SU1594384A1 - Method of determining size of particles in flow of medium - Google Patents
Method of determining size of particles in flow of medium Download PDFInfo
- Publication number
- SU1594384A1 SU1594384A1 SU884628316A SU4628316A SU1594384A1 SU 1594384 A1 SU1594384 A1 SU 1594384A1 SU 884628316 A SU884628316 A SU 884628316A SU 4628316 A SU4628316 A SU 4628316A SU 1594384 A1 SU1594384 A1 SU 1594384A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- distance
- particles
- zone
- center
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технической физике и, в частности, к способам автоматизированного определени размеров частиц в технологических средах. Цель изобретени - повышение точности измерений. Амплитуду каждого зарегистрированного сигнала корректируют в зависимости от рассто ни между траекторией движени частицы и центром измерительной зоны, которое определ етс путем измерени временного несовпадени импульсов сигналов ослаблени светового потока, полученных при прохождении частицей двух симметричных относительно оптической оси участков измерительной зоны. Перед определением размеров частиц увеличивают амплитуду сигнала ослаблени в зависимости от этого рассто ни в K раз: K=[(ϕА 2Z/2λF 2)/SIN (ϕА 2Z/2λF 2)] 2, где A - радиус ограничивающего световой поток отверсти The invention relates to technical physics and, in particular, to methods for the automated determination of particle sizes in process media. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The amplitude of each recorded signal is adjusted depending on the distance between the particle's trajectory and the center of the measuring zone, which is determined by measuring the temporal mismatch of the pulses from the attenuation of the luminous flux obtained when the particle passes two sections of the measuring zone that are symmetrical about the optical axis. Before determining the particle size, the amplitude of the attenuation signal is increased, depending on this distance, by a factor of K: K = [(ϕA 2Z / 2λF 2) / SIN (ϕA 2Z / 2λF 2)] 2, where A is the radius of the light-restricting hole
Z - рассто ние до центра измерительной зоныZ is the distance to the center of the measuring zone
λ - длина волны используемого излучени λ is the wavelength of the radiation used
F - фокусное рассто ние объектива. При Z=0 амплитуда не корректируетс . 1 ил.F is the focal length of the lens. At Z = 0, the amplitude is not corrected. 1 il.
Description
Изобретение относитс к техничес- кой физике и может быть использовано дл определени размеров частиц и распределени их по размерам как в лабораторных, так и в производственных услови х.The invention relates to technical physics and can be used to determine particle sizes and size distribution in laboratory and in production conditions.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.
На чертеже изображена блок-схема устройства дл реализации предлагаемого способа:. The drawing shows a block diagram of a device for implementing the proposed method:
Устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, объективы 3-5, капилл р 6 дл прокачки исследуемой среды, светоделитель 7, фотоприемники 8-10, двухщелевую диафрагму 11, пр моугольную призму 12, усилитель 13, пороговые устройства 14-16, измеритель 17 временного несовпадени , врем ампли- .тудный преобразователь 18, вычисли- тель 19 на базе микроЭВМ, который состоит из двух модулей 20 и 21 аналогового ввода информации, процессора -22, устройства 23 последовательного обмена и системного канала 24 мик- роЭВМ, генератор 25 и дисплей 26.The device contains a laser 1, a collimator 2, lenses 3-5, a capillary 6 for pumping the medium under study, a beam splitter 7, photodetectors 8-10, a double-slit diaphragm 11, a rectangular prism 12, an amplifier 13, threshold devices 14-16, a time meter 17 mismatch, time amplitude converter 18, microcomputer-based calculator 19, which consists of two analog information input modules 20 and 21, a -22 processor, a serial exchange device 23, and a microcomputer system channel 24, 25 26
Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.
Б исследуемой среде, проход щей с посто нной скоростью через капилл р 6, формируют измерительную зону. In the test medium passing at a constant speed through the capillary p 6, a measuring zone is formed.
