SU1492242A1 - Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium - Google Patents
Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium Download PDFInfo
- Publication number
- SU1492242A1 SU1492242A1 SU874343174A SU4343174A SU1492242A1 SU 1492242 A1 SU1492242 A1 SU 1492242A1 SU 874343174 A SU874343174 A SU 874343174A SU 4343174 A SU4343174 A SU 4343174A SU 1492242 A1 SU1492242 A1 SU 1492242A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- particles
- beams
- scattering
- laser
- concentration
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике ,в частности, к оптическим способам контрол параметров дисперсных сред. Оно позвол ет определ ть концентрацию частиц в потоке прозрачной среды и может быть использовано в электронной промышленности, биологии, медицине и при контроле загр знени окружающей среды. Цель изобретени состоит в снижении нижнего предела определ емых концентраций частиц. Сущность изобретени состоит в том, что среду с исследуемыми частицами подвергают зондированию пересекающимис взаимно когерентными лазерными пучками с различающимис частотами. Сигнал биений фотоприемника селектируют на разностной частоте и определ ют средние значени квадратов фототоков. Попеременно регистрируют сигналы рассе ни из зоны пересечени пучков и области вне зоны их пересечени . Из отношени средних квадратов фототоков, относ щихс к указанным двум зонам рассе ни , определ ют концентрацию частиц. В основу способа положен физический эффект, состо щий в различном вли нии на флуктуации сигнала фотосмешени , флуктуаций числа частиц в области коррел ции рассе ни двух пучков (зона пересечени пучков) и в области отсутстви коррел ции рассе ни двух пучков (вне зоны пересечени пучков). Способ наиболее чувствителен в диапазоне малых концентраций, где флуктуации числа частиц в счетном объеме преп тствуют эффективному применению других интегральных методов из-за возрастани статистических погрешностей. 1 ил.The invention relates to instrumentation technology, in particular, to optical methods for monitoring parameters of dispersion media. It allows the determination of the concentration of particles in a stream of a transparent medium and can be used in the electronics industry, biology, medicine and in the control of environmental pollution. The purpose of the invention is to lower the lower limit of detectable particle concentrations. The essence of the invention is that the medium with the test particles is probed by intersecting mutually coherent laser beams with different frequencies. The beat signal of the photodetector is selected at the difference frequency and the mean values of squares of the photocurrents are determined. Signals of scattering from the intersection of the beams and the area outside their intersection are recorded alternately. From the ratio of the mean squares of the photocurrents related to these two scattering zones, the concentration of particles is determined. The method is based on a physical effect consisting in different effects on fluctuations of the photo-mixing signal, fluctuations in the number of particles in the correlation region of the scatter of two beams (beam intersection zone) and in the region of non-correlation scattering of two beams (outside the beam intersection zone) . The method is most sensitive in the range of low concentrations, where fluctuations in the number of particles in a countable volume prevent the effective use of other integral methods due to an increase in statistical errors. 1 il.
Description
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим способам контрол параметров дисперсных сред, позвол ет определ ть концентрацию частиц вThe invention relates to instrumentation engineering, in particular, to optical methods for monitoring parameters of dispersed media, which makes it possible to determine the concentration of particles in
потоке прозрачной среды и может быть использовано в электронной промышленности , биологии, медицине и при контроле загр знении о)чружак111и-11 среды.flow of a transparent medium and can be used in the electronics industry, biology, medicine and in the control of contamination of the environment.
Цель изобретени состоит в снижении нижнего предела определ емых кон центраций частиц.The purpose of the invention is to lower the lower limit of detectable particle concentrations.
На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ определени концентрации частиц в потоке прозрачной среды.The drawing shows a block diagram of a device that implements a method for determining the concentration of particles in a stream of a transparent medium.
Устройство содержит лазер 1 непрерывного излучени , акустооптический модул тор 2, зеркало 3, собирающий объектив 4, полевую диафрагму 5, фотоприемник 6, селективный частотный фильтр 7 и блок 8 обработки и регистрации ,The device contains a continuous radiation laser 1, an acousto-optic modulator 2, a mirror 3, a collecting lens 4, a field diaphragm 5, a photodetector 6, a selective frequency filter 7 and a processing and recording unit 8,
Способ определени концентрации частиц в потоке прозрачной среды осу ществл етс следующим образом.The method for determining the concentration of particles in a stream of a transparent medium is carried out as follows.
