Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій для визначення розмірів частинок у рідині, що містить послідовно розміщені лазер, світлоподільник, що ділить промінь лазера на два паралельні промені, промінь А та промінь В, оптичний модулятор А, розміщений на шляху променя А, оптичний модулятор В, розміщений на шляху променя В, лінзу, кювету, фотоприймач А, фотоприймач В, генератор, аналоговий ключ А, аналоговий ключ В, корелятор А, комп'ютер, виходи фотоприймача А та фотоприймача В з'єднані з входами ключа А та ключа В відповідно, виходи ключа А та ключа В підключено до входів корелятора А, а вихід корелятора Д з'єднаний з входом комп'ютера, вихід А генератора під'єднано до модулятора А, вихід В генератора під'єднано до модулятора В, вихід А генератора цід'єднано до ключа А, вихід В генератора під'єднано до ключа В, який відрізняється тим, що додатково уведені: фотоприймач С, фотоприймач D, ключ С, ключ D, ключ Е, ключ F, корелятор В, корелятор С, при цьому вихід фотоприймача А підключено до входу ключа F, вихід фотоприймача В підключено до входу ключа С, вихід фотоприймача С підключено до входу ключа D, вихід фотоприймача D підключено до входу ключа Е, ключ F та ключ D підключені до виходу В генератора, ключ Е та ключ С підключені до виходу А генератора, виходи ключа С та ключа D підключено до входів корелятора В, а вихід корелятора В з'єднаний з входом комп'ютера, виходи ключа Е та ключа F підключено до входів корелятора С, а вихід корелятора С з'єднаний з входом комп'ютера.