:л: l
00 400 4
размеры которой превосход т максимальный размер чаетнц. Зону формир у- ют путем фокусировки объективом 3 светового потока от лазс-фа 1, расширенного коллиматором 2. Зона имеет параллельные о.граничиваюрдае поверхности . Световой поток за капилл ром 6 делитс светодапи телем 7 на два потока , собираемые объективами 4 и 5 Осуществл ют фотозлектрьшескую ре- Гистрацик) фотоприемником 8 импульсных сигналов, возника101Щ1х всшедствие ослаблени светового потока при пересечении частицами зоны измерени . При помощи объектива 5, дв осщелевой диафрагмы 11э пр моугольной призмы 125 фотоприемников 9 и Ю, пороговых устройств 15 и 16, измеритеш 17 временного несовпадени опред гл ют рассто ние от траектории движени каждой в отдельности частицы до центра измерительной зоны-v. Рассто ние наход т путем измерени временного несовпадени импульсов, получаемых при регистрации световых сигналов ослаблени , формирующихс при прохождении частицей двух симметричных относительно оптической оси участков измерительной зоны, расположенных на траектории ее движени , В -устройстве фокальные плоскости объективов 3 и 5 совпадают. Сигналы ослаблени от двух участков. измерите,пьной зоны выдел ют при помощи двухщелевой диафрагмы .11 .. Сигналы ослаблени преобразо- в ываютс в электрические импульсы фотоприемниками 9 и 10. При совпадении траектории движени частщы с центром измерительной зоны импульсы с фотоприемнйков формируютс одновременно , В случае прохождени частицей участка измерительной зоны вне ее центра импульсы имеют временное несовпадение , величина которого пропорциональна рассто нию от траектории движени частицы до центра зоны, Сиг- налы с фотоприемников поступают в пороговые устройства 15 и 16, На вьпсо- дах которых формируютс пр моугольные импульсы. ронты импульсов с двух пороговых устройств имеют временное несовп-адение. По этим фронтам измеритель 17 временного несовпадени фЪрмирует пр моугольные импульсы, длительности которых равны временно- му несовпадению между траекторией движени частиц и центром измерительной зоны. Длительности импульсовdimensions that exceed the maximum size of a piece. The zone is formed by focusing the lens 3 with the light flux from laser-fa 1 expanded by the collimator 2. The zone has parallel limits on the surface of the surface. The luminous flux behind the capillary 6 is divided by the light driver 7 into two streams collected by lenses 4 and 5. They carry out a photoelectric recording of the pulsed signals by the photodetector 8, resulting in a loss of light when the particle crosses the measurement zone. Using lens 5, two slit diaphragms 11e of a rectangular prism 125 of photodetectors 9 and 10, threshold devices 15 and 16, measure 17 time mismatches determine the distance from the trajectory of movement of each individual particle to the center of the measuring zone-v. The distance is found by measuring the temporal mismatch of the pulses obtained by registering the light attenuation signals formed when a particle passes two sections of the measuring zone that are symmetric about the optical axis and located on its trajectory. In the device, the focal planes of objectives 3 and 5 coincide. Signal attenuation from two sites. measure, the full area is distinguished by a double-slit diaphragm .11 .. The attenuation signals are converted into electrical pulses by photodetectors 9 and 10. When the trajectory of motion coincides with the center of the measuring zone, the pulses from the photodetectors are formed simultaneously. outside its center, the pulses have a temporary mismatch, the magnitude of which is proportional to the distance from the trajectory of the particle to the center of the zone. Signals from the photodetectors enter threshold structures CTBA 15 and 16, in which the rows formed vpso- rectangular pulses. Pulses from two threshold devices have a temporary mismatch. On these fronts, the temporal mismatch meter 17 forms rectangular pulses whose durations are equal to the time mismatch between the trajectory of the particles and the center of the measuring zone. Pulse duration
св заны с указанньм рассто нием следующим соотношением:are related to the specified distance by the following relationship:
f f
: t.v: t.v
гдеWhere
/ - i,/ - i,
z 1 длительность импульсов; рассто ние-от центра измерительной зоны до траектории движени частиц; рассто ние меладу щел ми диафрагмы 11,fj - фокуснЪе рассто -ние объектива 5;z 1 pulse duration; the distance from the center of the measuring zone to the particle trajectory; the distance of the melade by the slit aperture 11, fj is the focal length of the lens 5;
V - скорость движени частиц в капилл ре.V is the velocity of the particles in the capillary.
