Оптические схемы фотоэлектрических счетчиков частиц и их влияние на метрологические характеристики приборов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.В.И.Ульявова —Ленина

РГБ. О Л :

На правах рукописи

ФИЛИППОВА Наталья Вадимовна

УДК 543.275.08:621.383.001.2

ОПТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЧЕТЧИКОВ ЧАСТИЦ И ИХ. ВЛИЯНИЕ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ

01.04.05 - оптика

А в т ор вфврат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико—математических наук

КАЗАНЬ - 1994

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете имени А-Н.ТупоАева.

Научный руководитель — доктор физика—математических наук,

профессор Польский Ю.Е.

Официальные огшонанты — доктор физико—математически* наук,

профессор Мирумшэд С.О. —доктор физико-математических наук, профессор Сшохвалш Н.В.

Ведущая организация — ЦКБ "Фотон" (ПО КОМЗ)

_ .20

Защша диссйртазщи сосхсшси " 1994 г. в/3 часов

на заседании специализированного Совета KQ53.29.06 ври Казанском государственном университете имени В.И.Улъанова.—Ленина (420008, г.Казань, улЛешша, 18)

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке университета

Автореферат разослан

' ^ " иоЛ 1994 г.

Ученый секретарь Совета,

доцент /ММ(.а,-у Халшш Б.П.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Аэрозоли — один из важнейших компоненте® окружающей среды, который оказывает большое влияние на различные физические процессы, происходящие в атмосфере. В частности, с ними зязаны загрязнение воздушной массы и перенос радиоактивности. Велика эолъ аэрозоля в формировании климатических изменений Земли.

В связи с нарастающим антропогенным загрязнением атмосферы особую актуальность приобретает мониторинг экологических последствий этого зроцесса и динамика климатических условий за счет содержания аэрозолей 5 атмосфере и изменения ее газового состава, для реализации которого зеобходимо создание комплекса специализированных датчиков. С другой ггороны, широкое развитие во всех отраслях народного хозяйства технологий, в которых вещество применяется в аэродисперсной фазе, и рас -иирение спектра физических свойств аэрозолей обуславливают необходимость создания приборов, определяющих характеристики аэрозолей — лектр размеров частиц и их концентрацию — с жесткими требованиями к метрологическим характеристикам.

Развитие аэрозольной спектрометрии показывает, что по надежности >езультатов измерения и оперативности получения информации преиму— цество остается за фотоэлектрическими методами, основанными на ис — юльзовании светорассеивающих (светопоглощающих) свойств отдельных 1эрозольных частиц. На этом принципе работают фотоэлектрические счет — гики (спектрометры) частиц аэрозоля (ФЭС). Создание ФЭС с повы— ценными точностными характеристиками является актуальной проблемой, (ад которой работает ряд специализированных фирм США, Японии и ФРГ. $ России и странах СНГ до настоящего времени существует единственная [ромышленная разработка прибора (г.Выборг), известная под маркой АЗ-З 1,5,6), предназначенная для решения задач контроля запыленности поме —

хцений в интересах промсалигарии. Известны результативные разработки таких организаций как НПО "Тайфун" (г.Обшшск), НПО ГИПО (г.Казань), ИХ и КГ (г.Новосибирск), ИОА СО РАН (г.Томск), в стенах которых были созданы на уровне опытных образцов ФЭС различных модификации и назначений. Вместе с тем, следует отметить, что в литературе, посвященной технике анализа аэродисперсных систем, отсутствует комплексный анализ как возможностей, так и ограничений перспективных вариантов построения оптических систем ФЭС с позиции достижения рекламируемых метрологических характеристик.

Целью диссертационной работы — на базе основных положений физической оптики получить соотношения, определяющие влияние отдельных элементов оптических систем ФЭС на интенсивность сигнала рассеяния частицы. На этой основе оценить точностные характеристики как серийных, так и новых типов приборов, выработать рекомендации и ограничения для разработчиков оптических систем ФЭС и разработать новый принцип построения СО ФЭС, улучшающий точностные характеристики приборов для частиц любой природы.

