1 - Устройство дл измерени размеров и концентрации аэрозольных частиц - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее последовательно включенные осветитель с параллельным пучком света, вращающеес  зеркало , объектив, узел формировани  потока частиц и приемно-анализирующий блок, о.тличающее с   тем, что, с целью уменьшени  погрешностей измерений за счет увеличени  частоты сканировани  пучка без увеличени  частоты вращени  зеркала, в устройство между зеркалом и.объективом введен отклон ющий блок, вьшолненный из отклон ющих световой пучок призм, установленных в плоскости сканировани  и своими основани ми обращенных к оси объектива, причем их угол отклонени  пучка выбран таким,.что его тангенс равен отношению среднего рассто ни  каждой призмы от оси объектива к рассто нию между центром вращени  зеркала и центром отклон ющего блока, а размер каждой призмы в направлении сканировани  по крайней мере в два раза превьшает диаметр светового . 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  погрешностей при измерении частиц с размерами, сравнимыми с длиной волны светового пучка, в устройство введены дополнительный объектив и положительна  линза , причем дополнительный объектив установлен так, что фокальна  плоскость основного объектива оптически сопр жена дополнительным объ1Ю ективом с потоком частиц, а полою жительна  линза установлена в фо ,кальной плоскости основного объектисо ва. 01

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к технике измерений размеров и концентрации нзьешенных частиц, и может быть использовано в метеорологии, биологии, химической технологии дл  измерений размеров и концентрацид взвешенных частиц микронных размеров,

Известно устройство аналогичного назначени , содержащее источник пучка света, узел сканировани  этог пучка, оба ектив, кювету с исследуемой средой и приемную систему Cl

В этом устройстве параметры узла сканировани  выбраны такими, что световой пучок при сканировании пересекаетс  с каждой частицей только один раз, вследствие чего в нем значительны погрешности, св занные с неоднородностью освещенности частиц , поскольку профиль интенсивности пучка далек от пр моугольного (одинаковые частицы, пересекшие .пучок в разных местах его поперечного сечени , дадут разные амплитуды ) . .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее последовательно включенные осветитель с параллельны т пучком света, вращающеес  зеркало, объектив, узел формировани  потока частиц и приемноанализирукищш блок 2.

В этом устройстве многогранное зеркало вращаетс  с такой частотой что одна и та же частица освещаетс  многократно, причем с увеличением частоты сканировани  пучка погреигности измерени  уменьшаютс . Однако увеличение частотъ сканировани  приводит к сокращению длительности импульсов рассе нного частицами света и требует расширени  полосы пропускани  приемно анализиру1ощего блока. Из-за широкой полосы пропускани  дл  малых частиц ух дшаетс  отношение сигнал - иум, возрастают погрешности измерени .

Цель изобретени  - уменьшение погрешностей измерений за счет увеличени  частоты сканировани  пучка без увеличени  частоты вращени  зеркала.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  размеров и концентрации аэрозольных частиц, со22095 2

держащем последовательно включенные осветитель с параллельным пучком света, з-еркало, установленное с возможностью вращени , объектив, J узел формировани  потока частиц

и прием-но-анализирующий блок, между зеркалом и объективом введен отклон ющий блок, выполненный из отклон ющих световой пучок призм, уста0 новленных в плоскости сканировани  и своими основани ми обраш,енньгх к оси объектива, причем их угол отклонени  пучка выбран таким, что его тангенс равен отношению среднего

5 рассто ни  каокдой призмы от оси объектива к рассто нию между центром вращени  зеркала и центром отклон ющего блока, а размер каждой призмы в направлении сканировани 

Q по крайней мере в два раза превышает диаметр светового пучка.

71л  уменьшени  погрешностей при измерении частиц с размерами,сравпимыми с длиной вапны светового пуч5 ка, в устройство введены дополнительный объектив и положительна  линза, причем дополнительный объектив установлен так, что фокальна  плоскость основного объектива оптически сопр жена дополнительным объективом с потоком частиц, а положительна  линза установлена в фокальной плоскости основного объектива.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство дл  измерени  размеров и концентрации аэрозольных частиц содержит осветитель 1, например лазер, многогранное зеркало 2, установленное с возможностью вращени  в направлении, указанном стрелкой , на рассто нии L от центра вращени  зеркала установлен отклон ющий блок 3, выполиенньй из 2 N преломп юн11 х призм с прело№1 ю11щми углами М , if (на чертеже ) и средним рассто нием каждор призмы от оси объектива 4, равным h, Ь, . ., ,h| Бее призмы расположены в плоскости сканировани  (в плоскости чертежа) и своими основани ми обращены к оси объектива 4, установленного за отклон ющим блоком 3. Угловой размер каждой призмы равен об, а углы (г; отклонени  светового пучка каждой призмой выбраны из

