Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

 

Изобретение относится к конт рольно-измернтельной технике и может быть использовано в метеорологии,биологии .и др. отраслях для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения - повыше- . ние чувствительности измерений и увеличение верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения фокусного расстояния обьектива при заданном относительном отверстии этого объектива. Отклоняющие призмы расположены в несколько слоев, в.устройстве дополнительно введены неподвижные зеркала, число которых равно числу слоев призм, а нх расположение и угловые размеры обеспечивают заданную последовательность сканирования, причем число слоев и число призм в слое выбирается таким, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы поверхности объектива. Расположение отклоняющих призм в несколько слоев позволяет уменьшить световой диаметр объектива, что и обусловливает повьш1ение чувствительности измерений и повышение верхнего предела измеряемых концентраций. 1 з.п. фг-лы ,3 ил. 5 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4059476/23-25 (22) 21.04.86 (46} 29.02 ° 88.Бюл. ¹ 8 (71) Институт экспериментальной метеорологии (72) С.M.Коломиец (53) 539.215.4 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1122095, кл. G 01 N !5/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО Д1И ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в метеорологии,биологии и др. отраслях для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений и увеличение верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения

„„SU„„1377681 А t фокусного расстояния объектива при заданном относительном отверстии этого объектива. Отклоняющие призмы расположены в несколько слоев, в. устройстве дополнительно введены неподвижные зеркала, число которых равно числу слоев призм, а их расположение и угловые размеры обеспечивают заданную последовательность сканирования, причем число слоев и число призм в слое выбирается таким, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы поверхности объектива. Расположение отклоняющих призм в несколько слоев позволяет уменьшить световой диаметр объектива, что и обусловливает повышение чувствительности измерений и повышение верхнего предела измеряемых концентраций. 1 s.n. ф-лы, 3 ил.

1377681

Из обретение от но сит ся к контр ольно-измерительной технике и может быть использовано в метеорологии,биологии, химической технологии, при контроле загрязнений окружающей среды для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений и увеличение верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения фокусного расстояния объектива при заданном относительном отверстии этого объектива. 15

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - узел устройства, вид в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования; на фиг. 3 - призма, аксонометрическая 20 проекция.

Устройство содержит последовательно установленные осветитель 1 (формирующий световой пучок с некоторой расходимостью, $ (< 1), вращающееся многогранное зеркало 2 (для примера число граней n = 4), набор из

N неподвижных зеркал 3 - 5, например, N = 3, отклоняющие призмы 6 - 14, расположенные в 3 слоя по 3 шт., объектив 15 с фокусом в точке 16,которую поток исследуемых частиц пересекает перпендикулярно плоскости чертежа, и приемно-анализирующий блок 17.

Буквой А обозначена точка излома вращающимся зеркалом оптической оси устройства. Угловой размер каждого неподвижного зеркала 3 — 5 относительно точки А в рассматриваемом случае одинаков и равен g = 4il/N п, 40 где N - количество плоских зеркал; и - количество граней зеркала 2; угловой размер каждого слоя относительно точки А равен с, Зеркала 3 - 5 развернуты одно относительно другого 45 в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, таким образом, что каждое из зеркал оптически связывает точку А с одним из слоев призм: 3 - слой призм 6 - 8 4l 50 слой призм 9 - 11 5 — слой призм

12 - 14. Соответствующие углы разворота зеркал 3 и 5 относительно зеркала 4 равны Р, и Р (фиг 2).

Соответствующие углы, разворота зеркал 3 и 5 относител ьно зеркала. 4 равны о, и е, (фиг. 1) и обеспечивают заданную последовательность сканирования.

