Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей

Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптическим методам измерения характеристик аэрозолей и может использоваться, например, в метеорологии. Цель изобретения - повышение точности измерения. Нефелометр содержит источник зондирующего излучения 1 ,приемное устройство 2, механизм вращения и два плоских зеркала 3 с изменяющимся по длине коэффициентом отражения. Зеркала 3 параллельны зондирующему пучку и расположены по обе стороны от него, при этом приемное устройство 2 находится между зеркалами 3 . При повороте приемного устройства 2 вследствие переотражений зеркалами 3 рассеянного аэрозолем излучения увеличивается или уменьшается визируемый объем аэрозоля. Ход лучей таков, что с некоторым приближением увеличение рассеивающего объма компенсирует уменьшение интенсивности рассеяния в области углов около 90°. Изменяющийся по длине зеркал коэффициент отражения делает чувствительность нефелометра плавно изменяющейся в зависимости от угла поворота приемного устройства. 4 ил.

СОЮЗ CCBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!) 4 С 01 М 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4320117/40-25 (22) 26. 10 ° 87 (46) 15.08.89. Бюл. N - 30 (72) В.А.Сандимиров (53) 535.361(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

У 811108, кл. G 01 N 21/26, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1383165, кл. G 01 N 21/47, 1987. (54) НЕФЕЛОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДИЕАТРИСЫ РАССЕЯНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ (57) Изобретение относится к оптическим методам измерения характеристик аэрозолей и может использоваться, например, в метеорологии, Цель изобретения — повышение точности измерения. Нефелометр содержит источник 1 зондирующего излучения, приемное устройство 2, механизм вращения и два

„„Я0„„1500919 A 1 плоских зеркала 3 с изменяющимся по длине коэффициентом отражения, 3еркала 3 параллельны зондирующему пучку и расположены по обе стороны от него, при этом приемное устройство 2 находится между зеркалами 3. При повороте приемного устройства 2 вследствие переотражений зеркалами 3 рассеянного .аэрозолем излучения увеличивается или уменьшается визируемый объем аэрозоля. Ход лучей таков, что с некоторым приближением увеличение рассеивающего объема компенсирует уменьшение интенсивности рассеяния в области углов около 90 . Изменяющийся по длине зеркал коэффициент отражения делает чувствительность нефелометра плавно изменяющейся в зависимости от угла поворота приемного устройства. 4 ил.

1500919

Изобретение относится к технике для определения параметров аэрозолей оптическими методами и может быть использовано в метеорологии для исследования атмосферы.

Целью изобретения является повышение точности измерений, На фиг.1 показана оптическая схема предлагаемого нефелометра; на 10 фиг. 2 — приемное устройство, разрез; на фиг.3 — ход лучей, показывающий уменьшение чувствительности вследствие экранирования лучей зеркала приемного устройства; на фиг.4 — ре-. 15 зультаты расчета чувствительности нефелометра, выходного сигнала с фотоприемника и индикатрисы рассеяния, для которой выполнен расчет выходного сигнала. 20

Нефелометр содержит источник 1 зондирующего излучения, приемное устройство 2 и два зеркала 3, расположенных параллельно зондирующему пучку и расположенных с двух сторон от пучка, при этом приемное устройство 2 находится между зеркалами 3. Приемное устройство 2 находится между зеркалами 3. Приемное устройство 2 (фиг.2) соединено с механизмом 4 вра- 30 щения и содержит зеркало 5, объектив б и фотсприемник 7.

Устройство работает следующим образом.

Приемное устройство 2 посредством 35 механизма 4 вращения вращается вокруг оптической оси объектива 6 до отражения, при этом рассеянное аэрозолем излучение, отразившись от зеркала 5, направляется на объектив 6 и далее 40 на фотоприемник 7. В зависимости от угла поворота зеркала вследствие переотражений лучей от зеркал 3 в объектив попадает больше или меньше рассеянного света. На фиг.1, например, 45 для угла 8, = 13 между оптической осью источника 1 зондирующего излучения и оптической осью приемного устройства 2 Рассеивающий объем удваивао ется, а для угла 8 —— 30 — утраивается, для угла д,= 79 объем увеличивается в 15 раз. Увеличение рассеивающего объема компенсирует уменьшение интенсивности света для большинства аэрозолей. Увеличение рассеянного излучения при постоянном поле зрения способствует увеличению точности измерений. Кроме того, за счет увеличения рассеивающего объема уменыпаютc ÿ ошибки, вызванные неоднородностью плотности и структуры аэРозоли.

Для диапазона углов, примерно равного 82-98, вследствие экранировао ния лучеи зеркалом 5 приемного устройства 2 чувствительность нефелометра падает, оставаясь тем не менее в два раза больше, чем в схеме без зеркал (для = 90 ). На фиг.3 показан ход лучей для этого случая. Видно, что при дальнейшем увеличении угла

8 луч o(будет экранироваться зеркалом 5 приемного устройства 2. Изменяя длины L, и Е и ширину Ь, можно изменять диапазоны углов, для которых увеличивается рассеивающий объем вследствие переотражения рассеянного излучения. Если коэффициент отражения зеркал 3 постоянен по длине, то чувствительность нефелометра в момент перехода попя зрения на край зеркала

3 (или с края зеркала) будет изменяться ступенчато, что явится дополнительным источником ошибок измерений. Чтобы получить плавно изменяющуюся зависимость чувствительности от угла рассеяния, зеркала 3 выполнены с изменяющимся по длине коэффициентом -отражения по закону, близкому к линейному. Возможны разные варианты исполнения таких зеркал, например на стеклянную пластину на одну сторону наносится зеркальное покрытие (серебрение с защитой окисью алюминия), а на другую поверхность наносится никелевое покрытие переменной толщины. Зеркало ставится слоем никеля в сторону аэрозоли.

На фиг.4 приведены результаты ориентировочного расчета чувствительности нефелометра S (кривая 8) и выходного сигнала с фотоприемника 7 (кривая 9).

Выходной сигнал получен для аэрозоли с индикатрисой рассеяния I, ход которой приведен на фиг.4 (кривая 10) .

Все кривые даны в относительных единицах. Для диапазона углов 82-98 расчеты не проводились. Коэффициент отражения зеркала принят равным 0,96.

Для верхнего зеркала 3 (фиг.1) на участке длиной 88 мм коэффициент отражения изменяется по линейному закону от 0 до 0,96, для нижнего зеркала так же, но на участке длиной 55 мм.

При расчете выходного сигнала учитывалось также увеличение сигнала за счет увеличения поля зрения в вертикальной плоскости при повороте зеркала от 0 до 90 . Достигается увеличение сигнала в 11 раз.

Формула и з о б р е т е н и я

Нефелометр для измерения индикатрисы рассеяния аэрозолей, содержащий источник коллимированного зондирующего излучения и приемное устройство, оптически связанные между собой через рассеивающий объем, и механизм вращения приемного устройства, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью

00919

6 повышения точности измерений, нефелометр дополнительно содержит цва зеркалаа с изменяющимся по длине в зависимости от вида измеряемой индикатрисы рассеяния коэффициентом отражения, зеркала установлены параллельно оптической оси источника зондирующего >. излучения с двух сторон от нее, приемное устройство установлено между зеркалами, при этом зеркала установлены с возможностью перемещения в параллельном и перпендикулярном относительно оптической оси источника зондирующего пучка направлениях.

1Ю f50 170 g