Способ исследования распределения параметров рассеивающих частиц

 

Изобретение относится к технике определения оптическими методами распределения параметров рассеивающих частиц в объекте и может быть использовано в различных отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение точности измерений. Для этого исследуемый объект освещают сканирующим пучком известной мощностиt фиксируют координату освещаемой точкиобъекта в плоскости, обращенной к источнику света, и регистрируют рассеянное измерение от соответствующего данной точке элемента объема объекта с одновременным измерением мощности прошедшего сквозь объект излучения По зарегистрированному рассеянному излучению судят о распределении рассеивающих центров в элементе объема, а по мощности прошедшего излучения - о рассеивающей способности каждого из центров. 1 ил. 2 уг (f, С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1642326 (51)5 G 01 N 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ---Н АВТО Сисьь свидкткльСтвМ (21) 4652274/25 (22) 21.02,89 (4б) 15.04.91. Бюл. Ф 14 (71) Институт проблем механики

AH СССР и Московский энергетический институт (72) Е.R. Гуменник и Б.С. Ринкевичюс (53) 535.215.4(088.8) (5б) Патент СИА М -4134б79, кл. G 01 N 15/02, 1979.

Боровой В.Я. и др. Визуализация пространственного обтекания .моделей

It с помощью "лазерного ножа . — ученые записки ЦАГИ, т. 4, 1973, Ф 5, с. 42-49. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАССЕИВАЮЩИХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к технике определения оптическими методами расИзобретение относится к определению оптическими методами распределе- ния параметров рассеивающих частиц в исследуемом объеме и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например F) химической, электронной, оптико-механической, а также в гидродинамике, теплофизике и физике плазмы.

Причем под термином "частицы понимаются как непрозрачные для света включения, содержащиеся в исследуемом объекте, так и прозрачные локальные области, имеющие показатель препределения параметров рассеивающих частиц в объекте и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерений, Для этого исследуемый объект освещают сканирующим пучком извЕстной мощности, фиксируют координату освещаемой точки объекта в плоскости, обращенной к источнику света, и регистрируют рассеянное измерение от соответствующего данной точке элемента объема объекта с одновременным измерением мощности прошедшего сквозь объект излучения. По зарегистрированному рассеянному излучению судят о распределении рассеиваю-

Я щих центров в элементе объема, а по мощности прошедшего излучения — о рассеивающей способности каждого из центров. 1 ил. С ломпения, отличный от показателя преломления излучаемого объекта.

Целью изобретения является повышение точности измерений параметров рассеивающих центров.

Сущность предложенного способа зак-. лючается в том, что исследуемый объект освещают пучком известной мощности, который сканируют по траектории, параметры которой выбирают -исходя из особенностей решаемой задачи. Это может быть, например, плоскость, сфера, (часть сферы) или поверхность (часть поверхности) более сложной формы. По1642326 ложение сканируемого светового пучка по отношению к объекту регистрируют в каждый фиксированный момент времени, одновременно регистрируют излучение, рассеянное частицами (рассеивающими центрами), содержащимися в элементе объекта, который освещается в данный фиксированныи момент времени. Одновременно измеряют интенсивность света, прошедшего через соответствующую область объекта. По зарегистрированному рассеянному излучению судят о распределении рассеивающих центров (частиц) в соответствующем элементе объекта.

Измерение интенсивности света, прошедшего через этот элемент, позволяет определить рассеивающую способность каждой из частиц.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит лазер 1, измеритель 2 мощности лазерного излучения, сканер 3, осветительный 4 и при- 25 емный 5 объективы, исследуемый объект

6, размещенный между объективами 4 и 5, фотоприемник 7, вычислительно. управляющий блок 8,связанный с измерителем 2 мощности,. сканером 3 и фотокинорегистрирующим устройством 9, причем сканер 3 согласован с объективом 4, а фотоприемнйк 7 — с объективом 5, Устройство работает следующим об 5 разом, Свет, генерируемый лазером 1, после измерения его мощности измерителем

2 попадает на сканер 3, который представляет собой зеркало, управляемое 4О по углу наклона с помощью электрического сигнала и расположенное в фокальной плоскости объектива 4, Таким образом, сканирование по углу трансформируетея в плоскопараллельное 45 перемещение лазерного пучка в области исследуемого объекта 6. На чертеже пунктирными линиями обозначены край.ние положения сканируемого пучка, а двойной линией — положение зондирую50 щего лазерного пучка в фиксированный момент времени. Прошедший через объект

6 лазерный пучок попадает на фотоприемник 7, расположенный в фокальной плоскости объектива 5. Таким образом, лазерные пучки, проходящие в различ.- - ° ные моменты времени через разные области исследуемого объекта, попадают в одну и ту же область фотоприемника

7, что позволяет исключить влияние на результаты измерений разброса параметров фотоприемника по светочувствительной поверхности и дополнительно повысить точность измерений, Одновременно с регистрацией интенсивности прошедшего через объект света осуществляется (с помощью фотокинорегистрирующего устройства 9) регистрация картины освещаемого участка объекта в свете, рассеянном частицами. Фиксирование координаты сканирующего пучка в плоскости, перпендикулярной оптической оси объективов 4 и 5, осуществляется путем регистрации и запоминания в вычислительно-управляющем блоке 8 уровня напряжений, управляющих сканером 3. При этом идентификация информации, зарегистрированной устройством 9 и фотоприемником 7, осуществляется путем синхронизации их работы с помощью вычислительно-управляющего блока 8.