Каждая призма 6 - 14 имеет преломляющий угол G, в плоскости сканирования и G в перпендикулярной ей плоскости (фиг.3), причем эти углы таковы, что соответствующие углы отклонений светового пучка равны по величине и противоположны по знаку углу, образованному в указанных плоскостях оптической осью объектива спрямой, проходящей через центр каждой призмы и центр соответствующего неподвижно го з ер кала.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от осветителя 1 по» падает на зеркало 2. При повороте зеркала на угол 2Т/п пучок поворачивается на угол 4т /и и последовательно попадает на неподвижные зеркала

5,4,3 (реально п 8). При попадании пучка на зеркало 5 отраженный от этого зеркала пучок последовательно попадает на призмы 12,13 и 14,причем пучок, проходящий через центр любой призмы, выходит иэ призмы параллельно оптической оси объектива 15 (линейный размер каждой призмы в направлении сканирования как минимум вдвое превосходит диаметр светового пучка).

Световой пучок, проходящий через края каждой призмы, выходит из нее под углом + Q /2 к оптической оси объектива в плоскости сканирования, причем

Я = q /k, где k — число призм в слое. В фокальной области 16 объектива 15 с фокусным расстоянием f линейный размер зоны сканирования ta f причем пучок перемещается в этих пределах по одной и той же траектории (прямой), проходя через любую иэ призм. Аналогичная картина имеет мес" то и при перемещении пучка по неподвижным зеркалам 4,3. При этом отраженный от зеркал пучок проходит через соответствующие слои призм, но в фокальной области 16 перемещается по той же прямой, что и при отражении от зеркала 5. Для пучка с расходимостью диаметр фокального пятна

Г; т.е. относительная амплитуда ска"

Q нир ов ания °

Импульсы рассеянного частицами света (каждая частица дает не один импульс, а панку импульсов) собираются приемно-анализирующим блоком 17.

Таким образом, в данном устройстве по сравнению с устройством, в ко1377681 тором то же количество призм расположено в один слой, без уменьшения относительного отверстия объектива световой диаметр объектива уменьшается

5 в несколько раз, соответственно во столько же раз уменьшается фокусное расстояние объектива и диаметр светового пучка в фокальной плоскости.

Этим обусловлено повышение чувстви- 1р тельности измерения, поскольку она обратно пропорциональна квадрату диаметра светового пучка, аналогично возрастает и верхний предел измеряемых концентраций. l5

Формула иэ обретения

1. Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, 2р содержащее последовательно расположенные по оптической оси устройства осветитель, вращающееся многогранное зеркало, отклоняющие призмы, объектив, а также приемно-анализирующий 25 блок, причем отклоняющие призмы расположены в плоскости сканирования, оптическая ось приемно-анализирующего блока и объектива перпендикулярны друг другу и пересекаются в фокусе объектива, а призмы своими основаниями обращены к оптической оси устройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений и увеличения верхнего предела измеряемых концентраций за счет уменьшения фокусного расстояния объектива при заданном относительном отверстии этого объектива, в него введен набор неподвижных зеркал, расположенный между вращающимся зеркалом и отклоняющими призмами, которые расположены в несколько слоев, параллельных между собой и лежащих в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива, количество неподвижных зеркал равно количеству слоев призм, каждое зеркало установлено так, что оптически .связывает вращающееся зеркало и соответствующий слой призм, а угловой размер каждого зеркала в направлении сканирования относительно точки излома вращающимся зеркалом оптической оси устройства равен угловому размеру соответствующего слоя призм в том же направлении относительно той же точки, при этом каждая призма выполнена с угламн отклонения светового пучка в плоскости сканирования и перпендикулярной ей плоскости равными по величине и противоположными по знаку углам, образованным в указанных плоскостях оптической осью объектива с прямой, проходящей через центр каждой призмы и центр оптически связанного с ней неподвижного зеркала.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что количество слоев призм и число призм в слое выбирается таким, чтобы разность суммарной площади целых призм, вписанных в площадь объектива, и площади объектива была минимальной. !

1377681

Составитель А.Власов

Техред А.Кравчук Корректор B. Гирняк

Редактор M. Товтин

Заказ 862/37 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4