SU855440A1 - Устройство дл локального измерени размеров и потока массы частиц аэрозол - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И ПОТОКА МАССЫ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЯ

1

Изобретение относитс  к технической физике, в частности к устройствам дл  измерени  размеров и потока массы аэрозольных частиц.

Известно устройство дл  измерени  размеров частиц аэрозол , содержащее источник параллельного потока монохроматического излучени , оптическую систему, диафрагму , фотоприемник и электронную схему преобразовани  с вторичным прибором. Луч лазера, пройд  поворотную призму, расшир етс , а затем фокусируетс  оптической системой в измерительном объеме в заданную точку потока, на среднее сеЧение измерительного объема сфокусирована оптическа  система фотоприемиика; Частицы аэрозол , присутствующие в потоке, пролета  через измерительный объем, рассеивают свет, который попадает в фотоумножитель (ФЭУ) и преобразуетс  фотоумножителем в импульсы тока. Эти импульсы усиливаютс  и поступают на электронно-счетный частотомер с фиксированным порогом срабатывани . Измен   напр жение питани  на ФЭУ, мен ем коэффициенты усилени  ФЭУ, а еле довательно, порог срабатывани  счетчика. .Производ  измерени  при разных порогах

:рабатывани  прибора, можно определить функцию распределени  частиц аэрозол  rto размерам I.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно пригодно лищь дл  определени  функций распределени  по размерам малых частиц аэрозол  - не более нескольких микрон, так как при увеличении размера частиц угол рассе нного потока света уменьшаетс , а в этом случае поток рассе нного света практически сливаетс  с основным потоком света. Оно не позвол ет измер ть поток массы частиц аэрозол  в исследуемой точке полиднсперсной среды. Кроме того, получение результатов измерений св зано с необходимостью решени  некорректной обратной задачи теории светорассе ни  с применением ЭВМ, что сннжает точность и надежность измерений, делает устройство более дорогосто щим и мало пригодным дл  экспресс-анализа.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  устройство дл  локального измерени  размеров и потока массы частиц аэрозол , содержащее последовательно установленные по ходу светового Луча источник излучени , оптическую снегему , формирующую плоский световой пучок,собирающую линзу и диафрагму, фотоприрмник и электронпыУ преобразователь с вторичным прибором 2.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерений, повышение их точности, локальности , надежности и информативности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  локального измерени  размеров и потока массы частиц аэрозол , содержащем последовательно установленные по ходу светового луча источник излучени , оптическую систему, формирующую плоский световой нучок, собирающую линзу и диафрагму , фотоприемник и электронный преобразователь с вторичным прибором, оптическа  система, формирующа  плоский световой пучок, выполнена в виде двух цилиндрических , фокусирующих ЭТОТ

пучок в своей плоскости в исследуемом объеме , а диафрагма установлена в фокальной плоскости собирающей линзы при этом элект ройный преобразователь включает измерители рассе нного светового потока, соединенные с выходами фотоприемников, и делитель , установленный на выходе измерителей рассе нного светового потока и соединенный с амплитудным анализатором, а также блоком возведени  в куб, который через интегратор подключен к одному входу умножител  и через частотомер - к другому входу умножител , а выходы амплитудного анализатора и умножител  соединены со вторичным прибором.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, вид на плоскость светового потока; на фиг. 2 - вид устройства вдол1 плоскости светового потока.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени , например лазер, оптическую фокусирующую систему 2 и 3.. собирающую линзу 4 и диафрагму 5. За диафрагмой установлены фотоприемники 6, соединенные с электронным преобразователем со вторичным прибором. Оптическа  фокусирующа  система выполнена из цилиндрических линз 2 и 3, которые формируют плоский световой поток 7. Этот поток сфокусирован в исследуемом объеме 8 полидисперсного аэрозол . Собирающа  линза 4 и диафрагмы 5 расположены в плоскости, перпендикул рной плоскости светового потока . Электронный преобразователь включает измерители светового потока 9, соединенные с выходами фотоприемников 6. На выходе измерителей светового потока установлен делитель 10, соединенный с амплитудным анализатором 11, а также блоком 12 возведени  в куб. Данный блок 12 через интегратор 13 подключен к одному входу умножител  14 и через частотомер 15 - к другому входу умножител  14, причем выходы амплитудного анализатора 11 и умножител  14 соединены со вторичным прибором 16. Одно отверстие 17 диафрагмы 5 имеет форму части кругового кольца, а другое отверстие 18 - форму щели. Отверсти  17 и 18 расположены диаметрально противоположно относительно оптической оси и перпендикул рно плоскости светового потока. Напротив каждого окна 17 и 18 установлены фотоприемники 6.