Научная новизна. Впервые ¡проведен комплексный анализ вклада отдельных составляющих оптических схем амплитудных ФЭС в изменение светового потока рассеяния. Для приборов этого типа получены соотношения, позволяющие оценить влияние на точность измерений параметров оптических систем (таких как входная и выходная апертуры, неоднородность освещенности СО, усреднение индикатрисы рассеяния, монохроматичность излучения н тл.; а также последствия разьюстировки). Определены пути усовершенствования метрологических характеристик амплитудных ФЭС. Изучены точностные характеристики фотоэлектрических нндихатрисометров, как приборов, расширяющих возможности применения технологии построения ФЭС.

Расчиганы пределы применимости и метрологические возможности

эптичесних схем методов моноцветных и полицветных полос различной аиргаш.

Предложен новый принцип построения структуры светового поля в Ю (метод полицветных эквидистантных пслос), свободный от многих не — остатков известных приборов.

Практическая ценность представленной работы заключается в деталь— ом комплексном анализе основных методов построения оптических систем >ЭС и источников присущих им ошибок измерений. Разработанный новый ринцип построения СО ФЭС позволяет измерять частицы с размерами .32 мкм и концентрацией до 5'105см—3 и малой зависимостью результатов т комплексного показателя преломления.

Проведенный расчет и анализ метрологических характеристик "ам — литудных" и нового методов позволяет для конкретной задачи исследо— авия выбрать оптимальный принцип построения СО.

В работе приведены и аргументированы практические рекомендации по ыбору параметров оптических схем приборов.

Проведены анализ и оценка пределов применимости и метрологических озможвостей оптических систем "полосатых" методов измерения пара— етров аэрозоля.

. Комплексный анализ оптических схем амплитудных ФЭС показал, что т ряда рассмотренных приборов относительное изменение потока ассеания, обусловленное конечными размерами входной и выходной иертуры оптической системы ¿0.25, неравномерностью освещенности О £ 0.35, молекулярным рассеянием в СО й 0.135 и т.д., что не озволяот измерять частицы менее 0.32 мкм,

, Анализ возможных оптических схем реализации методов моноцветных пслицветных полос различной ширины позволил определить их метро— >гические возможности: минимально измеряемый диаметр частиц 50

мкм—в первом случае и 5 мкм—во втором, максимально измеряемая концентрация частиц (с ошибкой одновременного попадания в СО двух и более частиц ¿10%) 103 см-3 и 3-105 см-3, соответственно. 3. Новый метод измерения параметров аэрозоля—метод полицветных эквидистантных полос, основным достоинством которого является незначительная зависимость измерений от природы частиц, что позволяет измерять частицы с диаметром более 0.32 мкм и концентрациями порядка 5-105 см-3, причем учет выработанных технологических рекомендаций к формированию светового поля в СО позволяет снизить ошибку в изме — рении глубины модуляции сигнала рассеяния до 10% и менее.

на следующих конференциях; на II Всесоюзной конференции "Оптическис методы исследования потоков" (г.Новосибирск, 1993), на XII Межреспубликанском Симпозиуме по распространению лазерного излучения (г Томск, 1993), на I Всеросийском Симпозиуме "Оптика атмосферы и океана (г. Томск, 1994), на Международном конгрессе "Развитие мониторинга I оздоровление окружающей среды" (г. Казань, 1994), на конференцш Казанского Государственного Технического Университета "50—летие НИ1 КГТГ (г. Казань, 1984).

Пубджшщи. Основное содержание диссертации отражено в 10 научных публикациях и одной заявке.

глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной объем работы составляет 151 страницу, включая 11 таблиц, 32 рисунка и списо: литературы из 121 наименования.

Во вввдеящл дано обоснование актуальности проблемы иссладовашс Приведено краткое содержание работы по главам.

