SU1257476A1 - Нефелометр (его варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области оптической нефелометрии и может использоватьс  дл  измерени  прозрачности жидкостей и газов в метеорологии , гидрологии и пр, С целью повьшени  чувствительности измерений путем увеличени  рабочего объема в устройство дополнительно введен сменный кольцевой объектив, что позвол ет преобразовать рассе нное исследуемой средой излучение в параллельный пучок. Подбира  угол рассе ни  и фокусное рассто ние объектива, можно подобрать требуемое угловое разрешение. Конструкци  нефелометра по третьему и четвертому вариантам дополнительно содержит второй конический отражатель, оптически св занный с плоским зеркалом, а также сменный кольцевой объектив. Эта конструкци  позвол ет регистрировать с теми же преимуществами излучение, рассе нное средой под двум  различными углами , 4 с.п. ф-лы, 4 ил. (Л to ел « tik Од

Description

1

10

15

20

25

Изобретение относитс  к оптичесим , приборам и может быть использоано дл  измерени  прозрачности жидостей и газов в гидрологии, метеоро- огин, при контроле загр знений окру- 5 ающей среды, в химической промышенности .

Цель изобретени  - повышение чувтвительности измерений интенсивноси рассе нного света путем увеличеи  рабочего объема без снижени  веичины углового разрешени  и обеспеение перестройки угла наблюдени , а также увеличение числа определ емых араметров.

На фиг.1-4 изображены оптические схемы нефелометра, варианты исполнени  .

На оптических схемах обозначены осветитель 1, конический отражатель 2, светова  ловушка 3, сменный кольцевой объектив 4, диафрагма 5 пол  зрени  с фотоприемником 6. Нефелометр по фиг.3 и 4 содержит также второй конический отражатель 7, вторую диафрагму 8 пол  зрени  с вторым фотоприемником 9, а также плоское зеркало 10.

Нефелометр работает следующим образом .

В нефелометре по первому варианту (первый и второй пункты формулы) пучок света от осветител  1 проходит через исследуемую среду и частично рассеиваетс  в ней. Нерассе нньш свет 35 задерживаетс  световой ловушкой 3, а свет, рассе нный средой под средним углом ot , попадает на конический отг. ражатель 2, отражаетс  от него и попадает в кольцевой объектив 4, который фокусирует свет на поверхность диафрагмы 5 диаметром d. Световой поток в пределах выбранного угла пол  зрени , определ ющего угловое разрешение прибора, проходит на фотоприемник 6, а остальна  часть рассе нно- го средой света в направлени х, отличных от ot ± До./2, задерживаетс  диафрагмой. Световой поток, прошедший через отверстие в диафрагме 5 попадает на фотоприемник 6, преобразующий световой поток в соответствующий электрический сигнал. Величина требуемого углового разрешени  определ етс  величиной отношени  Act d/f, где f - фокусное, рассто ние объектива . Величина рабочего объема определена пересечением пучка света источ30

40

45

50

55

10

15

5

257476

ника и 1/2 проекции объектива на ось прибора под углом наблюдени  об . Чувствительность измерений не зависит от диаметра светового пучка при одной и той же мощности источника света , поскольку при изменении этого ди.- аметра соответствующее изменение величины рабочего объема компенсируетс  изменением интенсивности в сечении светового пучка. Однако увеличение рабочего объема приводит к повьш1ению статистической обеспеченности получаемых данных о прозрачности сред, особенно в услови х низких концентраций рассеивающих частиц.

В конкретном случае, когда радиус меньшего отверсти  в коническом отра

жателе t, радиус пучка света г , а максимальньм радиус отражател  R равен максимальному радиусу объектива, величина V рабочего объема определ етс  как

25

V

le-.il

sin 06

Таким образом, максимальное, значение рабочий объем V имеет при г

R. Определим величину рабочего

объема прибора при следующих параметрах оптической схемы: R 5 см, г г. 3,3 см, объектив И-37 с фокусным рассто нием f 30 см, d 0,7 мм, фотоприемник ФД-24К.

При oi 45° и угловом разрешении ЛоС 0,25 получают,V 82 см .

В

прототипе дл  тех же значений угла наблюдени  и углового разрешени  йо 2° V 0,8 см

Таким образом, нефелометр по первому варианту позвол ет в 100 раз увеличить рабочий объем по сравнению с прототипом и при этом повысить угловое разрешение при измерении интенсивности рассе нного света.

Ф лефелометре по второму варианту (третий и четвертый пункты формулы) пучок света от источника 1 проходит через исследуемую среду и частично рассеиваетс , в ней. Нерассе нный свет задерживаетс  световой ловушкой 4, а свет, рассе нный средой под средними углами Л, и oig , попадает на конические отражатели 2 и 7 соответственно и далее на кольцевой объ ектив 4. Свет, отраженный от конического Ьтражател  7, фокусируетс  объективом 4 на поверхности диафрагмы 5 и, пройд  через отверстие в ней попадает на фотоприемник 6. Свет, отраженный от конического.отражател  2, преломл етс  объективом А в направлении круглого плоского зеркала 10, установленного перпендикул рно опти г ческой оси и оптически сопр женного с коническим отражателем 2. Отраженный от зеркала 10 свет фокусируетс  на поверхности второй диафрагмы 8 и через отверстие в ней частично попадает на второй фотоприемник 9.

