SU857789A1 - Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц - Google Patents

Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц Download PDF

Info

Publication number
SU857789A1
SU857789A1 SU782656208A SU2656208A SU857789A1 SU 857789 A1 SU857789 A1 SU 857789A1 SU 782656208 A SU782656208 A SU 782656208A SU 2656208 A SU2656208 A SU 2656208A SU 857789 A1 SU857789 A1 SU 857789A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
particles
pulses
particle
concentration
light
Prior art date
Application number
SU782656208A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Михайлович Коломиец
Original Assignee
Институт Экспериментальной Метеорологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Экспериментальной Метеорологии filed Critical Институт Экспериментальной Метеорологии
Priority to SU782656208A priority Critical patent/SU857789A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU857789A1 publication Critical patent/SU857789A1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к измерению размеров и концентрации взвешенных частиц, и может быть использовано в метереологии, биологии, химической технологии, контроле загр знений окружанщей среды, дл  измерени  размеров и концентрации взве шенных частиц микронных размеров. Известен способ,согласно которому взвешенные частищ.1 поочередно освещают на некоторое врем  световым пуч ком каждую, фотоэлектрическим методо регистрируют импульсы рассе нного каждой частицей света и по этим импульсам суд т о размерах и концентрации частиц. Поочередное освещение частиц осуществл ют путем сканировани  световых пучков по практически неподвижны частицам l I. Недостаток дйнного способа заклю- чаетс  в невозможности его применени При анализе быстро двжущихс  дисперсных сред, а также в сложности системы сканировани  нескольких световых пучков . Известен способ при осуществлении которого световой пучок неподвижен и через него поочередно проход т частицы , переносимые текущей средой (жид костью или газом), в которой они взве шены. При этом регистрируютс  только те«наход щиес  в потоке частицы, которые проход т через рабочий объем (образованный.например, пересечением светового пучка с полем зрени  приемной фотоэлектрической системы) C2J. Недостатками этого способа  вл ютс  сложностьформировани  тонкой аэро зольной струйки, пересекающей световой пучок,и оЬгабки в определении размеров частиц вследствие неравномерной освещенности рабочего объема. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  способ измерени  размеров и концентрации взвешенных частиц включающий освещение частиц и регистрацию импульсов рассе нного частицами света f3 J. Однако способ имеет ограничени  по чувствительности, точности измерений и нижнему пределу измер емых размеров частиц. Чем вьппе концентраци  взвешенньпс частиц, тем меньший рабочий объем необходимо иметь, это требуетс  дл  предотвращени  многократных совпадений , т.е. одновременного попадани  в рабочий объем нескольких частиц. Величина рабочего объема может быть уменьшена путем уменьшени  поперечно го сечени  светового пучка и/или пол зрени  приемной системы (за счет их более острой фокусировки в зоне рабочего объема). При более острой фокусировке значительно возрастает чувствительность (при фиксированной мощности осветител ) и увеличиваетс  верхний предел измер емых концентраций , но вместе с тем возрастает и неоднородность освещенности рабочего объема. Поскольку рабочий объем намного больше диаметра исследуемых частиц, частиць могут пролетать в различных част х рабочего объема, и если его освещенность неоднородна, от одинаковых по размеру частиц могут получатьс  различные по величине импульсы , что порождает погрешности при оп ределении размеров и концентрации эт . частиц. о Кроме того, способ имеет довольно высокий нижний предел измер емых час тиц, определ емый молекул рным рассеиванием среды, в которой взвешены частищл. Цель изобретени  - одновременное повьшение чувствительности при фиксированной мощности источника, умень шение погрешностей, поро адаемых неод нородностью освещени  рабочего объем и снижение нижнего предела измер емы размеров частиц. Указанна  цель достигаетс  тем, что освещение частиц производ т пучком света, сканируемым в плоскости, перпендикул рной направлению движени  частиц, импульсы от рассе нного отдельными частицами света формируют в пачки, выдел ют их огибающие, по которым судит о размерах и концентрации частиц. Кроме того, световой поток скани руют с посто нной скоростью и при 4 этом пачки импульсов составл ют только из тех импульсов, временна  задержка между которыми равна периоду сканировани  . По предлагаемому способу сканирующий пучок света многократно освещает частицу, движущуюс  через рабочий объем, в различных точках ее пути и в результате от каждой частицы получа ют не по одному импульсу рассе нного ею света, а по целой серии (последовательности пачке) импульсов. Поскольку частица бывает освещенав различных точках пути различными част ми поперечного сечени  светового пучка.