TECHNICAL SOLUTIONS OF MEASURING INSTALLATIONS BASED ON THE COMBINATION OF SPECTRAL TRANSPARENCY AND SMALL-ANGLE SCATTERING METHODS
Authors: Конюхов И.Е. , Титов С.С. 
Published: January 2024

Актуальной задачей является создание бесконтактных методов для определения характеристик дисперсных сред. В таких средах содержатся частицы разных размеров. Для того чтобы определить параметры динамически меняющейся дисперсной среды желательно произвести единичное измерение с использованием одного аппаратного комплекс. Таким требованиям отвечает приборный комплекс, объединяющий методы малоуглового рассеяния и спектральной прозрачности. Он позволит повысить точность и информативность определения дисперсных параметров аэрозольных сред благодаря одновременному учёту вклада частиц разного размера в рассеяние и ослабление зондирующего излучения на различных длинах волн в реальном режиме времени. Существует измерительная установка ЛИД-2М, созданная на основе модифицированного метода малоуглового рассеяния, способная получать информацию о частицах в размерном диапазоне 1-100 мкм. Измерительная установка ТИПАС-1, созданная на основе модифицированного метода спектральной прозрачности, способна регистрировать частицы с размерами 30-6000 нм. Было предложено два технических решения. В первом, в качестве излучателя, используется лазерная сборка из 6 твердотельных лазеров с длинами волн: 0.905 мкм, 0.850 мкм, 0.520 мкм, 0.650 мкм, 0.780 мкм и 0.405 мкм. Во втором, в качестве излучателя, используется широкополосный источник излучения, а перед фотодиодами будет размещена маска из непрозрачной пленки, которая будет закрывать часть фоточувствительной области для увеличения углового разрешения, и, как следствие, точности определения размеров частиц. Аппаратное и математическое совмещение этих методов и установок позволит в каждом единичном измерении определять параметры аэрозольной среды с широким распределением размеров частиц (от 30 нм до 100 мкм) с требуемой и контролируемой точностью на всех участках размерного диапазона.

An urgent task is to create contactless methods for determining the characteristics of dispersed media. The diffuse media contain particles of different sizes. In order to determine the parameters of the dispersed medium, it is desirable to make a single measurement and use one instrument complex. Therefore, it was decided to combine the method of low angle scattering and the method of spectral transparency. This will increase the accuracy and informativeness of determining the dispersed parameters of aerosol media by simultaneously taking into account the contribution of particles of different sizes to the scattering and attenuation of probing radiation at different wavelengths in real time. There is a LEAD-2M measuring unit, created on the basis of a modified small-angle scattering method, capable of measuring in the range of 1-100 microns. The measuring unit TIPAS-1, created on the basis of a modified spectral transparency method, is capable of measuring in the range of 30- 6000 nm. Two technical solutions were proposed. In one of them, a laser assembly of 6 solid-state lasers with wavelengths of 0.905 microns, 0.850 microns, 0.520 microns, 0.650 microns, 0.780 microns and 0.405 microns is used as an emitter. In the second, a broadband radiation source is used as an emitter, and an opaque film mask will be placed over the photodiodes, which will cover part of the photosensitive area to increase the accuracy of particle size determination. Hardware and mathematical combination of these methods and installations will make it possible to determine the parameters of the aerosol medium in each single measurement with a wide distribution of particle sizes (from 30 nm to 100 microns) with the required and controlled accuracy in all areas of the size range.