00
00
5five
00
5five
uu
5five
Пр моугольные импульсы с измерител 17 поступают во врем амплитудньй преобразователь 18, амплитуда сигналов на выходе которого пропорциональна рассто нию между траекторией движени частиц и центром измерительной зоны. Эти сигналы поступают в модуль 21 аналогового ввода вычислител 19. В модуль 20 аналогового ввода подаютс усиленные в усилителе 13 сигналы ос- |лаблени . Сигналы ослаблени поступа- 1ют также в пороговое устройство 14, уровень срабатывани которого больше уровн шумов. Пороговое устройство формирует импульсы, которые служат дл управлени работой модулей 20 и 21 анапо го в о го ввод а. Модул и аналого- вого ввода преобразовывают амплитуды входных сигналов в коды, которые через системный канал 24 передаютс в процессор 22, Причем информаци пе- редает.с в процессор только при наличии управл ющих импульсов с порогового устройства 14. Аналого-цифровое преобразование в модул х аналогового ввода стробируетс импульсами с генератора 25. В вычислителе увеличивают амплитуду каждого зарегистрированного и измер емого сигнала ослаблени в зависимости от рассто ни между траекторией движени частицы и центром измерительной зоны, причем эта зависимость обратно пропорпио- нальна функции распределени интенсивности светового потока в направлении его распространени . Действительно , амплитуда сигнала ослаблени U, пропорциональна квадрату радиуса частицы г и интенсивности I;освещающего светового потока в точке регистрации частиц:Square pulses from meter 17 arrive during amplitude converter 18, the amplitude of the signals at the output of which is proportional to the distance between the trajectory of the particles and the center of the measuring zone. These signals are fed to the analog input module of the calculator 19. The attenuating signals amplified in the amplifier 13 are fed to the analog input module 20. The attenuation signals also enter the threshold device 14, the trigger level of which is higher than the noise level. The threshold device generates pulses that serve to control the operation of the modules 20 and 21 of the anomaly input. The module and the analog input convert the amplitudes of the input signals into codes that are transmitted through the system channel 24 to the processor 22, and the information is transmitted to the processor only if there are control pulses from the threshold device 14. The analog-digital conversion in the modules the analog input is gated with pulses from generator 25. In the calculator, the amplitude of each registered and measured attenuation signal is increased, depending on the distance between the trajectory of the particle and the center of the measuring zones, and this dependence is inversely proportional to the distribution function of the intensity of the light flux in the direction of its propagation. Indeed, the amplitude of the attenuation signal U is proportional to the square of the radius of the particle r and the intensity I, of the illuminating light flux at the particle detection point:
и, с 1,г2,and, with 1, r2,
где с - коэффициент пропорциональности .where c is the proportionality coefficient.
Поскольку амплитуда измер емых сигналов не должна зависеть от место- положени частицы, а должна быть св зана только с ее размером, то амплитуды сигналов от частих одного размера , проход щих через центр измерительной зоны и вне его, должны быть одинаковы:Since the amplitude of the measured signals should not depend on the location of the particle, but should be associated only with its size, the amplitudes of the signals from parts of the same size passing through the center of the measuring zone and outside it should be the same:
Кс1;Г2 X1; G2
J J
гдеWhere
1о интенсивность светового потока в центре измерительной зоны; 1o the intensity of the light flux in the center of the measuring zone;
К - коэффициент усилени сигнала от частиц, проход щих вне центра измерительной зоны .K is the gain of the signal from particles passing outside the center of the measuring zone.
Известно, что распределение интенсивности вдоль оси сфокусированного потока описываетс вьфажениемIt is known that the intensity distribution along the axis of the focused flow is described by the extrusion
/ V / V
Г . / ffafz VG. / ffafz V
. I;if2 / . I; if2 /
де Л - длина волны используемого излучени ;de L is the wavelength of the radiation used;
Z - рассго ние до центра измерительной зоны.; а - радиус ограничивающего потокZ - dissipation to the center of the measuring zone .; a - radius limiting flow
отверсти ;holes;
f - фокусное рассто ние объектива. Следовательно, коэфйициент усилеи сигналов равенf is the focal length of the lens. Consequently, the signal gain ratio is
2:7 / 5Га27122: 7 / 5Ha2712
Тг-Г / /Tg-G / /
sinsin
2Af22Af2
Таким образом, закон изменени измер емых сигналов представл ет собой обратную величину функции распределени интенсивности светового потока в направлении его распространени . После выполнени этой операции сигналы от частиц не завис т от рассто ни .между траекторией движени и центром измерительной зоны.Thus, the law of variation of the measured signals is the reciprocal of the distribution function of the intensity of the light flux in the direction of its propagation. After this operation, the signals from the particles do not depend on the distance between the trajectory of movement and the center of the measuring zone.