Нефелометр по второму варианту обеспечивает запись на регистраторе отношени  сигналов, пропорциональных рассе нному средой излучению под средними углами oi, и исключает вли ние нестабильности излучени  источника и повышает точность определени  микрофизических характеристик концентраци , средний размер частиц рассеивающей средаи

Комбинации конических отражателей дп  разных средних углов регистрации рассе нного излучени  позвол ют определить не только прозрачность исследуемых сред, но и их фазовый и микрофизический состав.

Предлагаемый нефелометр характеризуетс  махами габаритами, высокой чувствительностью и простотой перестройки .

Claims (4)

1. Нефелометр, содержащий соосно расположенные осветитель, конический

отражатель, световую ловушку и диафрагму пол  зрени  с фотоприемником , о т л и ч а ю щ . и и с   тем, что, с целью повьшеии  чувствительности путем увеличени  рабочего объема без снижени  величины углового разрешени , а также обеспечени  воз-,. можности перестройки угла наблюдени  он дополнительно содержит сменный кольцевой объектив, установленньй между коническим отражателем и диа- . фрагмой СООСНО им и оптически св занный с коническим отражателем, при этом конический отражатель обращен вершиной от объектива, угол раствора конического отражател  выполнен ср 180 -ct , где ot - средний угол регистрации рассе нного света, диафрагна пол  зрени  размещена в фокальной плоскости объектива, а осветитель - , между коническим отражателем и объекs О

15 0

5

о

5

0 5

тивом вне проекции под углом « образующей конического отражател  на оптическую ось, причем рабочие поверхности осветител  и фотоприемника ориентированы в одйу сторону.

2. Нефелометр, содержащий соосно расположенные осветитель, конический отражатель, световую ловушку и диафрагму пол  зрени  с фотоприемниг ком, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  чувствительности путем увеличени  рабочего объема без снижени  величины углового разрешени , а также обеспечени  вбз- можности перестройки угла наблюдени , он дополнительно содержит сменный кольцевой объектив, установленный между коническим отражателем и диафрагмой соосно им.и оптически св - занньш с коническим отражателем, при этом конический отражатель обращен вершиной от объектива, угол раствора конического отражател  cj выполнен равным о;, диафрагма пол  зрени  размещена в фокальной плоскости объектива, а осветитель - со стороны вершины конического отражател  вне проекции под углом об образующей конического отражател  на оптическу1р. ось, причем рабочие поверхности осве- тител  и фотоприемника ориентированы в противоположные стороны.

3. Нефелометр, содержащий соосно расположенные осветитель, конический отражатель, световую ловушку и диафрагму пол  зрени  с фотоприемником , отличающийс  тем, что, с целью повьнпени  чувствительности путем увеличени  рабочего объема без снижени  величины углового раз- разрешени  и увеличени  числа опреде- 1  емьгх параметров, он дополнительно п содержит второй конический отражатель , кольцевой объектив, плоское зеркало и вторую диафрагму пол  зрег ни  с вторым фотоприемником, наименьший диаметр второго конического отражател  не меньше наибольшего диаметра первого конического отражател , наибольший диаметр кольцевого объектива не меньше наибольшего диаметра второго конического отражател , а диаметр отверсти  не больше меньшего диаметра первого конического отражател , все дополнительные элементы установлены между первым коническим отражателем и первой диафрагмой пол  зрени  соосно им.

лоское зеркало оптически св зано с ервым коническим отражателем и второй диафрагмой пол  зрени  с вторым отоприемником через кольцевой объектив , перва  диафрагма пол  зрени  с j ервым фотоприемником размещена в окальной плоскости кольцевого объектива , осветитель, расположена между первым коническим отражетелем и объективом , его рабоча  поверхность ори- 10 ентирована в ту же сторону, что и рабоча  поверхность первого фотоприемника , оба конических отражател  рабочими поверхност ми обращены к объективу ,   углы их раствора cf, и ер, 15 выполнены q)| 180 - oif ; i 180 - oi., , где о, н -средние углы регистрации рассе нного света первым и вторым фотоприемниками соответственно .20

4. Нефелометр, содержащий соосно расположенные осветитель, конический отражатель, световую ловушку и диафрагму пол  зрени  с фотоприемни- 25 ком, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствитель ности путем увеличени  рабочего объема без снижени  величины углового р.аз- разрешени  и увеличени  числа опре- зо дел емых параметров, он дополнительно содержит второй конический отражатель , кольцевой объектив, плоское

зеркало и вторую диафрагму пол  зрени  с вторым фотоприемником, наимень- 1ПЯЙ диаметр второго конического отражател  не .меньше наибольшего диаметра первого конического отражател , наибольший диаметр кольцевого объектива не меньше наибольшего диаметра второго конического отражател , а диаметр отверсти  не больше меньшего диаметра первого конического отражател , все дополнительные эле :. менты установлены между первым коническим отражателем и первой диафрагмой пол  зрени  соосно им, плоское зеркало оптически св зано с первым коническим отражателем и второй диафрагмой пол  зрени  с вторым фотоприемником через кольцевой объектив, перва  диафрагма пол  зрени  с первым фотоприемником размещена в фокальной плоскости кольцевого объектива, осветитель расположен со стороны вершины первого конического отража- телд, рабочие поверхности осветител  и фотоприемника ориентированы в противоположные стороны, оба конических отражател  рабочими поверхност ми обращены к объективу, а углы их раствора Cfi и tpj вьшолнены cf, о, ; q,

г

где

oi, и средние углы регистрации рассе нного света первым и вторым фотоприемниками соответственно .

I/

Редактор А.Огар

Составитель В.Капечиц Техред Л.Сердюкова

Заказ А908/39 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

Корректор С.Черни