METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE DIAMETER OF A PARTICLE SUSPENDED IN A FLUID BY USING A COHERENT ELECTROMAGNETIC RADIATION

Abstract: 1. Process for the determination of the diameter of a particle in suspension in a fluid by the use of coherent electromagnetic radiation, being a process in which a substantially parallel beam of the said electromagnetic radiation is directed at the said particle, the radiation diffused by the said particle in a selected direction is collected, and the diameter of the particle is determined by utilizing the ratio between the energy diffused in the said direction and the energy of the incident radiation, characterized in that a determination is made, for the material of the particles to be investigated, of a minimum angle of separation between the direction of the axis of the beam and the direction of collection of the diffused radiation, this angle being - proceeding from small angles - beyond the range in which the relation between the diffused energy and the diameter of the particles does not exhibit a sufficient degree of one-to-one correspondence for the quality of measurements under consideration, a direction of collection of the radiation is selected which is separated from the axis of the incident beam by an angle which is at least equal to this minimum angle, and in that there is placed in the path of the incident radiation, before it reaches the particle, a beam correcting system which is computed in order that the energy density of the beam which has passed through the said system is substantially constant over the entire section of the beam with the exception of a peripheral portion in which this density decreases rapidly in a direction away from the axis.

Description: Procédé et dispositif de détermnation du diamètre d'une particule en suspension dans un fluide par utilisation d'un rayon nement électromagnétique cohérent. La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de détermination du diamètre des particules en suspension dans un fluide. A la différence d'autres méthodes de déter- mination, les méthodes optiques fondées sur l'étude de la lumière renvoyée par la particule ont l'avanta- ge de ne pas perturber ou supprimer l'écoulement du fluide dans lequel les particules sont en suspension, et par conséquent de ne pas empocher la détermination simultanée de la vitesse de la particule. On pourrait tenter de de terminer les dimensions de particules de gros dia;!ètres, plus de 100 micromètres par exemple par application des lois de l'optique géométrique, en éclairant les particules par un faisceau de lumière blanche et en étudiant 1 lutriere qui est renvoyée dans une direction pLr-,endicul-ulre à la lumière incidente. On a pu montrer(cf. i'article de J. Dave, Applied Optics, t.8,- vol/1969. , P.155-164), qu'une telle méthode ne serait pas satisfaisante pour les particules transparentes de diamètre inférieur à 100 micromètres. I1 était tentant d'utiliser, dans le domaine où ces méthodes ne sont pas applicables, les rayonnements électromagnétiques cohérents, tels qu'émis par un laser. Il était également tentant d'utiliser ces mêmes rayonnements cohérents quelle que soit la taille des particules, afin de profiter des intensités lumineuses plus grandes et des autres avantages inhérents au rayonnement laser. Cependant, on se trouve confronté alors avec des problèmes tout à fait nouveaux pour la raison que la diffusion de tels rayonnements n'est pas en général régie par les lois de l'optique géométrique mais par celles de Lorenz Mie, qui en sont différentes. Ces lois sont utilisables ici; en gros, pour des particules dont le diamètre va de 0,5 à 200 micromètres et au-delà (cf. G. Mie "Beitrage zur Optik trüber Medien" Annalen der Physik 1908, IV, Folge, Band 25). Si, par application des lois de Lorenz-Mie, on détermine par le calcul l'intensité du rayonnement diffusé dans différentes directions pour un rayonnement de nature donnée (longueur d'onde, polarisation) frappant une particule donnée, et sib:porte le résultat de ces calculs sur un diagramme polaire centré sur la particule, on obtient une figure comportant un certain nombre de lobes, avec des minima accusés dans des directions privilégiées, la position et la taille des lobes variant avec le rayonnement incident et avec les caractéristiques de la particule, en particulier sa taille. On conçoit, en conséquence, qu'il soit théori- quement possible, si le rayonnement ne varie pas et si la nature de B particule est constante, de déterminer la taille d'une particule à partir de l'intensité du rayonnement diffusé dans une direction fixée à l'avance. En pratique, on se