Б случае неоднородности интенсивности этого пучка в поперечном сечении , импульсы рассе нного света от одной и той же частицы имеют различную величину. При этом имеетс  в вццу что частица много меньше, чем рабочий объем, сканирование происходит в одной и той же плоскости, перпендикул рной направлению движени  частицы, а амплитуда сканировани  об зательно больше размера светового п тна в направлении сканировани  в зоне рабочего объема. Чем вьшге частота сканировани  светового пучка, тем больше будет получено импульсов от каждой частицы и тем больше веро тность того, что кажда  из частиц попадает хоть один раз в зону светового пучка, где его интенсивность наибольша . Если из каждой пачки импульсов выбрать по максимальному импульсу (или выделить огибающую пачку )и только по эти максимальным импульсам (или по огибающим,, используемым в качестве импульсов судить о размерах частиц исключаютс  погрешности от неоднородности светового пучка, освещающего рабочий объем. Кроме того, повьшгаетс  чувствительность , поскольку при этой же мощности осветител  площадь светового п тна в предлагаемом способе меньше, чем в известных способах.(при той же величине сечени  рабочего объема). Во всех известных фотоэлектрических приборах нижний предел измер емых размеров частиц, при хорошей конструкции , определ етс  молекул рным рассеиванием света в воздухе (или иной среде, в которой взвешены частицы ). При этом временна  модул ци  светового источника приводит к точно такой же модул ции рассе нного излучени . Известен только один путь уменьшени  вли ни  молекул рного рас сеивани  - уменьшение рабочего объема , что ведет к увеличению времени измерени . В предлагаемом способе свет, рас се нный частицейJмодулирован во времени (представл ет пачку и1-1пульсов)у в то врем  как фон-сват, рассе нньй воздухом, практически посто нен, пос кольку в СИЛУ чрезвычайной малости х рактерных размеров рассеивающих объемов и их большого количества при сканировании пучка уровень молекул р ного рассеивани  на мен етс . Таким образом, примен   соответст вующие радиотехнические средства мож но повысить отношение сигнал-шум за счет того, что по предлагаемому способу сигнал модулирован во времени, а шум посто нен (во вс ком случае, мен етс  по другому закону). В результате нижний предал измер емых ра меров частиц при этом уменьшаетс . Далее, если в рабочий объем попадает одновременно две (или более)час тицы, но таким образом, что в световой пучок они одновременно не попадают .импульсы от каждой из них не накладываютс  друг на друга. Фактически при этом получаетс  две или более последовательности импульсов, каждой из которых вретс  между импуль сами равно периоду повторени  (при линейном законе сканировани  без обратного-хода ) . В то жа врем  задержка одной последовательности относительно другой определ етс  координатами пролета соответствуннцнх частиц. Известными радиотехническими средствами можно сформировать дл  этих дву ( или более)последовательностей две (или более) пачки, отобрав в каждую только импульсы, полученные от одной частицы. При этом возрастает верхний предел измер емых концентраций, поскольку при таком способе обработки импульсов погрешность многократных совпадений определ етс  не сечением рабочего объема(при фиксированном по ле зрени ), а площадью светового пуч ка.. На чертеже представлена схема уст ройства дл  реализации предлагаемого способа. .Источником света  вл етс  лазер 1. На пути светового пучка установлены дефлектор 2 (электрооптический или акустооптический), подключенный к блоку 10 управлени , фокусирующий объектив 3 и поглотитель 4. Схема прососа(не показана) -обеспечивает движение частиц со скоростью V перпендикул рно плоскости чертежа. Приемна  система состоит из объектива 5, диафрагмы 6 пол  зрени , фотоприемника 7, блока 8 обработки импульсов и анализатора 9. Блок 8 обработки одним входом подключен к фотоприемнику 7, вторым входом - к блоку 10 управлени , а выходом - к анализатору 9. Рабочий объем формируетс  пересечением светового пучка и пол  зрени  приемной системы, определ емого диафрагмой 6. Способ осуществл етс  следующим образом. Световой пучок от источника 1 фокусируют объективом 3 в поток исследуемых частиц. При этом фокальную плоскость объектива 3 располагают в середине пол  зрени  приемной системы, а площадь фокального п тна выбирают заведомо меньше площади требуемого раб бочего объема в той же плоскости (при заданном поле зрени , т.