В перрон главе приведены основные характеристики, шисывающи

Основные результаты работы были представлены

¡м работы. Диссертация состоит из введения, четыре:

Содержание работы

эрозоль. Дан краткий обзор существующих методов исследования аэро— лей, с основным акцентом на фотоэлектрических счетчиках частиц, шсмотрешш основные принципы построении оптических схем счетных тьемов (СО) ФЗС и источники ошибок, свойственные каждой из них. По гособу построения СО все ФЭС условно разделены на два типа: "ам-штудные" (размер частицы определяется по амплитуде импульса, полу— энного на выходе фотоприемника при пролете частицы через СО прибора) "полосатые". Первые включают в себя как лазерные, так и внутри— езсгааторвые ФЭС, так как оптические схемы построения СО зтих ФЭС и ретщшш измерения размеров частиц имеют мното общего. ФЭС этого та достаточно хорошо изучены, однако, проведенные в 90— ых. годах (как нашей стране так и за рубежом) сверки различных приборов показали, го разброс в их. показаниях (не учитывая ошибку, связанную с природой астиц) достигает 300%. Отмечено также, что большинство авторов, приводя кхнические описания своих разработок, не уделяют внимания их метрод-згнчеоздм характеристикам.

Основным недостатком "амплитудных" ФЭС является зависимость ре — ^льтатов измерений от величины комплексного показателя преломления астиц. Поэтому дальнейшее развитие ФЭС идет по пути создания прибо — ов, свободных от этого недостатка (тип 2), таких как: ТУ—, интер — »ерометрические, моноцветные и пслицветные полосы различной ширины, гневые ФЭС. Детальным анализом телевизионных методов определения араметров аэрозоля занимаются в ИЭМ, н потому они не входят в предмет ассмотрения данной работы.

В интерферометршеских счетчиках аэрозолей используются интер — >ерометрические методы формирования структуры светового поля в СО рибора. Сигнал, от частицы, пролетевшей такой СО, оказывается про— одулированным по амплитуде (функция размера) и частоте (функция ско-ости частиц). Точвсспшэ характеристики, присуцкэ зтсзчу ткпу ФЗС,

представить в удобном для применения виде достаточно сложно, так ка] зависимость глубины модуляции М от функции Бесселя влечет за собо! неизбежное использование сложных расчетов с применением ЭВМ в каждом конкретном случае. Однако, высокие потенциальные возможности ин -терферометрического метода до настоящего времени не реализованы полностью. Наиболее глубокое исследование систем подобного типа ведется ) МЭИ.

В заключении первой главы сформулированы задачи и цель исследований, приведены основные положения работы, выносимые на защиту.

Во второй МАВР рлггмгггрриы оптические схемы амплитудных ФЭС ] их влияние на метрологические характеристики приборов. Основными источниками ошибок оптических систем этого типа ФЭС можно считат: неоднозначность рабочих характеристик приборов, попадание двух и боле' частиц в СО одновременно, паразитные засветки фотоприемииков, калибровка прибора, дифракционные искажения в СО (все они были рассмотрены ранее различными авторами) и молекулярное рассеяние в СО, нерав -номерность освещенности СО, юстировка оптической системы, конечны размеры входной и выходной апертур системы, монохроматичность излучения (влияние этой группы источников ошибок на результаты измерени ранее рассматривалось лишь качественно).

Впервые детально учтено влияние конечных размеров входной со} ] выходной <02 апертур оптической системы на результаты измерений. От -носитель« об отклонение измеряемого потока рассеяния |8Р|Ш, вызвали о

этим фактором:

где % - угол наблюдения рассеяния, а отношение Ф"(ф0)/Ф((р0) характеризует поведение индикатрисы рассеяния в окрестности утла (рд. Методик расчета отношения Ф"/Ф приведена в Приложении на основе теории рас-

сеяния Ми. Для рассмотренных приборов величина |5Е|Ш изменяется в

пределах от 0.012 до 0.25.

Если неравномерность яркости источника описывается функцией

В(х,у), то относительное отклонение регистрируемого потока рассеяния,

приходящего на фотоприамшЕК. будет ¡5Г1В; +

24 Дз пд

-де Вх" и Ву" —вторые производные функции яркости источника по х и у, :©ответственно, а В0 — значение этой функции в точке х=у=0.