Повышение точности измерения распределения параметров рассеивающих центров (частиц) обеспечивается тем, что в каждыи фиксированный момент времени освещается лишь узкая область изучаемого объема, причем положение этой области фиксируется, а интенсивность освещаемого потока известна. В этот фиксированный момент времени свет рассеивают лишь те частицы, которые находятся в освещаемой узкой области объекта.

Зарегистрированная в рассеянном свете картина объекта в фиксированный момент времени дает информацию о распределении рассеивающих центров в освещаемой области и соотношении. рассеивающих способностей этих частиц. Одновременное измерение абсолютного значения суммарной рассеянной освещаемыми частицами интенсивности света позволяет (с учетом данных î распределении параметров частиц) измерить абсолютные значения параметров рассеивающих центров, исключив влияние На результаты этих измерений эффектов многократного рассеяния . Кроме того, снижаются требования к.мощности источника света, упрощается процесс получения количественной информации о параметрах исследуемых .частиц.

Часть пучка света, генерируемого лазером JII 52-3, направляется с.помощью зеркала, имеющего коэффициент отражения 20Х, на измеритель мошнос1642326 ти, состоящий из калибровочного фото диода и микроамперметра. Прошедший через зеркало световой пучок, имеющий мощность 4Т««,(где Т«...«,- измеренная интенсивность), направляется на магнитоэлектрический сканер, представляющий собой гальванометр типа М017, помещенный в поле постоянного магнита. В качестве объективов используют- 10 ся телескопические объективы типа

ТАИР-З, в качестве фотоприемника— фотодиод ФД-24К, а в качестве фотокинорегистрирующего устройства - регистрирующая фотокамера типа РФК-5. I5

Вычислительно-управляющий блок представляет собой измерительно-вычислительный комплекс на базе микроЭВМ "Электроника-60" и аппаратуры

KANAK в состав которой входит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для приема информации с ФД-24К и два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) для управления сканером и РФК-5. Для кинорегистрации картины объекта в рассеянном свете используется кинопленка КН-3 (режим ее химической обработки — стандартный).

При подаче управляющего постоянного напряжения от ЭВМ через первый

ЦАП на сканер положение лазерного пучка фиксируется в пространстве. Он освещает фрагмент измерительного объема. Синхронно с освещением происходит ввод в ЭВМ сигнала с ФД-24К че- 35 рез АЦП и вырабатывается сигнал, поступающий через второй ЦАП на реле, управляющее работой РФК-5.

Пусть в конкретный момент времени получено,что в освещенном фрагменте 40 элемента объекта имеется пять рассеивающих частиц (определено по фотографии этого фрагмента, полученной с помощью РФК-5) и имеется ослабление интенсивности света, прошедшего через 45 фрагмент объекта, на величину $I =

= 1 - I, где I — известная интенсивйость зондирующего пучка; I1 - зарегистрированная с помощью ФД-24К интенсивность прошедшего света. При фотометрировании пленки с изображением освещаемого фрагмента в рассеянном свете получены относительные величины раесеивающих способностей освещенных частиц, которые соотносятся как 1:2:

:3:5:8. Тогда абсолютные значения рас- сеивающих способностей зарегистрированных частиц равны: Ь?/19; 2ЬХ/19;

3/I/19; 5 hI/19; 8 5I/19. Причем на результаты этих измерений не оказывает влияния свет, рассеянный частицами, находящимися в областях объекта, прилегающих к освещаемому фрагменту. Данные о параметрах рассеивающих частиц во всем объекте получают путем суммирования результатов измерений по каждому фрагменту в отдельности.

Оормула изобретения

Способ исследования распределения параметров рассеивающих частиц вобъек-, те, включающий освещени объекта и регистрацию рассеянного им излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, объект освещают сканируемым пучком известной мощности, фиксируют координату освещаемой точки объекта в плоскости, обращенной к источнику излучения, регистрируют рассеянное излучение от соответствующего данной точке. элемента объема, одновременно измеряют. мощность прошедшего сквозь него излучения и по зарегистрированному рассеянному излучению судят о распределении рассеивающих центров в элементе объема, а по мощности прошедшего излучения — о рассеивающей способности каждого из центров.

1б42326

Составитель Н. Грищенко

Техред Л.Олийнык Корректор М. Максимишинец

Редактор A. Маковская

Заказ 1142

Тираж 390

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101