соотношени :t rL, Линейный размер

каждой призмы, как миниму т, вдвое больше диаметра светового пучка. В 3 фокальной плоскости объектива 4 уст новлена положительна  линза 5, за которой установлен дополнительный объектив 6, оптически сопр гающий фокальную плоскость объектива 4с потоком частиц (перпендикул рным плоскости чертежа), На пути нерассе нного светового установле н.а светоловушка 7, а на пути рассе нного частицами света установлен приемно-анализирующий блок, состо щий из объектива 8, диафрагмы пол  зрени  9, фотоприемника 10 и анализатора 11, причем отклон ющий бло 3, объектив А, положительна  линза и дополнительный объектив 6 установ лены соосно со средним положением с тового пучка, обозначенным сплошной линией. Положени  пучка, соответствующие его прохождению через цент ры призм (за счет поворота зеркала обозначены штриховыми лини ми. Устройство работает следующим об разом. Световой пучок от осветител  1 попадает на зеркало 2, имеющее п граней и вращающеес  с частотой О об/с. При этом на выходе зеркала углова  амплитуда поворота пучка (в два раза превьшающа  угол поворо зеркала) равна 4л/п. Затем пучок по iпадает на отклон ющей блок 3, угловой размер его в плоскости сканировани  относительно центра сканирова ни  равен 47Г/П , а угловой размер каждой призмы равен о(.-требуемой величине сканировани  пучка в поток частиц, Поскольку -jj-,To пучок, проход щий через центр любой призмы, выйдет из нее паралле ьно оптической оси объектива .4 (6- и . св зан известным соотношением дл  преломле ни  света призмой. В частности, есл 95 t.:, то 6; ( - показатель преломлени  материала призмы), В результате при повороте зеркала на угол 21Г/п (т.е. за один цикл сканировани  пучка собственно зеркалом) на вьпсоде блока 3 пучок совершит 2N циклов сканировани , причем в каждом цикле пучок на выходе блока 3 будет перемещатьс  в пределах угла t - (при Ч.«1). В фокальной плоскости объектива 4 (с фокусным рассто нием f ) линейный размер области сканировани  равен oi , причем пучок будет перемещатьс  в этих пределах по одной и той же.траектории , проход  через любую из призм, (Диаметр фокального п тна равен /ь, где /5- расходимость пучка, т.е. относительна  амплитуда сканировани  равна oi//i). Объектив 6 переносит изображени  фокальной плоскости объектива 4 в поток частиц, где также осуществл етс  требуемое сканирование светового пучка. Линейный размер каждой грани в направлении сканировани  как минимум вдвое превышает светового пучка, В этом случае длительность одного цикла сканировани  будет не меньше интервала между соседними циклами. Импульсы рассе нного частицами света регистрируютс  приемно-ана- . , лизирующим блоком, содержащим объектив 8, диафрагму 9 пол  зрени  фотоприемника 10 и анализатор 11. Поскольку амплитуды этих импульсов (дл  частиц с размерами пор дка длины волны света и более) от угла рассе ни  света, то необходимо уменьшить изменение этого угла. С этой целью ycTaHOBJ/ieHa положительна  инза 5,

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее последовательно включенные осветитель с параллельным пучком света, вращающееся зеркало, объектив, узел формирования потока частиц и приемно-анализирующий блок, отличающее с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей измерений за счет увеличения частоты сканирования пучка без увеличения частоты вращения зеркала, в устройство между зеркалом и.объективом введен отклоняющий блок, выполненный из отклоняю щих световой пучок призм, установленных в плоскости сканирования и своими основаниями обращенных к оси объектива, причем их угол отклонения пучка выбран таким,.что его тангенс равен отношению среднего расстояния каждой призмы от оси объектива к расстоянию между центром вращения зеркала и центром отклоняющего блока, а размер каждой призмы в направлении сканирования по крайней мере в два раза превышает диаметр светового пучка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешностей при измерении частиц с размерами, сравнимыми с длиной волны светового пучка, в устройство введены дополнительный объектив и положительная линза, причем дополнительный объектив установлен так, что фокальная плоскость основного объектива оптически сопряжена дополнительным объективом с потоком частиц, а положительная линза установлена в фокальной плоскости основного объектива.

SU ,,.,1122095