heurte à certaines difficultés. L'une d'elleSest que le déplacement des lobes du diagramme polaire évoqué plus haut en fonction de la dimension de la particule fait que la relation entre l'intensité diffusée et le diamètre de la particule n'est pas bi-univoque : à une intensité donnée peuvent correspondre plusieurs valeurs du diamètre. Pour éliminer cette difficulté, on a proposé (F. Durst et H. Umhauer, rapport SFB 80/EM/81 Université de Karlsruhe, Février 1976) d'utiliser de la lumière blanche. Les irrégularités des courbes exprimant, pour une longueur d'onae donnée, la relation entre 11 intensité de lumière diffusée et le diamètre de la particule, sont à des endroits différents pour des longueurs d'ondes différentes, et par suite on peut espérer obtenir une relation bi-univoque en utilisant de la lumière blanche, ce qui se vérifie en particulier lorsqu'on observe la lumière diffusée dans une direction perpendiculaire au rayonnement incident. Ce procédé présente 11inconvénient qu'il est impossible de focaliser la lumière blanche de façon uniforme à une grande distance d'un système optique de focalisation t il est donc impossible d'étudier des courants de fluide de grande section ou à des températures élevées. On se heurte, de plus, -à des problèmes dediszrimination- de la lumière parasite en particulier celle émise par les particules elles-memes sous l'influence de la température Un tel procédé ne trouve donc d'application que dans des domaines assez limités, tels que des études biologiques. L'emploi -d'une lumière monochromatique oblige à trouver d'autres méthodes pour résoudre le problème causé par l'existence de relations non bi-univoques entre le diamètre de la particule èt l'intensité diffusée, On se heurte en outre à un nouveau problème qui est le suivant : pour obtenir une intensité suffisante, on est obligé de recourir à un faisceau laser, mais les émetteurs laser actuellement disponibles délivrent un faisceau lumineux -où l'intensité de l'énergie n'est pas homogène dans une section mais suit une loi gaussienne avec un maximum sur i'axe du faisceau. Diverses méthodes ont été proposées pour tenir compte de cette particularité ou même pour en tirer profit, soit en analysant la variation dans le temps de l'énergie diffusée par une particule traversant le faisceau (cf. E. Dan Hirleman, Optics Letters vol. 3 n01 juillet 1978, p. 19-21) soit en comparant les intensités diffusées par la particule au meme moment dans des directions faisant des angles différents avec l'axe du faisceau incident (cf. C.C. Gravatt, Journal of the Air Pollution Control Association Vol. 32 nO 12 Décembre 1973, p.1035-1038, QU J. Raymond Hodkinson, Applied Optics vol. 5 no5, Mai 1966,p. 839-843). Les méthodes ainsi proposées conduisent à des appareillages compliqués. De plus, la gamme de diamètres dans laquelle ces procédés sont utilisables est limitée. Il ressort des publications mentionnées ci-dessus et relatives à la comparaison des intensités diffusées dans des directions différentes que la largeur de la gamme où cette méthode est exploitable est d'autant plus large qu'on est près de l'axe du faisceau incident. On est donc poussé à placer les capteurs près de l'axe du rayonnement incident, ce qui pose des difficultés supplémentaires pour éviter l'influence perturbatrice de celui-ci. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de mesure de la dimension des particules dans une plage comprenant au moins les diamètres compris entre 0,5 et 2C0 micromètres, et qui puisse etre mis en oeuvre avec un appareillage simple et peu couteux. Un autre but de l'invention est de fournir une telle méthode qui puisse en outre être facilement combinée avec une méthode de mesure simultanée de la vitesse deb meme particule. La présente invention fournit donc un procédé de détermination du diamètre d'une particule en suspen sion dans un fluide par utilisation d'un rayonnement électromagnétique cohérent, procédé dans lequel on envoie 'un faisceau sensiblement parallèle dudit rayonnement électromagnétique sur ladite particule, on collecte le rayonnement diffusé par ladite particule et on définit le diamètre de celle-ci en utilisant le rapport entre l'énergie diffusée dans ladite direction et l'énergie du rayonnement incident, ce procédé présentant les particu larités qu'on collecte le rayonnement diffusé dans une direction suffisamment écartée de celle de 1'axe du faisceau incident pour que la relation entre l'énergie diffusée et le diamètre de la particule soit sensiblement bi-univoque dans le domaine de tailles de particules considéré, et qu'on place sur le trajet du rayonnement incident, avant qu'il n'atteigne la