Способ измерения размеров частиц

 

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ, включающий формирование потока прозрачной среды с частицами, освещение этого потока параллельным и соосным с ним пучком света, выдег ление с помощью приемной оптической системы измерительного объема, регистрацию рассеянного света от отдельных частиц в измерительном объеме , преобразование света в электрические импульсы и измерение их амплитуды , отлйчающийс.я тем, что, с целью повышения точности измерения размеров частиц путем исключения .погрешности, связанной с неравномерностью распределения интенсивности освещающего пучка, поток прозрачной среды с частицами формируют таким образом, чтобы в пределах измерительного объема поперечный относительный профиль скоростей потока совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности светового потока в пучке, дополнительно измеряют длительность электрических . импульсов, а о размерах частиц судят по произведению сигналов, соответствующих амплитуде и длительности импульсов. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что формируют поток прозрачной среды в пределах измерительного объема, поперечный относительный профиль которого параболический , а относительный поперечный профиль интенсивности светового потока - гауссовский. 3.Способ по п. 2, отличающий с тем, что для определе-. ния размеров используют электрические импульсы с заданным превышением длительности над ее минимальным значением.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ((1) (s()4 С 01 N 15/14 У

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3647390/24-25 (22) 30. 09» 83 (46) 15 08.85. Бюл. У 30 (72) С. М. Коломиец, Б. П. Кулаков, А. Н. Гордеев, А. А. Тищенко, Л. А. Осадчев, Е. А. Ефремов, Б. Н. Борисов, А. В. Матюхин и Н. В. Никитюк (71) Университет Дружбы Народов им. Патриса Лумумбы (53) 541.182(088.8) (56) Патент Японии В 56-2654, кл. G Ol N 2!/53, 1981.

Авторское свидетельство СССР .У 1078283, кл, G О! N 15/00, 1982,,(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯРАЗМЕРОВ

ЧАСТИЦ, включающий формирование потока прозрачной среды с частицами, освещение этого потока параллельным и соосным с ним пучком света, выде ление с помощью приемной оптической системы измерительного объема, регистрацию рассеянного света от отдельных частиц в измерительном объеме, преобразование света в электрические импульсы и измерение их амплитуды, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения точности измерения размеров частиц путем исключения.погрешности, связанной с неравномерностью .распределения интен= сивности освещающего пучка, поток прозрачной среды с частицами формируют таким образом, чтобы в пределах измерительного объема поперечный относительный профиль скоростей потока совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности светового потока в пучке, дополнительно измеряют длительность электрических; импульсов, а о размерах частиц судят по произведению сигналов, соответствующих амплитуде и длительности импульсов. е

2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю " шийся тем, что формируют поток прозрачной среды в пределах измерительного объема, поперечный относительный профиль которого параболи- Я ческий, а относительный поперечный профиль интенсивности светового потока — гауссовский.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определе-. ния размеров используют электрические импульсы с заданным превышением .длительности над ее минимальным значением.

1173264

Изобретение относитсяк контрольноизмерительной технике и может найти применение в биологии, медицине, химической промышленности, метеорологии и при контроле . загружений. окружающей среды, Целью изобретения является повышение точности измерений размеров частиц путем исключения погрешности, связанной с неравномерностью распределения интенсивности освещающего пучка.

На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит проточную

15 кювету 1, в которой формируют поток 2 прозрачной среды с частицами. Соосно с потоком 2 направляют параллельный пучок света от источника 3, С помощью приемной оптической системы, состоящей из объектива 4, диафрагмы

5, выделяют измерительный объем 6, в котором производится регистрация рассеянного света от отдельных.

25 частиц фотоприемниками 7. Прошедший через среду свет попадает в светоловушку 8, Амплитуды импульсных сигналов с выхода фотоприемника измеряют с помощью измерителя амплитуды

9, а длительность — с помощью измери- З 1 теля длительности 10. Перемножение сигналов, соответствуюющих их амплитуде и их длительности, осуществляют в блоке 11, Анали. произведения позволяет определить размеры частиц 35 в блоке 12, Формируют поток прозрачной среды с частицами таким образом, чтобы в пределах измерительного объема поперечный профильотносительных скоростей 49 совпадал с относительным поперечным профилем интенсивности света светового потока в пучке. В этом случае относительный поперечный профиль скорости имеет вид f„ =V(r)/V, где

V(r) — скорость потока в поперечном сечении при изменении радиуса потока г; Чо — скорость на оси потока.

В этом случае скорость движения частиц, совпадающая со скоростью потока, определяется уравнением

Ч(г) о fv °

Аналогично имеем для распределения интенсивности света в измерительном объеме 55

J(r)=J ° f (r), где J(r) - интенсивность света в пучке при изменении радиуса его r;

Т вЂ” интенсивность света на о оси пучка;

Е (г) — функция распределения

3 интенсивности по сечению пучка.

Амплитуда V электрического сигнала пропорциональна размеру частиц А интенсивности света T(r) в том сече-, 1 нии, где она проходит измерительный объем, т,е, О=А Т(r)=А Тд и (r);

Длительность электрического сигнала т, определяется длиной измерительного объема вдоль потока l. и скоростью движения частиц V(r) м 1- 1- -О

Ь

V(r) (р Й (r) f y(1) где . — длительность сигналов от частиц, регистрируемых на оси потокае

Произведение амплитуды сигнала-от частиц на его длительность дает следующую величину С:

C=V =А Т о 1-о

При одинаковых относительных . профилях интенсивности света и скорости потока f>(r)=f<(r) произведение зависит только от размера частиц и неравномерное освещение потока не сказывается на точности измерений.

Для большинства измерительных устройств распределение скорости потока по каналу описывается параболическим законом распределения

2r а (г)=, (1-(— -) ), где d — диаметр канала.

Освещение потока производится источником света, распределение интенсивности в пучке описывается гауссовской функцией

2r 2.

J(r)=g ехр t — (-) ), где Ь вЂ” параметр распределения, Учитывая разложение в ряде гауссовской функции распределения интенисвности света в пучке получаем выражение

2г 1 2r " )

J(r)=$ (1-(— ) + (--)

Ь 2 Ь

Поскольку вклад третьего и последующих членов мал, можно ограничиться только двумя первыми членами и выражение приобретает вид, с.я. (-<-,"-> .) . т,е. распределение интенсивности с

1173264

Составитель Л. Макальский

Редактор С. Тимохина Техред И.Асталош Корректор Г, Решетник

Заказ 5042/41 Тираж S97 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 большой точностью описывается параболической функцией.

Подобрав b=d, получаем, как и для общего случая: произведение амплитуды сигнала на его длительность зависит только от размера частиц.

При регистрации частиц вблизи стенок измерительного канала возрастает уровень паразитных засветок, которые способны снизить получаемую 10 точность измерений. Наблюдается боль-. шая разница в параболическом профи- .. ле скорости и гауссовском распределении интенсивности при удалении к стенкам. Но вместе с тем увеличивается и длительность регистрируемых электрических сигналов, причем регистрация импульсов с заданным превышением длительности над ее минимальным значением позволяет ввести ограничения на регистрацию частиц, движущихся в потоке на определенном расстоянии от центра. Такое повышение может составлять например 1,1 раза.