SU708207A1 - Устройство дл измерени размеров частиц - Google Patents

Description

Изобрете ше касаетс  оптисо-электрон ного приборостроени  и может быть использовано в оптике атмосферы и океана в горнорудной, химической, медицинской промышлеюгост х, при контроле степени загр знени  окружающей среды дл  определегш  распределени  частиц по их размерам в генераторах аэрозолей. Известно устройство дл  измерешш размеров частиц, содержащее источник света, оптическую систему, фотоприемНИКИ , анализатор Ij Однако это устройство не позвол ет измерить размеры частиц, меньшие длины волны используемого излучени , Наиболее близкиI по технической сущ ности к предложенному  вл етс  ycTpofteT во дл  измерени  размеров частиц, содер жащее источник света и расположенные вдоль оси кювету, объектив и 4отоприемник 2. Однако эти устройства )фект1тны при исследовании частиц с известньп /1и 1шдикатриссами рассе5ши  света. На практике воз1пп ает иеобходил-юстг анализа час тип произБОлыгой формы, 1нд1жатриссьг рассе ни  которых, в общем случае, нензвесшы . Вщг шгдикатрисс рассе ни  .. разлггчеи дл  прозрачных и непрозрачных частиц одио1Х5 размера. Кроме тогю, вид инд1п атр 1ссь рассе гш  также зависит or коице трашш часпщ и налич г  молекул,ного и пг далеБСКого видов рассе ни , что усложн ет обраб.5тку выход1ЮГо сипшла . Цель изобретешг  - повышение точности намерений рааморов крупных част1ш. Это цостш аетс  тем, что в ycTpoticTBo дл  измерени  размеров частиц- вдоль оптической оси устрс. Гютва уста овлены автоколлимационна  оптическа  самослед ща  система, состо ща   з o6 - ктlma и автоколлимациоклого зеркала, наход щегос  в сопр жогйтой с гаоветой плоскости , и модул тор продольных IiCpOMCFlHbix по пел1гчине деф-окуси}Х)вок пзобраисешш част.Щ в плоскости самих частиц. 370 На чертеже изображена оптическа  схема устройства. Устройство содернсит источнктс света 1, кювету-капилл р 2 с исследуемой средой , модул тор 3, объектив 4, зеркало 5 объектив 6, фотоприемник 7, устройство 8 обработки сигналов фотоприемншса 4 индикатор 9. Устройство работает спёцуюш.тл образом . Источник света 3. освещает кюветукашшл р 2 с исследуемой мутной средой. Наход щиес  в среде частицы станов тс  источниками рассе нного света. Лева  часть оптической схемы, включающа  в себ  элементы 1,2,6,9 может работать, как нефелометр. Объектив 4 изображает частицы на зеркале 5. Далее кзображеш1е частицы в результате автоколлимащш проектируетс  s на саму частицу. Последнее достигаетс  тем, что оптшхеска  авто колли1у1ационна  система работает с суммарным Л1шейным увеличением p)---tl,O При этом слежеш1е изображени  за самой частицей происходит безинерцио но (со скоростью света), нeзaвиcк to от того, наход тс  ли частицы в движении или неподвижны. Модул тор - 3 предназначен дл  последовательных, измен ющихс  во времени дефокусировок изображени  частиц, например, путем введега  в свет вой пучок плоскопараллельных, пластин разной толщины. При отсутствии дефокуси ров1ш изображение частицы совмещено с самой частицей пренебрега  герметричес кими аберраци ми и дифракцией). В этом случае световой поток, pacce шiый части цей и прошедший через aBi-oKOJuaiManHOHн ,ую систему, будет экран1-1рован сак-юй частицей, а следовательно, не попадает на объектив 6 и не собираетс  на прием ник 7. В результате последовательшлх десрокусировок модул тором 3 размер автоколлимащюнного изображени  частицы в плоскости самой частицы будет ме н тьс  в соответствии с формулой , - текущее значение радиуса изображени  частицы, Го - радиус частицы; - продольна  дефокусировка;. Q( - апертурный угол.. Площади проекции частицы и ее дефокус1фова )шого изображени  на плоскость , проход щую через частицу и нормаль к оптической оси, бyдy равны (2)5-i V 94 a:f-it ( , е р -л5Нрс1,5оИ 5-{ - соответственно площади проекции частицы и ее дефокус1фованного изображени . Так как световой поток Ф, проход ей при самопросвечивании частицы,, прорционален разности площадей 6-) .