Пучок непрерывного излучени лазера 1 с частотой СО, направл етс во входную апертуру акустооптичес- кого модул тора 2, на выходе которого , кроме прошедшего пучка с частото СОц формируетс также второй пучок с частотой tOj, распростран ющийс на- клонно к направлению hepsoro пучка. Разность СО, -СОг частот определ етс частотой сигнсша, возбуждающего акустооптический модул тор 2. Раз- ностьбЗ, - СО частот первого и второго пучков выбираетс из услови COi (A continuous beam of laser 1 with a frequency of CO is directed to the entrance aperture of an acousto-optic modulator 2, the output of which, besides the transmitted beam with the frequency of SOC, also forms a second beam with a frequency tOj extending inclined to the direction of the hepsoro beam. The difference between the CO, and COg frequencies is determined by the frequency of the signal that excites the acousto-optic modulator 2. The difference between B3 and the frequency of the first and second beams is chosen from the condition COi (
СОWITH
-rg- , так как при большей разности-rg-, as with a larger difference
частот выделение, селекци и обработка сигнала на частоте биений не могут быть выполнены эффективно из-за значительных технических трудностей, С помощью зеркала 3 осуществл етс пересечение первого и второго пучков внутри области 9, зан той средой с исследуемыми частицами. Рассе нный частицами свет собираетс объективом 4 и регистрируетс фотоприемником 6, обеспечивающим фотосмешение сигналов рассе ни первого и второго пучков лазерного излучени . Полева диафрагма 5, снабженна двум отверсти ми , позвол ет попеременно регистрировать рассе нный частицами свет из зоны пересечени первого и второго пучков и из области,лежащей внутри области 9, но вне зоны пересечени пучков. Сигнал биений на разностной частоте |с«), с выхода фотоприемника 6 выдел етс с помощью селективного частотного фильтра и поступает на вход блока 8 обработки и регистрации.Frequency selection, selection and signal processing at the beat frequency cannot be performed efficiently due to significant technical difficulties. Mirror 3 intersects the first and second beams inside region 9 occupied by the medium with the particles under study. The light scattered by the particles is collected by the objective 4 and recorded by the photoreceiver 6, which provides for the photo mixing of the signals of the scattering of the first and second laser beams. The field diaphragm 5, provided with two openings, makes it possible to alternately record the light scattered by particles from the intersection zone of the first and second beams and from the region lying inside region 9, but outside the intersection zone of the beams. The beat signal at the difference frequency | c “), from the output of the photoreceiver 6, is extracted using a selective frequency filter and is fed to the input of the processing and recording unit 8.
Представим, что ток фотоприем}1нка 6 i( обусловлен фотосмешением волн, рассе нных п частицами, облучаемыми первым лазерным пучком в объеме V, , и п частицами, облучаемыми вторым лазерным пучком в объеме V, причем объемы V и V-i че пересекаютс . Величина тока 1, равнаImagine that the photocurrent is} 1nka 6 i (due to the photo-mixing of waves scattered by n particles irradiated by the first laser beam in volume V, and n particles irradiated by the second laser beam in volume V, and the volumes V and Vi are intersecting. 1 equals
П П 22
i, в, Z. Z1 лСГр ,i, in, Z. Z1 lrsr,
, ,
где сечение рассе ни дл пары частиц р и q, принад 5where the scattering cross section for a pair of particles p and q belongs to 5
0 5 0 5
5 five
ВAT
лежащих соответственно объемам V и lying respectively volumes V and
00
- коэффициент пропорциональности , учитывающий интенсивность облучени , чувствительность фотоприемника и телесный угол сбора света. - the proportionality coefficient, taking into account the intensity of irradiation, the sensitivity of the photodetector and the solid angle of collection of light.
Поскольку частицы распределены в потоке хаотично, фазы различных сечений Лб ро не коррелируют и не завис т от флуктуации числа частиц, попадающих Б объемы V и Vj. В этих услови х дл среднего квадрата тока фотоприемника 6 можно записатьSince the particles are randomly distributed in the flow, the phases of different sections of Lo ro do not correlate and do not depend on fluctuations in the number of particles falling into B volumes of V and Vj. Under these conditions, for the average square of the current of the photodetector 6, you can write
1 one
((
Кл( C (
пP
П-2P-2
5five
00
5five
00
Г п G p
z: uG-p, в,z: uG-p,
- Р} где А, |ЛО 1 - дл частиц в объемах V, и V.- R} where A, | ЛО 1 - for particles in volumes V, and V.
Учитыва , что п, и п - независи-: мые случайные величины, поскольку V( и Vi не пересекаютс , получают ,njA, .Taking into account that n and n are independent random variables, since V (and Vi do not intersect, get, njA,.