particule, un système correcteur de faisceau calculé pour que la densité d'énergie du faisceau ayant traversé ledit système soit sensiblement constante/sur toute la section du faisceau. La présente invention a pour point de départ la découverte que, de façon inattendue, lorsqu'on s'écar te suffisamment de l'axe du faisceau incident, la relation de l'énergie diffusée au diamètre tend à devenir bi-univoque. L'angle auquel ce fait peut etre considéré comme acquis avec une précision suffisante pour les besoins de la pratique dépend de la nature de la particule ; par exemple, un écart de 200 environ entre l'axe du rayon incident et celui du rayon diffusé qu'on étudie est suffisant en général si la particule est en une matière très opaque, alors que si elle est transparente il faut s'approcher de 900. Le fait que la relation soit bi-univoque ne signifie pas nécessairement que les lobes du diagramme polaire auquel on a fait allusion plus haut aient disparu, ni qu'ils restent immobiles quand la taille de la particule varie. Il suffit en effet que la variation de 1 'éner- gie diffusée dans un déplacement des lobes soit, pour une variation donnée de la taille de la particule, inférieure à celle qui correspond à la variation d'ensemble de cette énergie qui, on le sait, augmente avec la taille de la particule. Il peut paraitre étonnant qu'une telle constatation n'ait pas encore été faite alors que la théorie de Mie date de 1908. La cause en est peut-être dans le fait que cette théorie conduit à des calculs qui sont de plus en plus complexes lorsqu'on étudie des particules de plus en plus grosses, et que les calculs simplifiés sont de moins en moins utilisables à mesure que l'on s'écarte de la direction du faisceau incident, surtout si la particule est grosse et peu transparente. Les chercheurs ont fait portor leurs études d'abord sur les petits angles ; on a d'ailleurs constaté, comme il est dit plus haut, que si on utilise les rapports entre intensités diffusées, il est plus avantageux en théorie de ne pas prendre d'angles trop grands. Ce n'est qu'avec l'aide des programmes de calcul mis au point par les inventeurs que 'l'investigation a pu atteindre les tailles et indices de réfraction importants. Toutefois, le choix d'angles importants mettant à profit cette découverte ne permettrait pas à lui seul d'aboutir à un procédé exploitable 's'il n'était pas combiné à des moyens pour assurer la constance de l'énergie à travers toute la section du faisceau incident. Il est en effet absurde de parler de relations bi-univoques entre l'énergie diffusée et la taille de la particule si cette énergie diffusée dépend de la distance de la particule à l'axe du faisceau, car une meme énergie diffusée pourra correspondre à deux particules différentes, la plus grosse passant vers le bord du faisceau et la plus petite près de son axe. L'emploi d'un système correcteur pour assurer un éclairement uniforme est classique en optique traditionnelle, mais son application à un faisceau laser, dans un appareil de détermination de diamètre de particules, n'avait pas jusqu'ici, à la connaissance des inventeurs, été proposée tout au moins dans une telle application. La raison en est sans doute que le besoin n'en avait pas été ressenti et que d'autres méthodes, comme mentionnées plus haut, avaient été utilisées pour tenir compte de la structure particulière des faisceaux laser. La présente invention sera maintenant exposée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation d'un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé, illustré par les dessins, parmi lesquels Fig. 1 est un schéma d'ensemble d'une réalisation d'un appareil selon l'invention, et Fig. 2 est un schéma d'ensemble d'une variante de l'appareil de la figure 1. Le dispositif décrit à la figure 1 permet la mesure simultanée de la vitesse et du diamètre des particules individuelles. Il comprend un émetteur laser 1 à argon capable d'émettre simultanément des radiations de deux longueurs d'ondes différentes. Une lame semi-transparente 2 divise le faisceau en deux faisceaux partiels, et sur chaque faisceau partiel un filtre spécifique 3, 4 ne laisse passer qu'une longueur d'onde. On a ainsi, pour simplifier l'exposé, un faisceau "bleu" et un faisceau "vert". Un miroir 5 dévie l'un des faisceaux pour le diriger vers l'autre dans la zone de mesure 6. Le faisceau bleu sert à la détermination du diamètre. Il traverse, avant d'atteindre la zone de mesure, un correcteur de faisceau désigné dans son ensemble par 7 et qui comprend un premier système afocal 8 qui produit un faisceau parallèle considérablement plus large que le faisceau entrant, un filtre correcteur 9 dont