Устройство работает следующим образом Параллельный пучок света,создаваемый источником 1 монохроматического излучени  формируетс  двум  цилиндрическими лннза ми 2 и 3 в плоский световой поток 7, сфокусированный в исследуемом объеме 8 полидисперсной среды аэрозол . Частнць1 аэрозол , пролета  через .измерительный объем, рассеивают свет на угол 9-(фиг. 2). Рассе нный частицами аэрозол  и плоский нерассе йный световые потоки собираютс  линзой 4 в плоскости интегрирующей диафрагмы 5. При этом плоский световой поток фокусируетс  в линию, проход щую через центр диафрагмы, и не поступает на фото0 приемники 6, а рассе нный отдельными частицами на угол Й- световой поток через диаметрально paз fcщeнныe относительно оптической оси и перпендикул рно плоскости потока отверсти  17 и 18 в диафрагме 5, J одно из которых имеет форму части кругового кольца, другое - форму щели, поступает на фотоприемники 6, установленные напротив каждого из отверстий 17 и 18, преобразуютс  в электрические импульсы тока и измер ютс  блоками 9. Выходы измерите0 лей световых потоков подключены к импульсному делителю 10 напр жений. Амплитуда каждого электрического импульса на выходе делител  10 пропорциональна размеру отдельной частицы, пролетевшей через локальный измерительный объем. Выход делител  соединен с амплитудным анализатором 11, который автоматически анализирует амплитуду каждого импульса, завис щую от размеров частицы, и регистрирует число частиц в определенном диапазоне размеров. 0 Таким образом, определ етс  функци  распределени  частиц по размерам, котора  регистрируетс  вторичным прибором 16. С делител  10 электрические импульсы также поступают на вход блока 12 возведени  в куб, который через интегратор 13 и часS тотомер 15 подключен к умножителю 14. С помощью интегратора 13 определ етс  средний объем частиц, а частотомер 15 регистрирует количество частиц, пролетевших через локальный исследуемый объем в едиJQ ницу времени. Таким образом, умножив величины сигналов с выходов интегратора 13 и частотомера 15 с учетом посто нного коэффициента определ етс  поток массы аэрозол  в исследуемой полидисперсной среде, который регистрируетс  вторичным прибо55 ром 6.

Claims (2)

1. предлагаемое изобретение дает возможность повысить точность и надежность измерений , расшир ет диаггазон измерений до размера частиц 300 мкм,который важен дл  камер сгорани  газотурбинных двигателей , обладает локальностью измерений в пределах 2 мм. Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет измер ть поток массы частиц аэрозол  в данной точке полидисперсной среды. Использование данного устройства обеспечивает проведение экспресс-анализа полидисперсных систем в эксплуатационных услови х , не требует применени  дорогосто щей аппаратуры. Формула изобретени  Устройство дл  локального измерени  размеров и потока массы частиц аэрозол , содержащее последовательно установленные по ходу светового луча источник излучени , оптическую систему, формирующую плоский световой пучок, собирающую линзу и диафрагму , фотоприемник и электронный преобразователь со вторичным прибором, огли ающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени ; повышени  их точности , локальности, надежности и информативности , оптическа  система, формирующа  8 06 плоский световой пучок, выполнена из двух цилиндрических линз, фокусирующих этот пучок в своей плоскости в исследуемом объеме , а диафрагма установлена в фокальной плоскости собирающей линзы, при этом электронный преобразователь вк 1ючает измерители рассе нного светового потока, соединенные с выходами фотоприемников, и делитель, установленный на выходе измерителей рассе нного светового потока и соединенный с амплитудным анализатором, а также блоком возведени  в куб, который через интегратор подключен к одному входу умножител  и через частотомер - к другому входу умножител , а выходы амплитудного анализатора и умножител  соединены со вторичным прибором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Янков В. П. Исследование параметров эрозольных частиц в измерительном объме ЛДИСа, Труды ЦАГИ, 1755. Лазерное допплеровское измерение скоости газовых потоков. Сб. № 2. Рассеиающие частицы. Аэродинамически исслеовани . М., 1976, с. 83 - 89.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 140250, кл. G 01 N 15/02, 1960 (прототип).