Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленности , метеорологии, медицине, при контроле запыленности. Цель изобретения - уменьшение нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц. Устройство содержит осветитель I, дефлектор 2, объектив 3, фокус 4 которого лежит в области пролета частиц, цилиндрическую линзу 5, вогнутое сферическое зеркало 6 и приемно-анализирующий блок- 7. Изобретения позволяет уменьшить нижний предел измеряемых размеров, поскольку уменьшается частота сканирования (без уменьшения скорости движения частиц) за счет увеличения эффективного размера пучка (без уменьшения интенсивности ), обеспечиваемого линзой 5 и зеркалом 6 3 ил. sfi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

:I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4658773/25 (22) 06.03.89 (46) 23.04.91. Бюл. № 15 (71) Научно-производственное объединение

«Тайфун» (72) С. M. Коломиец (53) 539.215.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 857812, кл. G 01 N 21/85, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 857789, кл. G 01 N 15/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленÄÄSUÄÄ 1643995 A 1 (51)5 G 01 N 15/02

2 ности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности. Цель изобретения уменьшение нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц. Устройство содержит осветитель 1, дефлектор 2, объектив 3, фокус 4 которого лежит в области пролета частиц, цилиндрическую линзу 5, вогнутое сферическое зеркало 6 и приемно-анализирую.щий блок 7. Изобретения позволяет уменьшить нижний предел измеряемых размеров, поскольку уменьшается частота сканирования (без уменьшения скорости движения частиц) за счет увеличения эффективного размера пучка (без уменьшения интенсивности), обеспечиваемого линзой 5 и зеркалом 6. 3 ил.

1643995

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения характеристик дисперсных сред в химической промышленности, метеорологии, медицине, при контроле запыленности.

Целью изобретения является уменьшение нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения скорости движения частиц.

На фиг. 1 представлена схема устройства, вид в направлении движения частиц; на фиг. 2 — то же, вид в направлении, перпендикулярном направлению движения частиц; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2.

Устройство содержит осветитель 1 (например, ОКГ), дефлектор 2, объектив 3, фокус 4 которого лежит в области пролета частиц, цилиндрическую линзу 5 с фокусным расстоянием f, вогнутое сферическое зеркало 6 с радиусом кривизны R (установленное соосно с объективом 3) и приемно-анализирующий блок 7. При этом цилиндрическая линза 5 расположена посередине между фокусом 4 объектива 3 и,зеркалом 6, причем ее фокусное расстояние выбрано равным половине расстояния между нею и зеркалом 6 и ориентировано так, что плоскость ее главного сечения перпендикулярна направлению движения частиц.

Зеркало 6 имеет радиус кривизны /, равный расстоянию зеркала 6 от фокуса 4, и установлено с возможностью поворота во руг оси, перпендикулярной оси объектива и направлению движения частиц, вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг. 2). При этом в фокальной плоскости объектива 3 отраженный от зеркала

6 пучок смещен в направлении движения частиц на величину, равную своему диаметру, относительно пучка, фокусируемого объективом 3 (фиг. 2). Приемно-анализирующий блок 7 установлен так, что собирает определенную часть света, рассеянного исследуемыми частицами при их пролете через световой пучок.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от осветителя 1 дефлектором 2 сканируется в плоскости, перпендикулярнои направлению движения частиц, с периодом повторения Т. Объектив 3 фокусирует пучок в область пролета частиц.

В фокальной плоскости объектива 3 пучок а (фиг. 2) имеет диаметр 2о, причем линеиная амплитуда сканирования заведомо превосходит указанный диаметр. В плоскости главного сечения (фиг. 1) цилиндрическая линза 5 строит на зеркале 6 действительное изображение пучка с коэффициентом увеличения, равным единице, поскольку расстояние от линзы 5 до фокуса 4 объектива 3 и до зеркала 6 равно 2f.

После отражения от зеркала 6 световой пучок линзой 5 собирается в фокальную плоскость объектива 3. Коэффициент увеличения системы линза 5 — зеркало 6 с учетом двухкратного прохождения пучка через линзу 5 равен +1 в плоскости чертежа (фиг. 1) и — 1 в плоскости чер5 тежа (фиг. 2). Вследствие этого отраженный пучок Ь (фиг, 2) имеет тот же диаметр 2о, что и пучок а, формируемый объективом 3, и при сканировании пучка а в фазе с ним сканируется и пучок Ь.

Но в направлении потока частиц пучки

10 а и b разнесены на величину 2о (фиг. 2).

Поскольку при освещении частиц одним пучком период Т сканирования пучка и скорость движения частиц V связаны ссютношением

15 где Л вЂ” размер пучка (в фокальной плоскости объектива 3), в пределах которого неоднородность интенсивности не пре20 восходит заданной величины (положим для определенности, 20Я), то любая частица хотя бы один раз будет пересечена достаточно однородной областью пучка. Для наиболее часто встречающегося гауссова профи25 ля лазерного пучка Л о, т. е. T(—,, В

G то же время, как показывают расчеты, для профиля интенсивности, обусловленного наложением двух гауссовых пучков с диа30 метром 2о каждый, Л Зо, если пучки смещены относительно друг друга на расстояние =2о. В этом случае Л=Зо и Т(— „.

Зо

При той же скорости V период сканирования может быть в три раза больше, чем в случае освещения частиц одним пучком. Соответственно, в три раза увеличиваются длительности импульсов рассеянного частицами света и в три раза может быть уменьшена полоса пропускания электронного

40 тракта. При этом улучшается отношение сигнал — шум и, следовательно, уменьшается нижний предел измеряемых размеров частиц.

При неизменном периоде сканирования скорость движения частиц может быть уве45 личена в три раза. При этом уменьшаются погрешности, связанные с забором частиц из движущейся среды (допустимая скорость ветра повышается примерно в три раза).

Формула изобретения

Устройство для измерения размеров и концентрации взвешенных частиц, содержащее осветитель, дефлектор, объектив и приемно-анализирующий блок, отличающееся тем, что, с целью уменьшения нижнего предела измеряемых размеров за счет снижения частоты сканирования без уменьшения ско1643995

Составитель Н. Грищенко

Редактор А. Мотыль Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 1235 Тираж 388 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 рости движения частиц, в устройство введены вогнутое сферическое зеркало, расположенное соосно с объективом на расстоянии от фокуса объектива, равном радиусу кривизны зеркала, причем зеркало установлено с возмож ностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси объектива и направлению движения частиц, а также цилиндрическая линза, расположенная соосно с осью объектива посередине между фокусом объектива и сферическим зеркалом и ориентированная так, что плоскость ее главно5 го сечения перпендикулярна направлению движения частиц, причем фокусное расстояние линзы выбрано равным половине расстояния между линзой и зеркалом.