Способ определения дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях

Способ определения дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения.измеряют рассеянное световое излучение в двух направлениях и по величине, равной логарифму отношения интенсивностей излучения, определяют принадлежность частиц к той или иной фракции. 3 ил.

Q%

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s 6 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l

С>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4838974/25 (22) 11.06.90 (46) 23,10,92.Бюл.N 39 (71) Институт физики им, Б.И.Степанова (72) Н.М.Макоед, С,Л.Ощепков и И.П.Кудрейко (56) Карабегов М.А, и др. Новый фотометрический счетный анализатор гранулометрических составляющих примесей в жидких средах типа ФС-112.- Приборы и системы управления, 1982, N-. 7, с. 14-15.

Авторское свидетельство СССР N

1124202, кл. G 01 N 15/02, 1982.

Изобретение относится к оптике дисперсных сред и может быть использовано в областях промышленности, связанных с применением очищенных жидкостей; авиационной, топливной и т.д.

Известен способ дисперсного анализа частиц, заключающийся в пропускании через проточную среду потока излучения, регистрации импульсов рассеянного частицами света, трансформируемого посредством фотодетектора в электрические сигналы, амплитуды которых пропорциональны размерам соответствующих частиц.

Однако способ может быть использован для анализа частиц только одного вида и требует операции отстаивания или вакуумирования жидкости в случае присутствия в ней газовых пузырей. Это приводит к изменению свойств анализируемой среды вследствие седиментации и увеличению времени анализа.

Наиболее близким к изобретению является способ определения дисперсного состава частиц в жидкостях, содержащих газовые пузырьки, включающий пропуска„„5U ÄÄ 1770832 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО И ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В 3ACPSI3HEHH6tX

ЖИДКОСТЯХ (57) Сущность изобретения:измеряют рассеянное световое излучение в двух направлениях и по величине, равной логарифму отношения интенсивностей излучения, определяют принадлежность частиц к той или иной фракции. 3 ил, ние анализируемой жидкости через измерительный обьем, изменение давления в жидкости, облучение ее светом и анализ электрических сигналов, возникающих на выходе фотоприемника, регистрирующего оптический сигнал рассеянного от частиц света.

Недостатком известного способа дисперсного анализа является невозможность однозначной идентификации вещества частиц твердой фазы, содержащей металлическую и песчаную фракции. Кроме того, операция изменения давления в-указанном способе представляется трудноосуществимой и вносит возмущение в исследуемую среду, что может привести к недостоверности получаемых результатов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа фракционной идентификации частиц твердой фазы по их оптическим характеристикам.

Указанная цель достигается тем, что при определении дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях производят прокачку

1770832 исследуемой среды, зондируют ее излучением, проходящем перпендикулярно направлению прокачки, измеряют рассеянный световой поток F> в плоскости наблюдения, перпендикулярной направлению прокачки, в направлении, перпендикулярном зондирующему излучению, и определяют размер частиц по амплитуде рассеянного светового патока F1, дополнительно измеряют второй световой поток F2, рассеянный в направлении, составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянного светового потока F> равные углы, и определяют принадлежность частиц к той или иной ! 2 фракции па величине д = !д —, причем

F3 д >1 для частиц почвенного происхождения, - 1>д > 0,2для газовыхпуэырей, д< 0,2для металлических частиц.

Вещественный состав частиц в загрязненных рабочих жидкостях топливных и гидравлических систем определяется особенностями изготовления деталей и узлов, условиями эксплуатации систем. Основными компонентами .загрязнений 5IBJIRloTcsl продукты истирания металлических поверхностей,частицы почвенного происхождения и газовые пузырьки. В основу их идентификации. в предлагаемом способе положено использование различий укаэанных компонент по оптическим свойствам их вещества.

Как известно, пространственное распределение рассвяннога частицей излучения весьма чувствительно к ее физико-химйческим свойствам.

Абсолютная величина рассеянного сигнала определяется поперечным сечением . взаимодействующей со светом частицы, а относительное изменение потока рассеянного излучения, регистрируемого фотоприемникам при вариациях угла наблюдения,— действительной и мнимой частью относительного комплексного показателя преломления частицы. Это и создает фактические предпосылки идентификации частиц не только по размеру, но и по фракционному (вещественному) признаку.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является дополнительное измерение второго светового потока F2, рассеянного в направлении, составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянного ñâeтового потока Fi равные углы, и определение принадлежности частиц к той или иной 2 фракции по величине д= ig —, причем для

F1 частиц почвенного происхождения д > 1,для газовых пузырей 1 > д > 0,2, для металлических частиц д < 0,2.