la densité d'absorption est plus forte au centre qu'à la- périphérie, et un second système afocal 10 qui ramène le diamètre du faisceau à une valeur convenable de:l'ordre de grandeur de celle du faisceau entrant. La raison de la présence des deux systèmes afocaux est simplement que la densité d'énergie du faisceau laser est telle ;que, si elle 'n'était réduite par élargissement du faisceau, le filtre 'correcteur 9 serait rapidement mis hors d'usage par échauffement. La fabrication du filtre et les réglages sont également plus faciles. Les caractéristiques du système afocal 8 sont calculées pour que l'énergie absorbée par le 'filtre 7 soit dissipée sans élévation excessive de température. Les caractéristiques du système afocal 10 sont fixées pour définir les dimensions de la zone de mesure, qui doit être assez large pour permettre un comptage assez rapide mais assez étroite pour éliminer les comptages multiples. Le faisceau laser corrigé, tel' que sortant d'un tel -dispositif, comprend une partie centrale où la densité de rayonnement est unciforme, ét une partie péri phérique bù cette densité décroit rapidement en's'éloignant de l'axe. Cette partie périphérique peut être (limin éepar un diaphragme approprié ; il est également possible de l'éliminer par voie électronique : en effet, l'intensité diffusée par une particule traversant un tel faisceau commence par croitre à la traversée de la partie périphérique, puis est constante pendant la traversée de la partie centrale,et décrolt ensuite à la seconde traversée de la zone périphérique. Il est possible d'éliminer du comptage les particules qui remettent un signal -dont la partie oens- tante, c ' est-à-iire celle où le signal varie peu dans le tenps, a une durée inférieure a une valeur fixée a l'avance. On peut éliminer ainsi, également, les particules qui passeraient trop au bord de la zone centrale et qui donneraient ainsi des valeurs douteuses, une partie de leur surface restant en dehors de cette zone centrale. Il est possible, au moins en théorie, d'utiliser des systèmes correcteurs de type différent de celui décrit plus haut, comportant, par exemple des lentilles de forme non sphérique, mais de telles lentilles sont difficiles à obtenir et d'un cout élevé. Avec de tels dispositifs on n'éviterait pas les problèmes mentionnes ci-dessus d'élimination des particules qui ne passent pas suffisamment pres du milieu de la zone centrale du faisceau, et ces problèmes pourraient être résolus de manière analogue. Le dispositif d'étude de la lumière diffusée est disposé avec son axe perpendiculaire au faisceau bleu incident. Il comprend un filtre 11 destiné à éliminer les lumières parasites, et en particulier celle du faisceau vert, une lentille îîa qui sert à conjuguer le champ de mesure avec le récepteur, -un diaphragme llb pour limiter l'ouverture du faisceau étudié, une fente lic pour régler la dimension du champ de mesure et un photomultiplicateur 12 de type classique. Dans la pratique, le diaphragme llb limite à 40 environ l'ouverture du faisceau étudié, mais elle peut etre élargie, comme on le verra plus loin. Le faisceau vert est affecté à la mesure simul tannée de la vitesse de la particule dont on détermine le diamètre. Dans une autre version de l'appareil, on utilise deux lasers différents 1, la monochromatiques, fournissant l'un le faisceau "bleu" pour la détermination des diamètres, l'autre le faisceau "vert" pour la détermination de la vitesse. Sur la figure 1 on a représenté en tirets le laser la affecté à la détermination des diamètres et le faisceau "bleu" qui en sort. Dans cette construction, le laser 1 ne sert qu'a' la détermination de la vitesse, la lame semi-transparente 2, les filtres 3, 4 et le miroir 5 sont supprimés. Cette variante est plus la simple que/première, mais elle exige deux lasers au lieu d'un. La partie de l'appareillage correspondant à la mesure de vitesse fait appel à la méthode écrite dans l'articule de John L Angus et al. "Motion measurement by Laser Doppler techniques" dans Industrial and Engineering Chemistry vol. 69 n02 Février 1969 pages 8 et suivantes. Elle comprend un séparateur de faisceaux 13 qui produit deux faisceaux parallèles qui sont envoyés en direction de la zone de mesure 6 grâce à une lentille 14. Un second photomultiplicateur 15 est situé sur la bissectrace de l'angle formé par les deux faisceaux et précédé d'une lentille 16 et d'un filtre 17 pour éliminer les rayonnements ne correspondant pas au faisceau vert. Le photomultiplicateur est relié à un analyseur 18 qui détermine la fréquence Doppler et l'élargissement de cette fréquence qui correspond aux fluctuations de cette vitesse. Les signaux