Неравномерность освещенности СО из—за конечных размеров выгодной апертуры осветительной системы М]««^!, протяженности СО вдоль ягтической ост системы и наличия аберраций, характеризуемых пара—' ветром р, приведет к отклонению регистрируемого потока рассеяния |5Р|Н:

1 + 2^(^/2)+^' де у —р/уо, а уо=х0 — половина стороны. идеального изображения тела 1акала источника. Величина этого отклонения для рассмотренных приборов :олеблется в пределах ( 0.14 ; 0.35 ] , в зависимости от оптических харак — еристик схемы.

Отклонение потока рассеяния, вызванное молекулярным расеянием в

/

Ю может быть вычислено как: 15Рга I

«1+2) СЛ_|

це ш— коэффициент преломления аэрозоля, С=5.63-10 — 3 и ущипывает, го V—величина СО в см^, <3,^— минимальный измеряемый прибором наметр частиц в мкм. Для того чтобы эту ошибку можно было не учи— икать, величина должна удовлетворять неравенству йддд -2/ш2-1)1/Зу1/б.]

Приборы, работающие по амплитудному методу, нуждаются в точной стировке всей оптической системы, так как любая незначительная ее аыостировха приведет к появлению отклонений регистрируемых потоков 1ссеяния:

ft

Ф(<ро) 24

где 2ф—изменение утла наблюдения рассеяния (плоскость (YZ), w^cx^j, со^ йаоУг (АЛ51 рассматриваемых приборов эта величии?, кслоблется от O.Q345q> дс ОЛ42БФ),

ПГ1

где — значение смещения осветительной и приемной систем в плосхосп

(XY) и при Siy t == составит для исследуемых приборов величину от 34Í

SVAoll.55y, \¿F\joia I Л

^ Х- atf

где 5f—смещение фокусирующей системы вдоль оптической оси, х -

линейные размеры СО до смещения, a |6F|j-o3— изменение потока рассеяния

вызванное изменевнием величины СО. Смещение фокуса системы при-

вод1гг и к изменению апертуры осветительной системы, что приводит i

I-.„I Ах - $ ,

отклйнйшпо рашстрмруймого потока рассйяшы: i al' I юг «i—j-i,

/ aí

Наклон фокусирующей системы на угол 5 также приведет к изменешп величины СО и апертуры осветительной системы, что означает наличн

отклонения регистрируемых потоков рассеяния:

3 - 2 / cos 4 ■ щ / • cos £

Более точные выражения для всех рассматриваемых отклонений регистрируемых потоков расеяния приведены в работе,

Монохроматичность излучения, освещающего частицу, приводит значительной флуктуации индикатрисы рассеяния, что вызывает отклонен» регистрируемого потока рассеяния:

1^1-1-----------

где отношение Ф"(Фо)/Ф(сро)-характеризует поведение индикатрисы рассеяния в окрестности средней длины волны Хср, излучаемой источником, Ло0= 1/Лср (методика рассчета приведена в Приложении), интервалы длин волн Да = - 1/Я2==Датгсг —соответствует белому свету, До — испальзу — емого источника.

Минимальный измеряемый размер частиц амплитудных ФЭС с учетом чувствительности фотоприемного тракта и эффективности светорассеяния

где I — время нахождения частицы в СО, %—коэффициент запаса, Рпор — пороговый поток, регистрируемый фспгоприемником, т2 и со2 —пропускание и апертура фотопрненной системы прибора.

Все рассмотренные ошибки приводят к ограничениям на измеряемые размеры частиц амплитудными ФЭС от 0.32 мкм до 30 мкм и максимально измеряемые концентрации без применения разбавителей ( с ошибкой одновременного попадания двух и более частиц в СО ¿10%) до 10^ см — 3 . Вне этого диапазона измерения параметров аэрозоля амплитудными ФЭС носят чисто качественный характер.

В главе отдельный раздел посвящен рассмотрению источников ошибок и метрологических характеристик индикатрисометров. А также проанализированы возможные изменения оптических схем амплшудных ФЭС для улучшения их метрологических характеристик.