Рассто ние г поступает в вьгчисли- тель 19 в виде амплитуды с врем - амплитудного преобразовател 18. С помощью вычислител определ ют также ПО увеличенным амплитудам сигналов размеры частиц. Наиболее просто размеры частиц находить по табличному методу.The distance r enters the calculator 19 in the form of an amplitude with a time-amplitude converter 18. With the help of the calculator, the sizes of the particles are also determined by the increased amplitudes of the signals. The most simple particle sizes are found by the tabular method.
Устройство предварительно калибруетс по эталонным латексам. В таблицу занесены размеры частиц, соотThe device is pre-calibrated against reference latexes. Particle sizes are listed in the table, respectively
ветств-ующие амплитудам сигналов от них. По скорректированным амплитудам наход т размеры частиц. Количество частиц в потоке среды за определен-. ный промежуток времени в различных диапазонах- (границы диапазонов задаютс заранее) отображаетс на дисплее 26, на который информаци передаетс через устройство 2 последовательно- го обмена. the amplitude signals from them. The particle sizes are determined by the corrected amplitudes. The number of particles in the flow of the medium is determined. The time interval in the various ranges- (the boundaries of the ranges are set in advance) is displayed on the display 26, to which information is transmitted through the device 2 of the serial exchange.
Предлагаемьй способ имеет более высокую точность за счет исключени погрешностей измерени , св занный с вли нием неравномерности освещени частиц на разных участках измерительной зоны вдоль направлени распространени освещающего излучени и, следовательно , с несоответствием амплитуд измер емых сигналов.The proposed method has a higher accuracy due to the exclusion of measurement errors associated with the effect of irregularity of the illumination of particles in different parts of the measuring zone along the direction of propagation of the illuminating radiation and, therefore, with the mismatch of the amplitudes of the measured signals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884628316A SU1594384A1 (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Method of determining size of particles in flow of medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884628316A SU1594384A1 (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Method of determining size of particles in flow of medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1594384A1 true SU1594384A1 (en) | 1990-09-23 |
Family
ID=21418710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884628316A SU1594384A1 (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Method of determining size of particles in flow of medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1594384A1 (en) |
-
1988
- 1988-12-29 SU SU884628316A patent/SU1594384A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бел ев С.П. и др. Оптикоэлект- роиные методы изучени аэрозолей.-М.: Энергоиздат, 1981, с. 111-114. Авторское свидетельство СССР № 1173263, кл. G 01 N 15/02, 1982. . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4957363A (en) | Apparatus for measuring characteristics of particles in fluid by detecting light scattered at the particles | |
JP2641927B2 (en) | Particle measurement device | |
US4984889A (en) | Particle size measuring system with coincidence detection | |
US5187538A (en) | Laser doppler velocimeter | |
SU1594384A1 (en) | Method of determining size of particles in flow of medium | |
US3709599A (en) | Laser doppler flow probe with high spatial resolution | |
SU1670537A1 (en) | Device for determining the size and concentration of particles in continuously flowing liquids | |
JPH09281252A (en) | Optical type continuous and automatic by-blown-snow/ sand-size measuring instrument | |
SU1718041A1 (en) | Method for particles dimensions determination in flowing medium | |
SU1485069A1 (en) | Photoelectric method for determining dimensions and concentration of suspended particles | |
SU1270707A1 (en) | Device for measuring velocity of flow | |
SU1345120A1 (en) | Speed meter | |
RU192991U9 (en) | Lidar for remote round-the-clock determination of temperature and humidity of the atmosphere | |
SU393789A1 (en) | METHOD OF MEASUREMENT OF CONSUMPTION OF A RAY OF OPTICAL QUANTUM GENERATOR | |
SU1395994A1 (en) | Photoelectric spectrometer of microparticles | |
SU1091076A1 (en) | Optical doppler meter of reynolds stresses in liquid or gas flow | |
SU1543979A1 (en) | Laser-type particle counter | |
SU1448246A1 (en) | Method of determining particle sizes in a liquid | |
SU1753271A1 (en) | Method to determine vibration parameters | |
SU1462182A1 (en) | Method of measuring size of precipitation drops | |
SU1112895A1 (en) | Optical anemometer | |
RU2061223C1 (en) | Method of measurement of sizes of microparticles | |
SU1672380A1 (en) | Doppler anemometer | |
RU2039931C1 (en) | Method of determination of glass tube diameter and device for its accomplishment | |
RU4183U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING A LASER RADIATION BEAM |