Текст

Реферат: Пристрій для визначення розмірів частинок у рідині містить послідовно розміщені лазер, світлоподільник, що ділить промінь лазера на два паралельні промені, промінь А та промінь В, оптичний модулятор А, розміщений на шляху променя А, оптичний модулятор В, розміщений на шляху променя В, лінзу, кювету, фотоприймач А, фотоприймач В, генератор, аналоговий ключ А, аналоговий ключ В, корелятор А, комп'ютер, виходи фотоприймача А та фотоприймача В з'єднані з входами ключа А та ключа В відповідно, виходи ключа А та ключа В підключено до входів корелятора А, а вихід корелятора Д з'єднаний з входом комп'ютера, вихід А генератора під'єднано до модулятора А, вихід В генератора під'єднано до модулятора В, вихід А генератора цід'єднано до ключа А, вихід В генератора під'єднано до ключа В, причому додатково уведені: фотоприймач С, фотоприймач D, ключ С, ключ D, ключ Е, ключ F, корелятор В, корелятор С, при цьому вихід фотоприймача А підключено до входу ключа F, вихід фотоприймача В підключено до входу ключа С, вихід фотоприймача С підключено до входу ключа D, вихід фотоприймача D підключено до входу ключа Е, ключ F та ключ D підключені до виходу В генератора, ключ Е та ключ С підключені до виходу А генератора, виходи ключа С та ключа D підключено до входів корелятора В, а вихід корелятора В з'єднаний з входом комп'ютера, виходи ключа Е та ключа F підключено до входів корелятора С, а вихід корелятора С з'єднаний з входом комп'ютера. UA 114352 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ ЧАСТИНОК У РІДИНІ UA 114352 U UA 114352 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки, зокрема до оптичних пристроїв для контролю вмісту дисперсних частинок, і може бути використаною в електронній, фармацевтичній, хімічній промисловостях, системах контролю якості води, моніторингу забруднення навколишнього середовища. Відомий пристрій (Пат. WO 2014065694 А1, G01N21/49, G01N15/02, 2014 р.) в якому розподіл частинок за розмірами в рідинах визначають за динамічними змінами інтенсивності розсіяного світла. Пристрій складається з лазера, промінь якого створює в термостабілізованій комірці з пробою середовища освітлену зону. Розсіяне світло реєструється фотоприймачем і перетворюється в електричний сигнал. За цим сигналом, визначають автокореляційну функцію. Математичною обробкою автокореляційної функції, визначають розподіл частинок за розмірами. Залежність між автокореляційною функцією і розміром часток базується на залежності швидкості броунівського руху частинки від її діаметра. Відповідно, характерний час флуктуацій інтенсивності розсіяного світла зменшується при збільшенні розмірів частинок. Недоліком пристрою є низька точність вимірювання розмірів частинок. Це зумовлено тим, що для коректної роботи таких пристроїв повинні виконуватись дві умови. Перша - про незмінність числа частинок у зоні реєстрації під час проведення виміру. Друга - умова однократного розсіяння світла, що означає, що кожен виявлений фотон розсіяний рівно один раз часткою в зразку. Перша умова вимагає перебування в зоні реєстрації великого числа частинок так, щоб флуктуації їх кількості суттєво не впливали на результати вимірювання. Друга умова вимагає якомога меншого числа частинок в зоні реєстрації, щоб уникнути багаторазового розсіяння. Відомий пристрій (Witt W., Aberle L., Geers H. Measurement of Particle Size and Stability of Nanoparticles in Opacue Suspensions and Emulsions with Photon Cross Correlation Spectroscopy (PCIS) // Particulate Systems Analisis. - 2003), у якому прoмінь лазера проходить через світлоподільник, що розділяє його на два паралельні промені. Ці промені проходять через лінзу, і надходять у кювету. У кюветі, сфокусовані лінзою промені, перетинаються, утворюючи у точці перетину робочу зону. Ці два промені та два фотоприймачі утворюють два однакові канали реєстрації сигналів. Промені та фотоприймачі розміщені так, що вектори розсіяння в обох каналах однакові. Така умова виконується для однократно розсіяного світла. Вектори розсіяння для багатократно розсіяного світла є різними для обох каналів. Отримані сигнали від двох фотоприймачів надходять на корелятор, де, за їх значеннями, визначають крос-кореляційну функцію. Через некогерентність сигналів багатократного розсіяння, вплив на автокореляційну функцію мають лише сигнали однократного розсіяння. Застосування такої схеми визначення кореляційної функції дозволяє зменшити вплив багатократного розсіяння, що дозволяє проводити вимірювання у зразках з високою концентрацією частинок. Недоліком цього пристрою є те, що на фотоприймачі надходить не лише світло розсіяне від променя відповідного каналу, але і від променя з другого каналу. Це підвищує рівень шумів, що вносить похибки у результат вимірювання крос-кореляційної