du photomultiplicateur 12 sont envoyés d'une part au photomultiplicateur 15, de façon à déclencher la prise en compte des signaux issus de ce dernier lorsqu'une particule est présente dans le zone de mesure, et d'autre part à un circuit électronique 19 d'acquisition de données relatives aux amplitudes. Les signaux émis par l'analyseur 18 et par le circuit 19 d'analyse d'amplitude sont envoyés au dispositif 20 d'enregistrement par une meme channe des données simultanées d'amplitude (ou diamètre) et de fréquence (ou vitesse). Le circuit 19 peut comprendre les moyens de discrimination des signaux correspondant à des particules qui ne passent pas dans la partie centrale ou passent trop près de ses bords, comme indiqué plus haut. Dans une réallsetior préférée, on met à profit le fait que le dispositif correcteur de faisceau permet d'obtenir un champ de mesure pour la détermination de diamètre qui est plus large que le champ de mesure pour la détermination de vitesse. Typiquement, le champ de mesure de diamètre des particules a la forme d'un tronçon de cylindre. Le diamètre de ce cylindre est celui de la partie centrale du faisceau "bleu", c'est-à-dire celle où la densité de rayonnement est uniforme, et il est de l'ordre de 600 micromètres , la longueur du champ de mesure de diamètre des particules est réglée par la fente lic, et on la choisit de l'-ordre de 50 à 1000 micromètres, cette longueur étant à peu près 10 fois le diamètre des particules à étudier. Le champ de mesure de vitesse 'des particules a en gros la forme d'un ellipsoïde allongé dont le plus grand diamètre est de 300 micromètres et le plus petit diamètre de 50 micromètres environ. On voit que si les deux champs de mesure sont convenablement placés l'un par rapport à l'autre, le champ de mesure de vitesse est en entier à l'intérieur du faisceau "bleu". Dans ces condi forcément tions, il n'est pas/nécessaire de prévoir les moyens électroniques décrits plus haut pour éliminer du comptage les particules qui ne passent pas dans la zone centrale du faisceau bleu, en passant trop près de son bord. Cette 'élimination peut être obtenue de façon beaucoup plus simple en éliminant, dans le dispositif 20 d'enre- gistrement, tout signal de détermination de dimension pour lequel la particule ne donne pas un signal de détermination de vitesse en coïncidence. Les autres procédés d'élimination des signaux de dimension correspondant à des particules en position non correcte sont évidemment nécessaires lorsqu'on ne procède pas à une détermination simultanée de la vitesse. On notera que, de toute façon, le dispositif d'enregistrement fournit, ou permet de calculer de façon très simple,la concentration des particules dans le milieu fluide qui les porte. Cette concentration se déduit en effet du nombre de particules mesurées pendant un temps donné, des dimensions du champ de mesure, et de la vitesse relative de déplacement des particules par rapport au champ de mesure. La figure 2 est relative à une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention, et qui permet la détermination simultanée de la dimension et de la vitesse des particules. La zone de mesure 6 reçoit le rayonnement de deux faisceaux laser corrigés, dont la densité de rayonnement est uniforme dans la partie centrale. Ces deux faisceaux sont disposés pour produire un champ d'interférence utilisable pour des mesures par effet Doppler. Ils sont obtenus à partir d'un faisceau unique, issu d'un laser 1 et corrigé par un correcteur de faisceau 7 du meme type que celui décrit plus aut. Un diviseur de faisceau 13 placé sur le trajet du faisceau corrigé fournit deux faisceaux parallèles qui sont déviés par deux miroirs 21a, 21b pour se rencontrer sur la zone de mesure 6. Le dispositif d'étude comprend comme dans le cas de la figure 1 un photomultiplicateur 12 précédé d'une lentille pila, d'un diaphragme llb et d'une fente lic. Un filtre '11 n'est pas nécessaire en l'absence de lumière parasite. Ces élements sont placés de telle façon que, pour l'un et l'autre es deux faisceaux incidents, on est dans les conditions où existe une relation bi-univoque entre l'énergie diffusée et le diamètre de la particule. L'électronique qui traite les signaux sortant du photo multiplicateur tient compte du fait que ces signaux sont porteurs de deux sortes d'informations d'une part l'amplitude globale du signal correspondant à une particule correspond au diamètre de cette particule, et d'autre part, ce signal comporte une modulation à une fréquence élevée qui est la fréquence Doppler, laquelle correspond à la vitesse de la particule. Les signaux sont donc envoyes d'une part à un analyseur 18 qui détermine