Способ гранулометрического анализа дисперсных сред и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к изм.ери тельной технике, контролю размеров и концентрации взвегченньпс частиц. Цель изобретения повьааение чунствитель1 Изобретение относится к измерительной технике определения размеров и ко11центрации взвешенных частиц и ;может быть использовано в нефтеперерабатывающей промьцчленности, геофизике и Технологии получения ультрадисперсных порошков, а также в других областях техники, где требуется контроль фракционного состава золей. Цель изобретения - повьш1ение чувствительности к изменениям спектрального состава лазерного излучения ности и точности анализа полидисперсных сред. Для этого взвесь контролируемых частиц пропускают через стоячую волну лазерного излучения, а интенсивность рассеянного света детектируют , дифференцируют и по мощности и спектральному составу его пространственно-временных флуктуации рассчитывают концентрации и распределение частиц по размерам. Устройство отличается тек, что задняя стенка измерительной кюветы с исследуемой средой образована зеркальной поверхностью акустического излучателЯо Перпендикулярно к ней расположен фотоумножитель с точечной диафрагмой и симметрично расположенными вокруг него под небольшим углом источником когерентного излучения и фотосопротивлением. Это фотосопротивление входит в состав RC-цепочки дифференцирующего усилителя, подключенной между фотоумножителем и вольтметром действующего значения с анализатором спектра. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с S сл ел сд N) 00 рассеянного на подвижных частицах, и точности измерения их распределения по скоростям. На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа . Устройство содержит измерительную кювету с прозрачной стенкой 1, рая совместно с зеркальной поверхностью задней стенки 2, являк1П1ейся составной частью акустического излучателя 3, образует плоский капилляр

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (504 С 01 N 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

p$òi ! Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ по скоростям.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит измерительную кювету с прозрачной стенкой 1, кото рая совместно с зеркальной поверх-. ностью задней стенки 2, являющейся составной частью акустического излучателя 3, образует плоский капилляр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРН ГКНТ СССР (21) 4107390/31-25 (22) 17.06.86 (46) 30.01.89. Бюл.М 4 (71) Ульяновский государственный педагогический институт им. И.Н.Ульянова (72) E.Г.Калашников, А.Л.Шпади, С.А.Кулагин и А.И.Асанов (53) 539.215(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У .488118, кл. С 01 N 15/04.

Авторское свидетельство СССР

Ф 507807, кл. G 01 N 15/02.

Современные методы и средства анализа гранулометрического состава жидких дисперсных систем ЦНИИ ТЗИ приборостроения. †. Обзор ГС-4, вып.1, 1986. (54) СПОСОБ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДИСПЕРСНИХ СРЕД И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, контролю размеров и концентрации взвешенных частиц. Цель изобретения — повышение чувствительИзобретение относится к измери тельной технике определения размеров и концентрации взвешенных частиц и

;может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности, геофизи ке и технологии получения ультрадисперсных порошков, а также в других областях техники, где требуется контроль фракционного состава золей.

Цель изобретения — повышение чувствительности к изменениям спектрального состава лазерного излучения ности и точности анализа полидисперсных сред. Для этого взвесь контролируемых частиц пропускают через стоя.чую волну лазерного излучения, а интенсивность рассеянного света детектируют, дифференцируют и по мощ ности и спектральному составу его пространственно-временных флуктуаций рассчитывают концентрации и распреде ление частиц по размерам. Устройство отличается тем, что задняя стенка измерительной кюветы с исследуемой средой образована зеркальной поверхностью акустического излучателя.

Перпендикулярно к ней расположен фотоумножитель с точечной диафрагмой и симметрично расположенными вокруг него.под небольшим углом источником когерентного излучения и фотосопротивлением. Это фотосопротивление вхо1 дит в состав RC-цепочки дифференцирующего усилителя, подключенной между фотоумножителем и вольтметром действующего значения с анализатором спектра. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

2 рассеянного на подвижных частицах, и точности измерения их распределения

3 145 шириной в, заполненный исследуемой средой 4. На расстоянии r перпендику лярно зеркальной поверхности задней стенки 2 установлен фотоумножитель 5

) закрытый точечной диафрагмой 6. Под небольшим углом J" C 10 к фотоумножителю 5 симметрично расположены относительно него источник 7 когерентного излучения, например Не-Ne лазер и фотосонротивление 8, которое совместно с разделительным конденсато-, ром 9 образует RC-цепочку дифференцирующего усилителя 10 ° Входная цепь дифференцирующего усилителя 10 подключена к фотоумножителю 5, à его выход соединен с вольтметром ll u анализатором 12 спектра.