функції. Оскільки задача визначення розмірів частинок за результатами вимірювання крос-кореляційної функції є некоректною, незначне збільшення похибки вимірювання суттєво впливає на отриманий результат. Найближчим за технічною суттю до пропонованого - прототипом, є пристрій (Пат. ЕР2365313 А1, 2011 р.). Пристрій складається з лазера, світлоподільника, двох модуляторів, лінзи, кювети, фотоприймача 1, фотоприймача 2, двох ключів, корелятора, комп'ютера. Пристрій працює так. Промінь світла з освітлювача проходить світлоподільник, який розділяє його на два паралельні промені. На шляху цих променів розміщені два оптичні модулятори, після проходження яких промені проходять через лінзу, і надходять у кювету. У кюветі, сфокусовані лінзою промені, перетинаються, утворюючи у точці перетину робочу зону. Ці два промені та два фотоприймачі утворюють два однакові канали реєстрації сигналів. Отримані сигнали від двох фотоприймачів проходять через електронні ключі і надходять на корелятор, де, за їх значеннями, визначають крос-кореляційну функцію, за якою знаходять розподіл частинок за розмірами. На модулятори надходять сигнали керування, що почергово перекривають промені в обох каналах. Тому, фотоприймачі реєструють розсіяне світло по одному каналу. Це допомагає зменшити шуми зумовлені реєстрацією некогерентного розсіяння при освітленні зони реєстрації променем другого каналу. Електронні ключі почергово пропускають на корелятор сигнал, зареєстрований фотоприймачем відповідного каналу, що на даний момент активний. За умови, що частота переключення каналів більша, ніж частота дискретизації сигналу така модуляція сигналів не впливає на результат обчислення крос-кореляційної функції. 1 UA 114352 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити пристрій для визначення розподілу частинок за розмірами шляхом введення додаткових двох фотоприймачів, двох кореляторів, чотирьох ключів, що дасть змогу збільшити точність визначення розмірів частинок. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для визначення розмірів частинок у рідині, що містить послідовно розміщені лазер, світлоподільник, що ділить промінь лазера на два паралельні промені, промінь А та промінь В, оптичний модулятор А, розміщений на шляху променя А, оптичний модулятор В, розміщений на шляху променя В, лінзу, кювету, фотоприймач А, фотоприймач В, генератор, аналоговий ключ А, аналоговий ключ В, корелятор А, комп'ютер, причому виходи фотоприймача А та фотоприймача В з'єднані з входами ключа А та ключа В відповідно, виходи ключа А та ключа В підключено до входів корелятора А, а вихід корелятора А з'єднаний з входом комп'ютера, вихід А генератора під'єднано до модулятора А, вихід В генератора під'єднано до модулятора В, вихід А генератора під'єднано до ключа А, вихід В генератора під'єднано до ключа В, причому додатково уведені: фотоприймач С, фотоприймач D, ключ C, ключ D, ключ Е, ключ F, корелятор В, корелятор С, при цьому вихід фотоприймача А підключено до входу ключа F, вихід фотоприймача В підключено до входу ключа С, вихід фотоприймача С підключено до входу ключа D, вихід фотоприймача D підключено до входу ключа Е, ключ F та ключ D підключено до виходу В генератора, ключ Е та ключ С підключені до виходу А генератора, виходи ключа С та ключа D підключено до входів корелятора В, а вихід корелятора В з'єднаний з входом комп'ютера, виходи ключа Е та ключа F підключено до входів корелятора С, а вихід корелятора С з'єднаний з входом комп'ютера. Уведені зміни дають змогу проводити вимірювання крос-кореляційної функції по трьох каналах. Це дозволяє збільшити точність визначення розмірів частинок. На кресленні показана блок-схема пристрою, де 1 - лазер, 2 - світлоподільник, 3 - генератор, 4 - модулятор А, 5 - модулятор В, 6 - лінза, 7 - кювета, 8 - фотоприймач А, 9 - фотоприймач В, 10 - фотоприймач С, 11 - фотоприймач D, 12 - ключ А, 13 - ключ В, 14 - ключ С, 15 - ключ D, 16 ключ Е, 17 - ключ F, 18 - корелятор А, 19 - корелятор В, 20 - корелятор С, 21 - комп'ютер. Пристрій складається з лазера 1, світлоподільника 2, генератора 3, модулятора А 4, модулятора В 5, лінзи 6, кювети 7, фотоприймача А 8, фотоприймача В 9, фотоприймача С 10, фотоприймача D 11, ключа А 12, ключа В 13, ключа С 14, ключа D 15, ключа Е 16, ключа F 17, корелятора A 18, корелятора В 19, корелятора С 20, комп'ютера 21. Пристрій працює так. Промінь лазера 1 проходить через світлоподільник 2, яким розділяться на два паралельні промені, позначені на рисунку буквами А і В. На шляху променя А розміщено модулятор А 4, який може або перекривати промінь В, або повністю його пропускати в залежності від рівня сигналу, що надходить на модулятор А з виходу А генератора 3. На шляху променя В розміщено модулятор В 5, який може або перекривати промінь В, або