la fréquence Doppler et l'élargissement de cette fréquence qui correspond aux fluctuations 'de la vitesse, et d'autre part à un circuit 19 d'acquisition de données relatives aux amplitudes, qui comporte des moyens pour éliminer du comptage les signaux correspondant à des particules qui ne sont pas dans une position correcte par rapport au champ de mesure, ainsi qu'il a été Indiqué plus haut. Les signaux sortant de l'analyseur 18 et du circuit 19 sont envoyés au dispositif 20 d'enregistrement de données simultanées de diamètre, de vitesse et de concentration ainsi qu'il a été expliqué plus haut. Ce deuxième mode de réalisation présente l'avantage d'une plus grande simplicité, par utilisation d'un seul récepteur. En revanche, la précision est réduite par l'augmentation des perturbations au bord des faisceaux et le champ de mesure est élargi,ce qui peut etre gênant. Des dispositifs selon l'invention conviennent pour une très large gamme de dimension de particules opaques ou transparentes, et en particulier des particules de 0,5 à 200 micromètres. Dans le cas de particules transparentes, il est possible d'améliorer la précision sur la mesure des diamètres en élargissant l'angle de collecte du rayonnement diffusé, par action sur le diaphragme Ilb de façon à réduire les irrégularités de la courbe de l'intensité en fonction du diamètre. Bien entendu, quoiqu'on ait ici parlé de diamètre, des particules non spheriques peuvent être étudiées. On détermine alors un diamètre apparent. L'étalonnage de l'appareil ne peut etre fait uniquement par le calcul en raison du manque de précision des données qu'on peut avoir sur les constituants tels que les photomultiplicateurs. Dans la pratique, on détermine par le calcul la forme de la courbe (signal) / (dimension de particule) et on procède au "calage" de celte-ci à l'aide d'un échantillon de particules de dimensions connues, déterminées par microscope par exemple. Dans le cas de particules de forme irrégulière, il peut etre préférable de construire de façon expérimentale la courbe d'étalonnage, à l'aide d'un nombre suffisant d'échantillos.

Claims: REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du diamètre d'une particule en suspension dans un fluide par utilisation d'un rayonnement électromagnétique cohérent, procédé dans lequel on envoie un faisceau sensiblement parallèle dudit rayonnement électromagnétique sur ladite particule, on collecte le rayonnement diffusé par ladite particule dans une direction choisie et on définit le diamètre de la particule en utilisant le rapport entre l'énergie diffusée dans ladite direction et l'énergie du rayonnement incident, caractérisé en ce qu'on détermine, pour la nature des particules à étudier, l'angle minimal d'écartement entre la direction de l'axe du faisceau et la direction de collecte du rayonnement diffusé pour que la relation entre l'énergie diffusée et le diamètre des biparticule s soit sensiblement/univoque dans le domaine de tailles de particules considéré, on choisit une direction de collecte du rayonnement s'écartant de l'axe du faisceau incident d'un angle au moins égal à cet angle minimal, et en ce qu'on place sur le trajet du rayonnement incident, avant qu'il n'atteigne la particule, un système correcteur de faisceau calculé pour que la densité d'énergie du faisceau ayant traversé ledit système soit sensiblement constante sur toute la section du faisceau. 2. Procédé selon la revendication 1, 'caractérisé en ce qu'on utilise un système correcteur qui comprend successivement un système afocal pour élargir le faisceau, un filtre correcteur et un système afocal pour réduire la section du faisceau. 3. Procédé selon l'une 'des revendications 1 ou 2, -caractérisé en ce qu'on mesure des particules de diamètre entre 0,5 et 200 micromètres. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on élimine par voie électronique les signaux correspondant à des particules se trouvant dans la partie périphérique non homogène du faisceau corrigé. 5. Procédé selon la revendication 4, 'caractérisé en ce qu'on élimine du comptage les signaux dont la partie constante a une durée inférieure à une valeur fixée à l'avance. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, 'caractérisé en ce qu'on procède simultanément à la détermination de la vitesse de la même particule par méthode Doppler, et on traite les signaux correspondant à la dimension et à la vitesse de chaque particule dans un même ensemble électronique. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on détermine avec le même ensemble électronique la concentration de particules en suspens ion dans le fluide. 