Способ и устройство для определе-ния об'емной концентрации аэрозоля
Патент 819644
Авторы
Классы МПК
Способ и устройство для определе-ния об'емной концентрации аэрозоля
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ » 819644
Союз Советских
Социалистических
Респубпик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 18.06.79 (21) 2780936/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.
G 01 N 21/53
Гееудерствеииый комитет
СССР ие деием изобретеиий и открытий (53) УДК 535.242 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень ¹ 13
Дата опубликования описания 17.04.81 (72) Авторы изобретения
А. Г. Голубев, В. И. Ягодкин и И. И. Кривоносов (71) Заявитель (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЯ
Изобретение относится к области исследования или анализа материалов с помощью оптических методов определения объемной концентрации аэрозоля.
Известен способ определения объемной концентрации аэрозоля, заключающийся в определении соотношения интенсивностей первичного и рассеянного световых потоков и определении концентрации аэрозоля по аналитическому выражению (1).
Устройство для определения объемной концентрации аэрозоля по этому способу содержит источник монохроматического излучения, оптическую систему с фотоприемником и вычислительный блок с вторичным прибором.
Однако с его помощью можно измерять только концентрации мелкодисперсных разбавленных суспензий. Кроме того, реализация способа усложнена из-за необходимости знания объема частиц аэрозоля.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения объемной концентрации аэрозоля, состоящий в том, что устанавливают постоянные параметры, облучают аэрозольную среду световым потоком, определяют измеряемый параметр по аналитическому выражению (2) .
Устройство для определения объемной концентрации аэрозоля по данному способу содержит последовательно расположенные по ходу светового луча источник монохроматического света, линзу, а также фотоприемник, который электрически связан с вычислительным блоком и вторичным прибором.
1о Однако оно не обладает необходимой точностью и не может быть реализовано при исследовании процессов распыливания жидкостей форсунками, что связано с необходимостью знания средних размеров частиц аэрозоля. Кроме того, при реализации способа предполагается, что частицы аэрозоля обладают способностью поглощения света, в то время как при распыле жидкостей форсунками не всегда имеет место явление поглощения. Более характерным для этого случая является явление рассеивания света частицами, которое известным способом не может быть реализовано.
Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений.
819644
Зо
Формула изобретения
55
Поставленная цель достигается тем, что в способе определения объемной концентрации аэрозоля, включающем облучение аэрозольной среды монохроматическим световым потоком и регистрацию интенсивности рессеянного светового потока, измеряют интенсивность ослабленного частицами аэрозоля нерассеянного светового потока, расщепляют пучом рассеянного света на два пучка с сечениями в виде прямоугольника и круга, измеряют их интенсивности, а объемную концентрацию частиц аэрозоля определяют по формуле
C„— = —" (a — 81nI), 1к где C объемная концентрация частиц аэрозоля; а,в — постоянные оптические коэффициенты;
I„, 1к — интенсивности световых потоков пучков рассеянного света с сечениями в виде прямоугольника и круга соответственно, 1 — интенсивность нерассеянного светового потока, ослабленного частицами аэрозоля.
Устройство для реализации способа определения объемной концентрации аэрозоля, содержащее последовательно расположенные по ходу светового луча источник монохроматического света, линзу, фотоприемник, электрически связанный с вычислительным блоком и вторичным прибором, снабжено расположенным под углом к главной оптической оси устройства полупрозрачным зеркалом, двумя дополнительными фотоприемниками, установленными на оптических осях полупрозрачного зеркала, щелевой диафрагмой, установленной перед одним из дополнительных фотоприемников.
На чертеже изображено устройство для реализации способа.
Устройство содержит источник монохроматического света 1, полидисперсную среду аэрозоля 2, линзу 3, фотоприемник 4, измерительный блок 5, полупрозрачное зеркало 6, щелевую диафрагму 7, фотоприемники 8, 9, измерительные блоки 10 и 11, вычислительный блок 12 и вторичный прибор 13.
Устройство работает следующим образом.
Параллельный пучок света, создаваемый источником 1 монохроматического излучения, проходя через полидисперсную среду аэрозоля 2, рассеивается. Рассеянный, а также параллельный нерассеянный час гицами аэрозоля световые потоки сооираются линзой 3. Затем ослабленный частицами аэрозоля нерассеянный световой поток 1 поступает на фотоприемник 4 и измеряется в блоке 5. Фотоприемник 4 также экранирует от облучения нерассеянным световым потоком фотоприемники 8 и 9.
Рассеянный световой поток, прошедший через линзу 3, расщепляется полупрозрач4 ным зеркалом 6 на два монохроматических потока в виде конусов. Один из этих потоков формируется в виде прямоугольной пирамиды, например, щелевой диафрагмой 7, установленной в фокальной плоскости собирающей линзы 3. Далее световые потоки 1 и 1» соответственно в виде прямоугольной пирамиды и конуса поступают на фотоприемник 8 и фотоприемник 9, установленный на фокусном расстоянии от линзы 3, и измеряются соответственно в блоках 10 и 11. Электрические сигналы с выходов блоков 5, 10 и 11 поступают на входы вычислительного блока 12, реализующего приведенную выше зависимость. В результате мы получаем значение величины объемной концентраций С„аэрозоля, которая регистрируется вторичным прибором 13.
Данное изобретение обладает повышенной точностью, достоверностью и расширяет возможности реализации, например, при исследовании процессов распыливания жидкостей форсунками. Способ прост в реализации и не требует использования дорогостоящей аппаратуры. Проверка способа на макете подтвердила заложенные в него технические особенности и преимущества по сравнению с известными способами и устройствами, реализующими эти способы. Способ удобен в эксплуатации, так как позволяет для обработки экспериментальных данных использовать как простейшие вычислительные средства, так и ЭВМ.
1. Способ для определения объемной концентрации аэрозоля, включающий облучение аэрозольной среды монохроматическим световым потоком и регистрацию интенсивности рассеянного светового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, измеряют интенсивность ослабленного частицами аэрозоля нерассеянного светового потока, расщепляют пучок рассеянного света на два пучка с сечениями в виде прямоугольника и круга, измеряют их интенсивности, а объемную концентрацию частиц аэрозоля определяют по формуле
С,т — — —" (а — в!п1), где С вЂ” объемная концентрация частиц аэрозоля; а, в — постоянные оптические коэффициенты;
I„, 1 — интенсивности световых потоков пучков рассеянного света с сечениями в виде прямоугольника и круга соответственно;
1 — интенсивность нерассеянного светового потока, ослабленного частицами аэрозоля.
2. Устройство для реализации способа определения объемной концентрации аэро819644
Составитель Н. Гусева
Редактор О. Филиппова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши
Заказ 1290/20 Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 золя по п. 1, содержащее последовательно расположенные по ходу светового луча источник монохроматического света, линзу, фотоприемник, электрически связанный с вычислительным блоком и вторичным прибором, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным под углом к главной оптической оси устройства полупрозрачным зеркалом, двумя дополнительными фотоприемниками, установленными на оптических осях полупрозрачного зеркала, щелевой диафрагмой, установленной перед одним из дополнительных фотоприемников.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Литвак В. И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования. М., «Наука», 1966, с. 340 †3.
2. Кулаков М. В. и Жуков Ю. П. Измерители концентрации дисперсных систем (обзор) . — «Приборы и системы управления», 1975, № 8, с. 23 — 24 (прототип).