В третьей главе дан обзор существующих, так называемых, теневых спектрометров. Они состоят из устройства, формирующего коллими— рованный пучок света, который через изображающую оптику направляется на линейку фотоэлементов. При пролете частицы через коллимированный пучок света образуется тень частицы, которая попадает на линейку фотоэлементов. Вычислительное устройство объединяет сигналы с фотоэлементов, селектирует сигналы по амплитуде, формирует признак размера

можно определить как;

частицы и выдает информацию о размере пролетевшей через СО прибор частицы. Диапазон измеряемых размеров частиц таких спектрометров с 5-10 мкм до 300 мкм. Недостатком таких приборов является наличи большого числа фотоэлементов. Кроме того, погрешность измерений размера частиц на нижнем пределе диапазона размеров составляет величин не менее 50%.

На кафедре РЭКУ Казанского Государственного Технического Университета были предложены два новых метода определения размеров час -тиц, в которых в СО формируются различные системы полос "света —теии В этих методах размер пролетевшей через СО частицы является функцие числа импульсов рассеяния на фотоприемнике. Проведенный анализ возможных оптических схем реализации предложенного метода моноцветны полос различной ширины показал, что наименьший размер измеряемы этим методом частиц будет 50 —80 мкм. А из — за больших размеров С( Нш^Ек,.!'"1), тде кг—знаменатель геометрической прогрессии расстояни между полосами света в СО, 1—количество полос в методе) максимальна измеряемая концентрация не превысит 103см~5,

Проведенный анализ возможных оптических схем реализации метод полицветных полос различной ширины показал, что минимальный регистрируемый этим методом размер частиц составлет величину 5-8 мкм, ко-

Г

торый можно оценить как: 'г 0.83(й)(Я1)+ £л>(Л2)) —-—,

/+ I

где ¡ — фокусное расстояние освещающей системы, 1 —расстояние от фокусирующей системы до перетяжки лазерного пучка, о(/>.;) - диаметры падающих лазерных пучков в перетяжках для двух наименьших длин волн, ис -пользуемых в методе (<зо~Я).

Д\я того, чтобы явления дифракции не вносили дополнительных поло в требуемую структуру СО, на объективы, используемые в данном метод: накладывается условие В/зГ:й5.36Лср(К 1)/{т{), где О-диаметр объектива.

Требовании к монохрометичности используемого излучения каждой длины волны имеет вид й 2 Х^/ (12.2 1/0—1).

Минимальная длина СО:

2пЯ1+АЛ^П-1+2^1^ ,

где п —число используемых в методе длин волн, откуда максимально ре — шстрируемая счетная концентрация без применения разбавителей ( с ошибкой одновременного попадания двух и более частиц в СО £10%) 3'105см-3,

Максимальный измеряемый размер частиц будет «15с1т;г1 для системы из 7 цветов (количество градаций измерений в этом случае 22).

Определен круг задач аэрозольной спектрометрии, для которых описанные методы применимы.

Четвертая глава посвящена описанию нового интерферометричесхого метода эквидистантных полицветных полос ¡3], расчету его оптической системы и ее влияния на метрологические характеристики приборов, построенных по предложенному принципу.

Сущность предложенного метода в следующем. Используя интерференцию равноудаленных от оптической оси на расстояния ); пар гауссовых пучков с длинами волн X;, в фокусе I собирающей системы получают вложенные друг в друга эквидистантно расположенные полосы интерференции с различными периодами для различных длин волн. Свет, рассеянный каждой частицей, пролетевшей такой СО перпендикулярно системе полос, направляется на фотоприемники, каждый из которых принимает излучение только одной из длин волн. Глубина модуляции сигнала на выходе каждого фотопрнемника зависит от соотношения между радиусом частицы г и шагом интерференционной картины поэтому глубина модуляции сигналов (Ди/итях) на различных длинах волн будет различна, что позволяет устранить неоднозначность отсчетов, присущую другим интерферометрическим методам. Принципиальными достоинствами метода

