УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в качестве контрольно-измерительного прибора для применения в медицине, кожевенной и пищевой промышленности, например, при производстве пива, вина, соков.
Известно устройство для определения концентрации и размеров частиц коллоидно-дисперсных систем, содержащее осветитель, предназначенный для формирования в проточном канале измерительной кюветы освещенной зоны, микроскоп и фоторегистратор, позволяющие определить размеры частиц и оценить их концентрацию (1). Прибор характеризуется низкой точностью, т.к. способен регистрировать частицы, размеры которых превышают длину волны видимого света.
Наиболее близкой к данной полезной модели является установка для измерения размеров и концентрации частиц коллоидно-дисперсных систем, содержащая кювету с проточным каналом, осветительный канал и измерительный канал, включающий в себя микроскоп и регистратор. В состав осветительного канала входит лазер, предназначенный для формирования освещенной зоны в проточном канале измерительной кюветы. (2). Известное устройство (2) отличается более высокой точностью по сравнению с (1), однако допускает значительные погрешности при оценке состояния коллоидно-дисперсной системы, размеры частиц значительно отличаются друг от друга. Это объясняется тем, что для исследования крупных частиц предпочтительнее использовать, свет, имеющий значительную длину волны, например, красный, а для очень мелких частиц - свет с минимальной длиной волны, например, зеленый или синий. Однако наличие одного источника света с регламентированным цветом не позволяет одинаково точно измерять как крупные частицы, так и мелкие. Повысить точность измерений можно было бы за счет применения разных цветовых фильтров, однако это неизбежно приведет к усложнению процесса измерений и неудобству эксплуатации прибора.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является повышение достоверности исследований путем увеличения точности измерений при одновременном упрощении эксплуатации прибора.
Технический результат достигается за счет того, что в установке для измерения размеров и концентрации частиц коллоидно-дисперсных систем,
содержащей кювету, измерительный канал и осветительный канал, предназначенный для формирования освещенной зоны в проточном канале кюветы, измерительный канал включает в себя микроскоп и регистратор, а оптический канал - первый лазер, установленный с одной из сторон кюветы, причем направления оптических осей измерительного и осветительного каналов взаимно перпендикулярны (2), в осветительный канал введен второй лазер, установленный с противоположной стороны кюветы соосно с первым лазером, при этом световые потоки обоих лазеров направлены встречно, а длины их волн отличаются друг от друга не менее, чем на 12-15%. Кювета может быть размещена на подставке, установленной на основании микроскопа с возможностью вертикального перемещения, а оба лазера закреплены неподвижно на скобе, обладающей возможностью возвратно-поступательного и углового перемещения относительно подставки.
На чертеже представлена конструкция установки для измерения размеров и концентрации частиц коллоидно-дисперсных систем.
Установка включает в себя измерительную кювету 1, размещенную на подставке 2. Микроскоп 3 вместе с регистратором входит в состав измерительного канала. Осветительный канал, предназначенный для формирования освещенной зоны в проточном канале измерительной кюветы 1, состоит из двух лазеров 4 и 5, установленных соосно с противоположных сторон кюветы 1. Направление световых потоков обоих лазеров встречное, а длины их волн отличаются друг от друга не менее, чем на 12-15%. Лазеры закреплены неподвижно на скобе 6, обладающей возможностью возвратно-поступательного и углового перемещения относительно подставки 2, установленной на основании 7 вместе с микроскопом 3. Для удобства подстройки системы подставка может вертикально перемещаться относительно основания 7 с помощью вращения винта 8. Возвратно-поступательное перемещение скобы 6 обеспечено с помощью ходового винта 9, а угловое перемещение - с помощью винта 10.
В качестве лазеров могут быть использованы твердотельные лазеры с диодной накачкой, имеющие автономные источники питания, например, лазерные модули LCM-T-серии, формирующие световые потоки с различной длиной волны.
Установка работает следующим образом.
Проточный канал измерительной кюветы 1 расположен в поле встречно направленных световых потоков различных цветов, каждый из которых характеризуется своей длиной волны. Для достижения высокой четкости изображения как крупных, так и мелких коллоидных частиц разница в длинах световых волн, направленных навстречу друг другу, должна составлять не менее 12-15%. Оптимально для этого использовать сочетание «красный»+«зеленый» либо «синий». При этом один из световых потоков
выявляет преимущественно крупно дисперсную систему, а другой - тонко дисперсную, что в конечном итоге позволяет регистрировать частицы, существенно отличающиеся по размерам. При встречном наложении волн разной длины, например, красного и зеленого цвета, цвет видимых частиц изменяется, и они окрашиваются в желтый цвет, появление которого свидетельствует о снивелированности измерительной системы.
По изменению цвета окрашиваемых частиц можно судить о готовности измерительной системы к процессу измерения, что значительно упрощает процесс исследований. Снивелированность измерительной системы позволяет производить измерения с максимальной точностью.
Освещение коллоидных частиц световым потоком, являющимся результатом наложения встречно направленных волн разной длины позволяет более четко выявлять размеры частиц, более точно определять концентрацию частиц в растворе, т.е. повысить точность измерений и, следовательно, достоверность исследований, при одновременном упрощении процесса измерения, достигнутом благодаря простоте нивелирования системы и ее конструкции.
Для определения концентрации частиц задают определенную скорость протекания раствора в канале кюветы и подсчитывают количество «вспышек» (частиц) в единице объема, например, одной капле.
Возможность возвратно-поступательного и углового перемещения лазеров относительно подставки значительно упрощает как процесс подготовки системы к работе, так и непосредственно сам процесс измерения.
Высокая достоверность исследований и простота эксплуатации делают данную полезную модель наиболее предпочтительной при выборе конструкции контрольно-измерительных приборов для исследования коллоидно-дисперсных систем, используемых в пищевой промышленности.
Составитель описания: Петров А.О.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Акопов З.А. и др. «Автоматический поточно-ультрамикроскопический анализатор количества и размеров взвешенных частиц в жидких средах», ж. «Приборы и системы управления», вып.5, 1973 г.
2. RU 46099 U1 G01N 15/02, 2005 г.