Металлические частицы имеют достато но высокие значения показателя погло5 щения. Частицы почвенного происхождения по значению абсолютного показателя преломления близки к показателю преломления дисперсионной среды, Такие различия приводят к определенным

10 закономерностям изменения оптических сигналов при вариациях углов наблюдения.

На фиг.1 изображены экспериментальна полученные графики угловой функции ig

F(0) светового потока, рассеянного иссле15 дуемыми частицами; на фиг,2 — зависимости д от размеров частиц, на фиг.3 — оптическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

На фиг.1 кривые 1-3 представляют со20 ответственно зависимости !д F(0) для частиц окиси кремния 902, м = 1-02- i1 10; алю° с -3, миния А1, Й = 0,87- i 5,0, и газовых пузырей;

m = 1,02 — !1 10 — взвешенных в авиационном гидравлическом масле АМГ-10. Функ25 ция Ig F(О ) для частиц почвенного происхождения (Si02) претерпевает монотонное убывание во всем диапазоне углов с перепадом значений, достигающим четырех порядков величины. Для частиц алюминия в

30 областиуглов О> 30оонаблизкакпостоянной величине. Для тазовых пузырьков в об- ласти 70-90 характерно проявление локального максимума функции с последующим резким ее спадом и насыщением в области 0> 120 . Эти особенности подтверждают значительное различие относительного углового изиенения светового потока для исследуемых материалов, что и используется для их идентификации.

На фиг.2,кривые 1-3 показываютзависи 2 масти д = ig — ат размеров соответственF1 на частиц окиси кремния, газовых пузырей, алюминия. Зависимости имеют регулярный

"5 характер и стремятся к постоянной величине, С.учетом возможных вариаций оптических постоянных вещества частиц, образующих фракцию почвенного происхождения

5о !!от - З! < 0-03), предуктое износа металлических поверхностей j к > 11 и газовых пузырей, установлены критерии определения их принадлежности к той или иной фракции; для частиц почвенного. происхождения

55 д > 1, для газовых пузырей 1 > д > 0,2,для металлических частиц д < 0,2, Устройство, реализующее способ, содержит проточную оптическую кювету 1, гелий-неоновый лазер 2, конденсорную линзу

1770832

60 00 ФО !50

Фиг 7

3, ловушку 4 излучения, собирающие линзы

5,6 и фотоприемники 7.8, сопряженные с

ЭВМ.

Способ осуществляется следующим образом. Предназначенная для анализа загрязненная рабочая жидкость, например гидравлическое масло АМГ-10 с частицами алюминия, окиси кремния и воздушными пузырями, подается в канал проточной кюветы 1. Осветитель, содержащий гелий-неоновый лазер 2 с длиной волны А = 0,632 мкм, и конденсорную линзу 3, создает в ней освещенную зону регистрации. Прямопроходящий свет собирается в ловушку 4.

Излучение, рассеянное частицей при прохождении ею освещенной зоны, фокусируется соответственно линзами 5,6 на фотоприемники 7,8, трансформирующие световые потоки в электрические импульсы, которые далее подаются через блок сопряжения на ЭВМ, например ДБК-З, для анализа размеров и вещественной принадлежности частиц. Получены значения д для частиц окиси кремния 1-56; газовых пузырей 0,38; частиц алюминия 0,07, Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно идентифицировать частицы почвенного происхождения, металлов и газовые пузыри; не оказывает возмущающих воздействий на исследуемую среду, что обеспечивает достоверность получаемых результатов.

Формулз изобретения

5 Способ определения дисперсного и фракционного состава сферических частиц в загрязненных жидкостях, включающий прокачку исследуемой среды, ее зондирование излучением, проходящим перпендику10 лярно направлению прокачки, измерение рассеянного светового потока F< в плоскости наблюдения, перпендикулярной направлению прокачки, в направлении, перпендикулярном зондирующему излуче15 нию, и определение размера частиц по амплитуде рассеянного светового потока F>, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможно20 стей, дополнительно измеряют второй световой поток Fz, рассеянный в направлении, составляющем с направлением зондирования и с направлением первого рассеянного светового потока F> равные углы, и опреде25 ляют принадлежность частиц к той или иной фракции по величине д = In(F /Р1), причем д >1 для частиц почвенного происхождения;1> д > 0,2 для газовых пузырей; д < 0,2 для металлических частиц.

Составитель Н.Макоед

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор А. Козориз

Реда кто р Г. Бел ьская

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

Заказ 3736 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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