Фотометр

 

1, к туч г, l ;. „,, i-)<, с ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<,ц 767556

° г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.з

6 01 Т 1/04

G 01 М 21/00 (22) Заявлено 12;0478 (21) 2603672/18-25 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР

А0 делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3009.80. Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 5 35 . 24 2 (088.8) Датаопубликованияописания 0 1080 (72) Авторы изобретения

Е. И. Афонин и В. Н. Воскресенский (71) Заявитель

Морской гидрофизический институт АН Украинской,ССР

{ 54 ) ФОТОМЕТР

Изобретение относится к области исследования параметров дисперсных сред с помощью оптических методов и может быть использовано, например, в океанологии для измерения непрерывного горизонтального профиля прозрачности морской воды и определения концентрации взвеси в ней.

Известны погружаемые фотометры для1О измерения прозрачности (мутности) воды по ослаблению прямого пучка света, содержащие корпус, источник и приемник излучения, модулятор, оптические элементы, расположенные внутри и вне корпуса, для коллимации излучения, 15 вывода его в исследуемое пространство и возвращения на приемник (1). Такие фотометры непригодны для измерения горизонтального профиля прозрачности 2О иэ-за влияния на результат измерения турбулентности воды, возникающей при движении прибора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фото-2 метр, содержаший герметичный контей- . нер с иллюминаторами, средства буксировки и заглубления, в котором расположейы источник излучения, приемник обратно рассеянного излучения с приемной коллимирующей системой, электронный блок и регистратор(2).

Недостатком известного фотометра является то, что применение его ограничено измерением только объемной концентрации частиц, размеры которых меньше длины волны облучающего пучка света (релеевское рассеяние). Большинство же природных дисперсных сред (аэрозоль, гидрозоль) содержат частицы размером много больше длины волны . и рассеяние света на них не подчинается закону Релея. Другим недостатком фотометра является то, что он позво-. ляет лишь оценить относительную проз-, рачность среды с невысокой точностью, обусловленной неоднозначной зависимостью величины обратного светорассе« яния от параметров дисперсных сред.

Параметры природных дисперсных сред— концентрация, показатель преломления, спектр размеров — обычно весьма существенно меняются в пространстве и во времениЦелью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Постав-; ленная цель достигается тем, что s фотометр введены вторая приемная кол3

767556 лимирующая система, подвижные зерка " ла, " установленные в оптическом тракте обеих приемных коллимирующих систем и вращающийся обтюратор, при

" этбм бптические оси "приемных коллимирующих систем пересекаются в среде под равными углами с оптической осью источйика излученИя, образуя разные расстояния до исследуемого объема.

На чертеже изображена схема фотометра.

Фотометр содержит источник 1 направленного излучения 2 (например, длиннофокусные объективы с малым полем зрения), воспринимающие рассеянный свет 5 и б от исследуемого объема 7, отражающие подвижные зеркала

8 и 9 для изменения направления onтических осей приемных систем в среде вращающийся обтюратор 10, диафрагму

11, фотоприемник 12 (например, фотоэлектронный умножитель) и электронный блок 13, включающий в себя - схему логарифмированйя, усилия и вычитания сигналов (на чертеже не показаны).

Все эти элементы помещены в герметичный контейнер 14, с защитными иллюминаторами 15-17. Снаружи контейнера расположены средства для заглубления

18, для буксировки 19 устройства ниже водной поверхности 20 и резистор 21.

Фотометр работает, следующим образом.

Пучок света от монохроматического источника 1 направляется через защитный иллюминатор 16 в воду. Свет обратно рассеянный частицами, находящимися в исследуемом объеме 7, улавливается приемными коллимирующими системами 3 и 4,. и направляется в диафрагму 11, за которой установлен фотоприемник 12. Оптические оси приемных лучей 5 и 6 пересекаются в воде с оптической осью пучка 2 под углом 8 при этом длина хода лучей 5 и 6 в воде различна и равна соответственно и L>. Регулировка отражающих подвижных зеркал 8 и 9 позволяет получать одинаковые углы пересечений для обоих приемных лучей 5 и 6 и удалять исследуемый объем воды 7 на различное расстояние от контейнера 14 (точки А, Б соответствуют различному положению исследуемого объема).

Вращающийся обтюратор 10 поочередно прерывает лучи 5 и 6, в результате чего фотоприемник (ФЭУ) 12 вырабатывает импульсы фототока i„ и i2, про-пбфциональные величинам рассеянных объембв 7 световых потоков, ослабленных на пути L1 и Lz Импульсы фототока с фотоприемника 12 поступают в электронййй блок 13 на схему логарифмирования, усиления и вычитания.

Блок 13 вйдает" сигнал; йропбрциональный показателю ослабления, который поступает по буксировочному кабельтросу 19 на регистратор 21. Регистl ратор фиксирует горизонтальный профиль показателя ослабления воды.

Импульсы фототока 1,, i2 связаны с параметрами воды следующими выражениями:

5, аФ-8)Г»,; э(з -6) Г "

21=К 2; 4=К

Ь1

2 где К вЂ” коэффициент пропорциональности; — показатель ослабления света водой;

e)- интенсивность рассеян-. ного под углом (З -6) излучения от объема 7, зависящая от показате15 ля рассеяния в этом направлении.

Показатель ослабления воды, опре-, деляется из указанных формул выражением е-L-"..i Д ) )

L, — „ из которого видно, что показатель ослабления воды пропорционален разности (1п 4 — 1п ) и не зависит от величины

3(7i- 8)

Для получения абсолютных значений показ ателя ослабления фотометр предварительно градуируют по эталонам мутности с известным ослаблением света.

Использование данного фотометра позволяет повысить точность измерения прозрачности морской воды, поскольку уменьшается влияние турбулентности

35 на ослабление света. Кроме этого, по-вышение точности достигается выбором оптимальных условий измерений (например, обеспечением максимального отношения сигнала к шуму) в водах различ4р ной мутности и при различных скоростях буксировки. Это достигается за счет перемещения подвижных зеркал, обеспечивающих измерения по объему, находящемуся за пределами возмущен45 ной области воды. формула изобретения

Фотометр, содержащий герметичный контейнер с иллюминаторами, средства буксировки и заглубления, в котором расположены источник излучения, приемник обратно рассеянного излучения с приемной коллимирующей системой, электронный блок и регистратор, о т55 л и ч а ю шийся тем, что, с це лью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, в фотометр введены вторая приемная коллимирующая система, подвижные зеркала, установленные в оптическом тракте обеих приемных коллимирующих . систем, и вращающийся обтюратор, при этом оптические оси приемных коллимирующих систем пересекаются в среде

5 .под равными углами с оптической осью

767556

Составитель A. Шуров

Редактор Н. Коляда Техред О. Легеза Корректор,В. Бутяга

Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7180/36

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 источника излучения, образуя разные расстояния до исследуемого объема.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 175271, кл. G 01 J 1/04, 1968.

2. Патент CQIA 9 3528743, кл. 356-104, 1969 (прототип).