е. при заданной величине рабочего объема вдоль оптической оси объектива З). Величина рабочего объема определ етс  как и в известных способах. Далее задают допустимую величину неоднородности освещенности рабочего объема, например 10%. Исход  из этого, определ ют по уровню 0,9 размер Л фокального п тна, направление движени  частиц, а после этого требуемую высоту сканировани  f if $-V/i Практически , чтобы получить не менее дес тка импульсов в каждой пачке, лучше вз ть f ()V/. Частица со скоростью V пройдет рассто ние U за врем  &fV, т.е. при частоте f /У/йвс ка  частица в рабочем объеме об зательно будет пересечена областью луча с освещенностью не ниже 0,9, Затем измер ют размер (J фокального п тна в направлении сканировани  (фокальное п тно необ зательно должно быть круглой формы) и определ ют требуемую амплиу у сканировани  А Д Л . , где S - площадь сечени  требуемого рабочего объема площадь фокального п тна; УровеньуПО которому определ ютс  сГ , 5д, S-pj особой роли не играет и его можно брать таким же, как в изве стных случа х при определении величи чины сечени  рабочего объема, например по уровню 0,1. При этом желательно, чтобы :г-;Г 5 о % Световой пучрк сканируют с пос- то нной скоростью (аналогично развертке на осциллографах) в плоскости чертежа с указанными частотой и ампли тудой. Частицы пролетают через рабочий объем, и от каждой частицы образуетс  пачка импульсов (за счет многокра ного пересечени  световым пучком это частицы). Огибающа  этой пачки, соответствует профилю интенсивности фокального п тна в направлении движени  частиц ( дл  одномодового ОКГ это профиль  вл етс  гауссовымJ, т.е. амплитуда пачек от частиц одинакового размера не зависит от места про лета частицы через рабочий объем. Фотоприемник преобразует импульсы св та в электрические импульсы. Блок обработки отфильтровывает от фона каждый импульс, а затем в полученной пачке выдел ет огибающую {или импульс с максимальной амплитудой Затем огибающие пачек подвергают такому же анализу, как и в известных способах -импульсы непосредственно с фотоприемника, и таким образом нахо- д т размеры частиц (по амплитуде ) и их концентрацию (по количеству пачек). Фильтраци  импульсов в данном слу чае возможна только потому,что каждои частице соответствует не один импульс, а несколько, например 10. Таким образом можно либо поставить соответствунщий электрический фильтр либо стробировать последующие каскады блока обработки стробами, длительность которых соответствует длительности импульсов а частота повторени  равна частоте повторени  импульсов (частоте сканировани ). При этом соответствующий генератор стробов должен запускатьс  первым импуль сом Б каждой пачке. Измерение размеров и концентрации взвешенных частиц заканчиваетс  выделением огибающих полученных пачек. Вьщеленные огибающие подобны импульсам , полученным в известных способа} и их анализируют точно так же. Если Б рабочий объем попадает одновременно несколько частиц (например , две), но не попадающих одновременно в световой пучок, на выходе фотоприемника образуетс  две :акви дистантные (вследствие линейности сканировани ) последовательности импульсов , смещенных относительно друг друга на некоторую Bejm4HHy, завис щую от взаимного расположени  частиц (обе последовательности начинают накладыватьс , когда проекци  рассто ни  между частицами на плосокость, перпендикул рную оси объектива 3, мень ше соответствующего размера фокального п тна), С помощью известных технических решений вполне возможно сформировать пачки таким образом, чтобы в каждую пачку отбирать только свои эквидистантшле импульсы, врем  задержки между которыми равно.периоду сканировани . В этом случае сколько частиц, столько пачек, следовательно нужны два генератора стробов, каждый из которых запускаетс  своей пачкой импульсов , т.е. при заданной погрешности за счет многократных совпадений с помощью указанной обработки импульсов можно увеличить верхний предел измер емых концентраций, Далее, поскольку при каждом акте сканировани  временное положение импульса от частоты относительно начала сканировани  однозначно определ етс  координатой частицы в направлении сканировани , измер   это врем , можно легко определить траекторию движени  частицы (точнее, изменение координаты по направлению сканировани ). Это может оказатьс  полезт ,гм дл  измерени  параметров движени  воздуха в малых объемах ( изучение турбулентной диффузии и т.д. и позвол ет следить за движением частиц микронных и субмикронных размеров, где телевизионные и др. методы не год тс . Кроме того, возможные краевые эффекты (неоднородность освещенности на кар х области сканировани )легко устран ютс  временной селекцией соответствуницих зон сканировани  (самого начала и самого конца ). Если прин ть, что в известных случа х сечение рабочего объема составл ет доли квадратных миллиметров в данном, случае можно получить отношение 5д/ Sjf Ю. .. 00 (практически дос