и So о можно записать в следующем виде . .-p|-)(4). е А - коэффициент пропорциональности, вис51щий от  ркости источника, числ,а ст1щ в объеме, коэффициента рассе  . Отношение световых потоков при двух начени х последовательных дефокусировок озвол ет определить размер исследуеых частиц в случае их однородности по азмерам: (ф,1Ф,ч,)-Р., (Ф11ф.,рЛ Дл  частиц с некоторьпч/г распределеием по размерам - f (v) световой оток на приемнике при де4)ок;усированом изображении с учетом формулы (4) пределитс  выражением Ф--Ь J ((r) vn, -минимальный и максимальный раамеры частиц в распределении; В - коэффициент пропорциональности , аналогичный коэффициенту А в формуле (4) Из вьфажешш 6 полу1аем ф (vP -pJlftr dr (7) fV. ifCv av ntlfi- Дл  р да распределений, встречающихс  на практике, фушсцни Ч (pi, fi-h-l) в с|юрмуле (7) могут быть рассчитаны аналитически и имеют характерный дл  каждого распределени  вид. Это позвол ет на основании сопоставлени  экспериментальной и теоретической кривых ( р. установить вид распределени  частиц по их размерам в исследуемой среде. Дл  измерени  отношений световых потоков футщии ( распределени  час- тиц по их размерам устройство содержит гюзицш . Фотоприёмник 7 предназначен дл  преобразовани  модулированного светового потока в электрический сигнал. Устройство 8 обработки сигнала вьшолн ет выделение составл ющей электрического сигнала с частотой модул ции с целт,ю ослаблен1ш действи  рассеиваемого светового потока , запоминание значений вел1г-1ш сигналов , соответствующих вел1гчинам световыхпотоков фп, ф., определение отношений световых потоков в соответствии с формулами (6) и (7). Устройство индикашта 9 служит дл  пред ставлени  ютформации в удобном дл  воспри ти  и дальнейшей обработки виде, например, в графической или цифровой фор ме. Hcnoj-ib3OBaHHe изобретени  обеспечивает по сравнению с существующими устройствами дл  измерени  функшш распределени  частиц по их размерам в мутных средах повышение точности измерений размеров крупных частип независимо от вида индикатрисе рассе ни , концентра9

8

Claims (2)

1. О ини и наличи  молек 71 рногх) п тиндалепСКОРО видов рассе ни  света. Формула изобретени  Устройство дл  измерени .размеров част1ш, содержащее источник света и расположетые вдоль оси кювету, объектив и фотоприемшгк, отличающеес  те,м, что, с целью повыщени  точности измере1шй размеров крупных частиц, вдоль оптической оси устройства в нем установлены автоколлимационна  оптическа  самослед ща  система, состо ща  из объектгта к автоколлимацконного зеркала, наход щегос  в сопр женной с кюветой плоскости, и модул тор продольных перамеш- ых по величине дефо кус5фовок изображени  частиц в. плоскости ca-MiLx част1щ. Источниюг ииформашш, прш1 тые во вн1{мание при экспертизе 1.Патент США № 38О0147, кл. G 01 N 21/34 опубл. 1974.
2. 2.Филиппов В. Л. и др. Оптико-электронный анализатор дисперсио1шого состаа аэрозолей. Журнал Оптшсо-механи еска  промышленность № 1.1974, . 34 (прототип).