Устройство работает в режиме измерений средней скорости теплового дви жения частиц размером от, 0,03 до

3 микрон и в режиме измерения скорости акустических колебаний частиц размером 1--100 микрон.

Во время прохождения контролируемой частицы через стоячую волну лазерного излучения, интенсивность I рассеянного на ней излучения опреде ляется ее положением Z относительно зеркальной стенки 2

4й

I = I sin + Iðó () амплитуда которого пропорциональна количеству частиц и и не зависит от их объема V а частота обратно пропорциональна массе частиц f V, т.е. их размеру.

Свет, рассеянный каждой из частиц, может попасть в фотоумножитель 5 или прямо, или отразившись от зеркальной поверхности задней стенки 2..В результате на апертуре точечной диафрагмы

6 получаются интерференционные поло сы, коротковолновая часть которых с пространственной длиной волны меньше

20 диаметра точечной диафрагмы 6 усредняется фотоумножителем 5 и не вызывает переменной составляющей электрического сигнала U. Поэтому для расширения спектральной полосы регистрируемых частот пространственно-временных флуктуаций интенсивности рассеянного света диаметр точечной диафраг25 мы 6 должен быть как можно меньшим, . но достаточным для прохождения рабочей величины интенсивности излучения на катод фотоумножителя 5.

Если в процессе измерения проис30

5283

4 то после дифференцирования и усиления в К раз получают выходной сигнал напряжения U

5 4лКзспР 4Ку

U = — — — сов (4)

РЧ рЛV где Я вЂ” длина волны лазерного излучения;

I — интенсивность бегущей волны;

I =

PnV - амплитуда интенсивности рассеянной волны;

V — - объем частицы;

n - количество частиц с координатой;

Р - коэффициент рассеяния.

Поэтому смещение частицы вдоль стоячей волны вызывает мерцание величины интенсивности рассеянного на ней излучения с частотой f

2 dZ

gg ««

il de

Поскольку скорость броуновского и акустического движений частицы обра но пропорциональна ее плотности j и объему V (3)

dZ yV где Q — коэффициент пропорционально

Сти, зависящий от вязкости среды, 0 мого усилителя вследствие увеличения электрического сопротивления фотосопротивления 8,.на который падает отраженный луч от источника 7 коге45 рентного излучения, дважды прошедший через исследуемую среду 4. Благодаря этому амплитуда действующего значе- ., ния напряжения выходного сигнала пропорциональна линь объемной концентрации рассеивающих частиЦ, а его спектральный состав .определяется распределением этих частиц по скорос= тям теплового или акустического

50 движения, которое однозначно связано

Формула изобретения

1. Способ гранулометрического анализа дисперсных сред, основанный ходит уменьшение мощности источника

7 когерентного излучения или степени

35 прозрачности исследуемой среды 4„ то их влияние на результаты измерения в значительной степени компенсируется соответствующим возрастанием ко40 эффициента передачи K H@@eäeH H e

5 !455 на облучении когерентным светом взвешенных частиц, совершающих тепловые или акустические колебания, и регистрации изменений интенсивности и частоты рассеянного частицами элект-, б ромагнитного излучения с последующим расчетом их фракционного состава, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа полидисперсных сред. их пропускают через стоячую волну лазерного излучения, регистрируют интенсивность рассеянного света, величину которого детектируют, дифферен- 16 цируют и по амплитуде и частоте гармонических составляющих доплеровских частот его пространственно-временных флуктуаций определяют гранулометрический состав дисперсных сред. 20

2. Устройство для гранулометрического анализа дисперсных сред, содер233 б жащее оптически связанные источник когерентного света, измерительную кювету с исследуемой средой и фотоумножитель, соединенный с измеритель ным прибором, о т л и ч а ю щ е е е с я тем, что, с целью повышения чув ствительности и сокращения времени анализа дисперсных сред, акустичес-... кий излучатель, расположенный внутри измерительной кюветы, имеет зеркальную поверхность, перпендикулярно кдторой размещен фотоумножитель с симметрично расположенными вокруг него под уг лом не более 10 источником когерент-. ного излучения и фотосопротивлением, которое вместе с конденсатором образует RC-цепочку дифференцирующего усилителя, вход которого соединен с фотоумножителем, а выход соединен с вольтметром и анализатором спектра

«Ьототока.

Составитель А.Петров

Техред М.яндык Ко р рек тор Л. Пилипенко

Редактор И,Касарда

Заказ 7450/51

Подписное

Тираж 788 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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