(О

3.07/

являются, во—первых, тот факт, что информация о размере частиц заключена в глубине модуляции рассеянного света, а потому почти не зависит от абсолютной величины коэффициента рассеяния и, во—вторых, то, что формирование эквидистантно расположенных полос с требуемыми периодами не вызывает ткшическик трудностей при реализации любым оптическим методом (например, при использовании одной из оптических схем лазерных доплеровских анемометров период интерференционной картины находится по формуле Ц=А{/(28ш(а/2}), где 04—угол, под которым пересекаются в фокусе интерферирующие пучки с длиной волны А;). Минимальный сформированный период Ьпии^'й^, где с^^ — либо минимальный измеряемый методом размер, определяемый пороговой чувствительностью приемников рассеянного излучения (0.32 мкм), либо минимальный диаметр частиц, который нужно зафиксировать. При этом показано, что для обеспечения требуемой точности целесообразно каждый п осле дующий период выбирать приблизительно в три раза больше предыдущего. Максимальный размер частиц, который можно зафиксировать данным методом без значительных ошибок, будет 0.71твз=0.7'Зп<Зт£д {где п —количество используемых в методе длин волн). При этом число градаций измерений составит 5п.

Анализ распределения светового поля в СО показал, что линейные размеры СО могут быть ограничены величиной 5с1та1. При этом весь СО будет иметь величину У=2,962 со3/ Бгп(а) или У=Ма1Ш012Ь>/1, где М — максимальное число полос в СО с периодом Откуда нетрудно опре — делить максимально измеряемую концентрацию частиц (с ошибкой одновременного попадания в СО двух и более частиц ¿10%) 3.5'105см~3.

Чтобы исключить молекулярное рассеяние в СО, необходимо ограничение на радиусы используемых лазерных пучков со3йУПцаХ/(4Ц.

Крутизна фронтов полос "света—тени" в СО вносит ошибку в результаты измерений при пролете частицы через СО под некоторым углом 0:

^ sin(x eos 0) j " eos g-sin

1 + —1-

X-eos в

гда x=2itr/L. Для имнчота |5Ue| £0.015.

Искривление полос интерференции любой природы, характеризуемое локальной поправкой к пространственной -частоте р, приводит к наличию

L-

ошибки:

\sU\ _(1 + ДНшх

-3 i-HÍÍll^M

(l + /S>-x

А*1» зга шкбка £0.5, но в наиболее распространенном варианте

р=0.5%, что позволяет jSIJpj на учитывать.

Нарушение периода интерференции любой природы, характеризуемое поправкой т, такой, что 1* — mL (L*—измененный период), вносит ошибку в результаты измерений ¿10%, если те [0.99; 1.006].

Максимально допустимое отклонение (вносящее ошибку ¿10%) фоку —

i _ i .0.25 ■ / i

сирующей системы вдоль оптической оси ¡5z|f: \aZ\ri-1-— I

ni

вдоль одной из осей, перпедихулярной оптической оси:

-^_I

где ус—поперечное увеличиние системы. Сравнительно большие отклонения фокусирующей системы вдоль второй оси (йх^, перпендикулярной оптической, не вносят существенных изменений в результаты.

Наклон фокусирующей системы на угол. £ допустимо до пределов соэ(2) >1 —0.25 ю/(п1), поскольку влечет за собой изменение периода в соМ&) раз.

Допустимая вепараллельность падающих пучков, характеризуемая углом расходимости в, определяется из соотношений:

0.99 ^ 1 + <; 1.006 ---——- < 0.25—7—г,

где 20—расстояние от источников пучков до фокусирующей системы. Отметим, что если то изменения периода интерференции не

происходит.

Расчет влияния немонохроматичности падающих пучков на результаты измерений показал, что соответствующую ошибку можно не учитывать (гл. ее величина £ 0.02 ), если использовать источники излучения с ДЯ/Яй 0.1.

Если ввести т;, как меру неравенства амплитуд падающих пучков, так что = 11 (1 *+" пЗ■ то соответствующая ошибка 510%, если т)е[ —0,605; 1.525].

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Дня амплитудных ФЭС показано, что предельными характеристиками амплитудных методов являются диапазон измеряемых частиц 0.3 — 30 мхм и максимальная концентрация (без применения разбавителей, с ошибкой одновременного попадания в СО двух и более частиц непревышающей 10%) 104 см-3 . При этом оптическая система вносит относительное отклонение измеряемого потока рассеяния не менее 35% (не считая влияния изменения комплексного показателя преломления частиц, который вносит ошибку до 300%).