Предположим, что первый и второй лазерные пучки пересекаютс в объеме Vp. Тогда ток i фотоприемника, вызванный смешением волн от разных пучков, рассе нных по частицам п в объеме V, равенSuppose that the first and second laser beams intersect in the volume Vp. Then the current i of the photodetector, caused by the mixing of waves from different beams scattered through particles n in the volume V, is equal to
По ПоAccording to
2:лс;1, 2: hp; 1,
Дл среднего квадрата тока фотоприемника 6 в этом случае получаютFor the average square of the current of the photodetector 6 in this case, get
где В - коэффициент пропорциональности , учитывающий интенсивность облучени , чувствительность фотоприемника и телесный угол сбора рассе нного света.where B is the proportionality coefficient, taking into account the intensity of irradiation, the sensitivity of the photodetector and the solid angle of collection of scattered light.
дл частиц в объеме V.for particles in volume V.
Учитыва , что при стати.-;-цчески однородном распрс7;€шении частиц вBearing in mind that with stat .-; - a uniform homogeneous distribution of particles;
потоке число частиц п конское распределеш1е, По (п,) +п„the number of particles in a stream is equine distribution, Po (n,) + n „
ТогдаThen
((n;)+n)A2.((n;) + n) A2.
-rZ.r l,/l2-rZ.r l / l2
Отношение i,/ средних квадртов токов в этом случае может быть получено из выражени The ratio i, / average squares of the currents in this case can be obtained from the expression
ТT
72 1.72 1.
П.П/P.P./
, vv
А,В, A, B,
-г (По) -t-n-g (By) -t-n
Выбира соответствующим образом телесные углы сбора рассе нного света из объемов V, V и VQ , можн легко обеспечить условие А,By appropriately choosing the solid angles of collecting the scattered light from the volumes V, V and VQ, it is easy to ensure condition A,
Принима во внимание, чтоWhereas
(к„)(to")
получают выражение, позвол ющее определ ть концентрацию частиц Т2 / г get an expression that allows you to determine the concentration of particles T2 / g
п ( Y° v .v.) vn (Y ° v .v.) v
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874343174A SU1492242A1 (en) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874343174A SU1492242A1 (en) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1492242A1 true SU1492242A1 (en) | 1989-07-07 |
Family
ID=21342156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874343174A SU1492242A1 (en) | 1987-11-03 | 1987-11-03 | Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1492242A1 (en) |
-
1987
- 1987-11-03 SU SU874343174A patent/SU1492242A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ринкевичюс B.C., Янина Г.М. Лазерна анемометри квазидисперсных двухфазных потоков.-В сб.: Паро- жидкостные потоки.-Минск, ИТМО им. А.В. Лыкова, АН БССР, 1974, с. 194-208. Клименко А.П. Методы и приборы дл измерени концентрации пыли.- М.: Хими , 1978, с. 206. .(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЩШ ЧАСТИЦ В ПОТОКЕ ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДЫ * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4764013A (en) | Interferometric apparatus and method for detection and characterization of particles using light scattered therefrom | |
US3873206A (en) | Method for determining a specific characteristic of fluid suspended particles | |
US4565448A (en) | Particle counting apparatus | |
US3732014A (en) | Electromagnetic radiation apparatus for analyzing small particles | |
WO2009067043A1 (en) | Method for measuring particle size in a liquid and device for carrying out said method | |
US6104491A (en) | System for determining small particle size distribution in high particle concentrations | |
CN201622228U (en) | Dynamic polarized light scattered grain measuring device | |
US4725136A (en) | Method for measuring particle velocity using differential photodiode arrays | |
US6522405B2 (en) | Method and apparatus for monitoring sub-micron particles | |
US4696571A (en) | Suspended sediment sensor | |
JP3151036B2 (en) | Method and apparatus for detecting submicron particles | |
SU1492242A1 (en) | Method for determining concentration of particles in a stream of transparent medium | |
Wyatt et al. | Discrimination of phytoplankton via light‐scattering properties | |
Richter et al. | Particle sizing using frequency domain photon migration | |
JPH0749302A (en) | Method and apparatus of measuring particle size of microparticle in fluid | |
US4622642A (en) | Batch interference granulometric process particularly applicable to poly-dispersed biological particles | |
JP2756298B2 (en) | Sample test equipment | |
JPH02173553A (en) | Method and device for measuring turbidity of high concentration | |
CN202330223U (en) | Device for measuring high-concentration nano-particles by using one-beam cross correlation technique | |
WO2000049387A9 (en) | High numerical aperture flow cytometer and method of using same | |
RU49620U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING CLUSTERS AND MICROPARTICLES IN LIQUIDS | |
JPH09196842A (en) | Fi value measuring method and device | |
WO1993016368A1 (en) | Particle measurement system | |
JPS5838864A (en) | Suspended particle speed meter | |
JPS60161548A (en) | Apparatus for measuring scattered light of flowing fine particulate material |