Claims (2)

  1. Формула изобретения 1. Способ измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, включающий освещение частиц и регистрацию импульсов рассеянного частицами света, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и
    о. размерах и концентрации часСпособ по с я тем, диапазона
    π. I, отличаючто, с цепью расшиизмеряемых концентпучок сканируют с
    857789 10 чувствительности измерений, освещение частиц производят пучками света, сканируемыми в плоскости, перпендикулярной направлению движения частиц, импульсы от рассеянного отдельными частицами света формируют в пачки, ввделяют их огибающие, по которым судят тиц.
  2. 2. щ и й рения раций, световой постоянной скоростью и при этом пачки импульсов составляют только из тех импульсов, временная задержка между которыми равна периоду сканирования.
SU782656208A 1978-08-18 1978-08-18 Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц SU857789A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782656208A SU857789A1 (ru) 1978-08-18 1978-08-18 Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782656208A SU857789A1 (ru) 1978-08-18 1978-08-18 Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU857789A1 true SU857789A1 (ru) 1981-08-23

Family

ID=20781938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782656208A SU857789A1 (ru) 1978-08-18 1978-08-18 Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU857789A1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3960449A (en) Measurement of angular dependence of scattered light in a flowing stream
US5308990A (en) Method for measuring microparticles, quantitative measuring method therefor and instrument for measuring microparticles
US3835315A (en) System for determining parameters of a particle by radiant energy scattering techniques
US4263508A (en) Pulse edge measurement for determining particle dimensional characteristics
EP0756703B1 (de) Vorrichtung zur messung der lichtstreuung an partikeln
US7453569B2 (en) Method and apparatus for measuring particle motion using scattered radiation
JPH06186155A (ja) 粒子分析装置
JPH06186156A (ja) 粒子分析装置
US4090789A (en) Cuvette positioning device for optical analytical apparatus
SU857789A1 (ru) Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц
CN106872525A (zh) 一种血液细胞检测装置及方法
US6104490A (en) Multiple pathlength sensor for determining small particle size distribution in high particle concentrations
JP2756298B2 (ja) 検体検査装置
RU2006824C1 (ru) Способ анализа пар импульсов в фотоэлектрических счетчиках аэрозолей
JPH03150444A (ja) 検体検査装置
JPH03146848A (ja) アライメント機構を備える検体測定装置
SU1643995A1 (ru) Устройство дл измерени размеров и концентрации взвешенных частиц
SU1485069A1 (ru) Фотоэлектрический способ определения размеров и концентрации взвешенных частиц
SU940014A2 (ru) Фотоэлектрический способ измерени размеров и концентрации взвешенных частиц
JPH03150445A (ja) 粒子解析装置
RU2039931C1 (ru) Способ определения диаметра стеклянной трубы и устройство для его осуществления
SU1109621A1 (ru) Способ измерени электрофоретической подвижности частиц суспензий
SU1122095A1 (ru) Устройство дл измерени размеров и концентрации аэрозольных частиц
SU1594384A1 (ru) Способ определени размеров частиц в потоке среды
SU1448246A1 (ru) Способ определени размеров частиц в жидкост х