8. Dispositif pour la détermination du diamètre de particules en suspension dans un fluide comportant un émetteur (1) d'un faisceau incident parallèle de rayonnement électromagnétique cohérent, disposé pour envoyer ledit faisceau vers la particule, et un collecteur (12) d'un rayonnement diffus par la particule quand elle se trouve dans ledit faisceau, caractérisé en ce que le collecteur (12) est placé pour recevoir le rayonnement qui est diffusé dans une direction qui fait avec celle du faisceau incident un angle supérieur à l'angle minimal pour que la relation entre l'énergie diffusée et le bidiamètre de la particule soit sensiblement,ùnivoque dans le domaine de tailles de particules considéré, et en ce que ,sur le trajet du faisceau incident, entre l'émetteur et la particule, est interposé un système correcteur (7) capable de rendre la densité d'énergie sensiblement constante sur pratiquement toute la section du faisceau. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système correcteur comporte un filtre correcteur (9) dont la densité d'absorption est plus forte au centre qu'à la périphérie,placé entre un premier système afocal (8) qui produit un faisceau parallèle plus large que le faisceau entrant,et un second système afocal (10) qui ramone la largeur du faisceau a une valeur convenable pour la mesure. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le collecteur (12) est un photomultiplicateur qui émet des signaux électriques qui sont traités dans un circuit électronique (19) d'acquisition de données relatives aux amplitudes desdits signaux. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit circuit électronique-(19) comprend des moyens pour éliminer les signaux correspondant à des particules passant en dehors de la partie centrale à densité homogène du faisceau incident corrigé. -12. Dispositif selon la revendication Il, caractérisé en ce 'que lesdits moyens d'élimination comprennent des moyens de détermination de la durée de la partie à intensité constante d'un signal et des moyens pour éliminer du comptage un signal quand ladite durée est inférieure à une valeur fixée à l'avance. 13. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour déterminer par'méthode Doppler la vitesse de la particule, ces moyens comportant une source (1) d'un faisceau de rayonnement électromagnétique cohérent, un séparateur de faisceaux (13) qui produit deux faisceaux parallèles, une lentille (14) qui fait converger ces deux faisceaux vers une zone de mesure qui a le même centre que la zone de mesure de diamètre, et un photomultiplicateur (15) relié à un analyseur 18 qui détermine la fréquence Doppler, cet analyseur faisant partie d'un ensemble électronique qui traite en meme temps leS informations fournies par le collecteur (12) et relatives' à l'intensité du rayonnement diffusé par la meme particule. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le champ de mesure de la vitesse de particule est entièrement compris dans le faisceau de mesure de la dimension de particule, et en ce que l'ensemble électronique comprend des moyens pour éliminer du comptage les signaux de détermination de dimensions de particules qui ne sont pas en coïncidence avec des signaux de détermination de vitesse. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur unique de rayonnement électromagnétique qui émet sur deux longueurs d'onde, et des moyens pour diviser le faisceau émis en deux faisceaux de longueurs d'onde différentesdont l'un sert à la détermination de dimension et l'autre à la détermination de vitesse. 16. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour obtenir, à partir de l'émetteur (1), deux faisceaux corrigés utiiisables pour la détermination de dimension de la particule, ces deux faisceaux étant dirigés sur la particule dans des conditions qui donnent naissance à des fréquences Doppler, en ce qu'il comprend un seul détecteur (12), placé pour recevoir le rayonnement qui est diffusé dans une direction qui fait avec celle de chacun des deux faisceaux corrigés un angle supérieur à l'angle minimal pour que la relation entre l'énergie diffusée et le diamètre de la particule soit sensiblement bI-unlvoque dans le domaine de tailles de particules considéré, et en ce qu'il comprend des moyens pour utiliser, à la fois l'information d'intensité de rayonnement diffusée contenue dans les signaux sortant du détecteur (12) et l'information de fréquence Doppler contenue dans les mêmes signaux.

Inventors: GOUESBET, GERARD, GREHAN, GERARD, RABASSE, CHRISTIANE, Gouesbet, Gérard, Grehan, Gérard
Applicants: ANVAR AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE
Application year: 1981
Main classification: G01N15
IPC codes: G01N15