Устройство для измерения характеристик частиц дисперсной среды

Устройство для измерения характеристик частиц дисперсной среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ, содержащее последовательно расположенные источник когерентног излучения, формирующую диафрагму, расщепитель и фотоприемник с приемной диафрагмой, оптически связан ные с расщепителем, отличающ е е с.я тем, что, с целью расши рения диапазона измеряемых характеристик за счет дополнительного измерения размера и пространственного расположения частиц, а также упрощения конструкции устройства. расщепитель выполнен в виде клина с углом при вершине ™ г . ,5; 1,0, где Л - длина волны когерентного излучения, г - ожидаемый размер частиц,и толщиной а Ь-sin Ь - расстояние до области пересечения лучей, отраженных от передней и задней граней расщепителя, причем на заднюю по отношению к источнику излучения грань клина нанесено 100%-ное отражающее покрытие, на половину передней грани, прилегаюшую к основанию клина, нанесено покрытие с к;оэффициентом отражения 50%, а формирующая диафрагма выполнена в виде прямоугольной трапеции , основание которой ориентировано перпендикулярно биссектрисе тупого угла, образованного при пересечении лучей, отраженных от граней расщепителя.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1д1) 4 С 01 N 21/53

ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

m E(0 5; 1,0); (21) 3658369/24-25.

;,22) 21.10.83 (46) 23.02 ° 86. Бюл. М- 7 (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт физики АН БССР (72) А.И. Ковалев и Е.А. Костюкевич (53) 535.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 978046,,кл. G 01 Р 3/36, 1981 °

Патент США И- 3915572, кл. G 01 P 3/36, 1975. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ

СРЕДЫ, содержащее последовательно расположенные источник когерентного излучения, формирующую диафрагму, расщепитель и фотоприемник с приемной диафрагмой, оптически связанные с расщепителем, о т л и ч а ющ е е с.я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых характеристик за счет дополнительного измерения размера и пространственного расположения частиц, а также упрощения конструкции устройства, „„Я0„„1173884 расщепитель выполнен в виде клина с углом при вершине где Л вЂ” длина волны когерентного излучения, r — - ожидаемый размер .частиц,и толщиной а = Ь- sin ЗУ,где

Ь вЂ” расстояние до области пересечения лучей, отраженных от передней и задней граней расщепителя, причем на заднюю по отношению к источнику излучения грань клина нанесейо д

100%-ное отражающее покрытие, на е половину передней грани, прилегающую к основанию клина, нанесено покрытие с коэффициентом отраже- Ю ния 50%, а формирующая диафрагма выполнена в виде прямоугольной трапеции, основание которой ориентирова- aaal но перпендикулярно биссектрисе тупо- . феи го угла, образованного при пересече-. а 1 нки лучей, отраженных от граней М расщепителя. QO

1173884

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в к. честве нефелометра и анемометра для одновременного определения размеров, скоростей частиц и их пространственного расположения, например, при контроле-химическй с реакций,в аэрозольных средак, намерении скоростей двухфазных потоков, контроле динамики гетерогеннь1х плазменных потоков, при исследованиях прохождения лазерного ! излучения через аэрозоли.

Цель«о изобретения является расширение диапазона измеряемых характеристик за счет дополнительного измерения размера и пространственного расположения частиц, .а также упрощение конструкции устройства.

На чертеже представлен расщепитель предлагаемого устройства.

Он выполнен в виде клина 1 с нанесенным на его грани 100Х-ным отражающим покрытием 2 и 50Х-ным отражающим покрытием 3.

Клин 1 предназначен для расщепления падающего пучка излучения на два луча, которые, пересекаясь, . создают локализованную в области измерений систему интерференционных полос заданной ширины, перпендикулярных предполагаемому движению частиц. Угол клина 1 определяет ширину интерференционных полос d:

Sin!, где « - длина волны когерентного излучения.

Ширина интерференционной полосы для получения четкой модуляции сигнала должна быть соизмерима с размером частицы 0,1«с с1 с. 2«, тогда коэффициент модуляции будет равен

О, 1-1,0. Угол клина описывается формулой Ф= — arcsin «ш — )

Л

m Е(0,5; 1,0), причем укаэанный диапазон величин (h/p) определяется соотношениями между размером частицы и шириной полосы, при которых сигнал имеет хорошо различимую модуляцию (коэффициент модуляции составляет от 0,1 до 1), что обеспечивает надежное измерение частиц с размерами порядка ширины полосы. При измерениях

15 более крупных частиц величина модуляции не играет большой роли, поскольку в таких случаях размер частицы находят по времени нарастания сигнала.

Толщина клина а определяет расстояние от клина до области измерений, т.е. до области интерференционных полос. При условии постоянства расстояния Ь (см.чертеж) для изменения ширины полос в измеряемом объеме необходимо изменять угол % и толщину a,,onðåäåëÿþùóì базу интерферирующих пучков 1 . В целях расширения диапазона измерений клинья можно изготовлять сменными..

Формирующая диафрагма устанавливается таким образом, что ее параллельные стороны (основания трапеции) ориентированы параллельно направлению движения частиц, а интерференционные полосы — перпендикулярно этому направлению. Основания

25 трапеции имеют неодинаковую длину, поэтому частицы, проходящие область локализации полос в различных участках, будут пересекать на своем пути неодинаковое число интерференцион нь«х полос. Подсчитав число пиков модуляции в сигнале (которое равно числу пересеченных частицей интерференционных полос), легко установить место прохождения частицей области локализации. Именно этим

З5 принципом работы и определяется форма диафрагмы.

Для повышения интенсивности интерференционных полос задняя грань клина имеет 100Х-ное отражаю40 щее покрытие, а на переднюю грань клина покрытие с коэффициентом отражения 507 нанесено на половину поверхности, прилегающей к основанию клина. При этом выходящий из клина

45 луч проходит через свободный от покрытия участок, а интенсивности двух интерферирующих лучей равны.

Устройство работает следующим образом. При падении пучка излуче50 ния на клин 1 он расщепляется на два луча, которые сходятся затем на, заданном расстоянии б перед приемной диафрагмой фотоприемника. При пересечении частицами области

55 измерений, т.е . области локализации интерференционных полос, фотоприемник регистрирует рассеян.ный свет в виде сигнала с периоди1173884

Редактор П. Горькова Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Шекмар

Заказ 793/3

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 ческими изменениями интенсивности по мере прохождения частицей каждой полосы, В общем случае сигнал состоит из низкочастотного основания, определяемого распределением интенсивности в луче источника по его

1 поперечному сечению, и модуляции более высокой частоты, определяемой скоростью пересечения частицей интерференционных полос.

В зависимости от размера частицы будут изменяться соотношения между низкочастотной и высокочастотной составляющими сигнала. Если частица меньше, чем две ширины полосы, то размер частиц определяют по зависимости коэффициента модуляции сигнала, построенной путеи измерения на калиброванных частицах. Koh„-Ъ, . эффициент модуляции 11 = †" †опреЪ -bq деляется после измерения параметI ров h<,h Если частица больше ширины интерференционной полосы, то размер частицы определяется из со2И отношения1 = где C1— - ширина инТ терференционных полос, Т- период модуляции сигнала, t — - время нарастания фронта. Скорость частицы определяется из равенства »

По числу пиков модуляции, которое равно числу пересекаемых частицей интерференционных полос, можно определить пространственное положение частицы в локализованной исследуемой области, где создается интерференционная картина.