2. Требования к оптическим системам индикатрисометров аналогичны требованиям к амплитудным приборам. Показано, что при апертурном угле освещающей системы более 6й ошибки из —за усреднения индикатрисы становятся более 10%.

3. Проанализированы источники ошибок и технические ограничения в оптической системе счетчика частиц на моноцветных полосах различной ширины. Показано, что метод позволяет измерять частицы не менее 50 мкм со счетной концентрацией не более 103 см-5 (с ошибкой попадания в СО двух и более частиц одновременно не превышающей 10%).

4. Проанализированы источники ошибок к технические ограничения в салической системе счетчика частиц на нолицветных полосах различной ширины. Показано, что этот метод позволяет измерять частицы с размерам»

л 5—8 мкм до 120 мкм (для системы из 7 различных длин волн) со :четными концентрациями не более 3-105 см"3.

5. Предложен новый способ построения оптической схемы СО [интерферометрический метод полицветных эквидистантных полос), результаты измерений которого почти не зависят от природы частиц. Минимальный измеряемый размер частиц, обусловленный эффективностью рассеяния и чувствительностью фотоприемного тракта, 0.32 мкм. Максимально измеряемая концентрация (для йшшс= 10 мкм) 5-10Э см-3.

б. Анализ источников ошибок предложенного метода, связанных с оптической системой СО показал, что основными среди них являются отклонение движения частиц через СО от нормального (5 £ 0.015), искривление полос в СО (5 ь 0,05), немонохроматичность источника (5 ^0,04) и разность в тштевсивностях падающих пучков (5 5 0.016), при этом суммарная ошибка измерений, обусловленная оптической схемой построения СО, у предложенного метода не превышает 20%, а с учетом приведенных технических рекомендаций к оптической системе прибора ее величину можно свести к 10% и менее.

работах;

1. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Фотоэлектрические счетчики частиц (точностные характеристики, области применения) И Всесоюз. конф."Оп — тические методы исследования потоков" (Тезисы докл.), Новосибирск, 1993.

2. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Точностные характеристики фотоэлектрических счетчиков частиц. XII Межресп. Симп. по распространению лазерного излучения (Тезисы докл.) Томск, 1993.

3. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Способ измерения размеров микрочастиц. Заявка № 93028121/02 от 04.06.93.

4. Горбачев Д. Б., Польский Ю. Е., Филиппова Н. В. Модернизированный

г

спектрометр частиц на цветных полосах. II Всасоюз.хонфар. "Оптические методы исследования потоков" (Тезисы докл.), Новосибирск, 1993.

5. Иванова П.Ю., Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Интерферометрический счетчик аэрозольных частиц на разноцветных полосах // Оптический журнал, 1994, № 9.

6. Польский Ю.Е,, Филиппова Н.В. Точностные характеристики интерфе-ромотрического счетчика аэрозольных частиц на разноцветных полосах // Оптический журнал, 1994, № 9.

7. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Интерферометрический метод в задаче разработки аэрозольных спектрометров // Оптический вестник, вып. 3, № 5—6.

8. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Счетчик аэрозольных частиц на цветных полосах. Конф. КГГУ "50—■ летие НИЧ КГТУ" (Тезисы докл.), Казань, 1994.

9. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В. Интерферометрические счетчики аэрозольных частиц (Современное состояние и пути их развития). I Всерос. симп. "Оптика атмосферы и океана" (Тезисы докл.), Томск,

10. Польский Ю.Е., Филиппова Н.В, Интерферометрические счетчики частиц (Современное состояние и пут их развития) // Оптика атмосферы и океана, 1994, № 11.

11. Иванова П.Ю., Филиппова Н.В. Метрологические характеристики приборов дисперсного анализа аэрозолей для экологического мониторинга. Междунар. контр. "Развитие мониторинга и оздоровления окружш

Печл. 1,0. "Усллечл. 0,93. Усл.кр.-с/п. 0,93. Уч.-изд-л. 1,0.

Тираж 100. Заказ 3/0

Казанский государственный технический университет имА.Н.Туцолева. Ротапринт Казанского государственного технического университете имЛ.Н.Тупслева. 420111, Казань, К.Маркса, 10

1994.