його пропускати в залежності від рівня сигналу, що надходить на модулятор В з виходу В генератора 3. Промені фокусуються лінзою 6 в кюветі 7, де перетинаються. В точці їх перетину формується зона реєстрації. Частинки, що потрапляють в зону реєстрацї розсіюють світло, яке реєструється фотоприймачами А, В, С і D. Фотоприймачі розміщено так, що вектор розсіяння світла частинкою, що перебуває в зоні реєстрації, для променя А і фотоприймача А 8 рівний вектору розсіяння для променя В і фотоприймача В 9. Вектор розсіяння при освітленні зони реєстрації променем В і реєстрації розсіяного світла фотоприймачем А рівний вектору розсіяння при освітленні зони реєстрації променем А і реєстрації розсіяного світла фотоприймачем D. Вектор розсіяння при освітленні зони реєстрації променем А і реєстрації розсіяного світла фотоприймачем В рівний вектору розсіяння при освітленні зони реєстрації променем В і реєстрації розсіяного світла фотоприймачем С. З виходу А генератора 3 сигнал у вигляді меандра з частотою, більшою, від частоти дискретизації кореляторів поступає на модулятор 4, ключ 12, ключ 14, ключ 16, почергово відкриваючи і закриваючи їх. З виходу В генератора 3, сигнал інвертований щодо сигналу з виходу А генератора 3, надходить на модулятор 5, ключ 13, ключ 15, ключ 17, почергово відкриваючи і закриваючи їх. У випадку, коли відкритий промінь А, на корелятор А 18 через ключ А 12 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачам А 8, на корелятор В 19 через ключ С 14 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачем В 9 при освітленні зони реєстрації променем А, на корелятор С 20, через ключ Е 16 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачем D 11 при освітленні зони реєстрації променем Д. Ключ В 13, ключ D 15, ключ 17, коли відкритий промінь А сигналів не пропускають. У випадку, коли відкритий промінь В, на корелятор А 18 через ключ В 13 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачам В 9, на корелятор С 20 через ключ F 17 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачем А 8 при освітленні зони реєстрації променем В, на корелятор В 19, через ключ D 15 надходить сигнал, зареєстрований фотоприймачем С 10 при освітленні 2 UA 114352 U 5 10 15 20 25 зони реєстрації променем В. Ключ А 12, ключ С 14, ключ Е 16, коли відкритий промінь В сигналів не пропускають. З застосуванням такого режиму вимірювання, на виходах корелятора 18, корелятора 19, корелятора 20 отримують крос-кореляційні функції з дотриманням умови рівності вектора розсіяння по обох каналах вимірювання для трьох кореляторів. В порівнянні з відомим пристроєм, на комп'ютер надходить втричі більше даних вимірювання за один час проведення заміру. Це дає змогу проводити, обчислення розподілу частинок за розмірами з вищою точністю, ніж у відомих пристроях. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для визначення розмірів частинок у рідині, що містить послідовно розміщені лазер, світлоподільник, що ділить промінь лазера на два паралельні промені, промінь А та промінь В, оптичний модулятор А, розміщений на шляху променя А, оптичний модулятор В, розміщений на шляху променя В, лінзу, кювету, фотоприймач А, фотоприймач В, генератор, аналоговий ключ А, аналоговий ключ В, корелятор А, комп'ютер, виходи фотоприймача А та фотоприймача В з'єднані з входами ключа А та ключа В відповідно, виходи ключа А та ключа В підключено до входів корелятора А, а вихід корелятора Д з'єднаний з входом комп'ютера, вихід А генератора під'єднано до модулятора А, вихід В генератора під'єднано до модулятора В, вихід А генератора цід'єднано до ключа А, вихід В генератора під'єднано до ключа В, який відрізняється тим, що додатково уведені: фотоприймач С, фотоприймач D, ключ С, ключ D, ключ Е, ключ F, корелятор В, корелятор С, при цьому вихід фотоприймача А підключено до входу ключа F, вихід фотоприймача В підключено до входу ключа С, вихід фотоприймача С підключено до входу ключа D, вихід фотоприймача D підключено до входу ключа Е, ключ F та ключ D підключені до виходу В генератора, ключ Е та ключ С підключені до виходу А генератора, виходи ключа С та ключа D підключено до входів корелятора В, а вихід корелятора В з'єднаний з входом комп'ютера, виходи ключа Е та ключа F підключено до входів корелятора С, а вихід корелятора С з'єднаний з входом комп'ютера. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Bilyi Oleksandr Ivanovych

Автори російською

Билый Александр Иванович

МПК / Мітки

МПК: G01N 21/49, G01N 15/02

Мітки: розмірів, пристрій, частинок, визначення, рідини

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-114352-pristrijj-dlya-viznachennya-rozmiriv-chastinok-u-ridini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для визначення розмірів частинок у рідині</a>

Подібні патенти