Оптические методы исследования потоков - 2015

Е.И. Веденин, В.С. Каунов, П.В. Чартий, В.Г. Шеманин
Новороссийский политехнический институт КубГТУ, Россия

Лазерный сенсор для контроля параметров аэрозольных потоков

Эффективность контроля параметров аэрозольных потоков методами лазерного зондирования в реальном времени в значительной степени зависит от алгоритма измерительной процедуры и наличия достаточного объема априорной информации о параметрах потока. Поэтому целью работы является создание лазерного сенсора для заданных значений параметров аэрозольных потоков с учетом их влияния на взаимодействие лазерного излучения с аэрозольными частицами. Ранее нами было показано, что для ряда задач достаточной информацией о параметрах аэрозольного потока является концентрация и распределение частиц по размерам. Для контроля этих параметров в реальном времени предлагается использовать лазерный сенсор на основе метода спектральной прозрачности на нескольких длинах волн лазерного излучения. Например, излучение на двух длинах волн λ1 и λ2 создаётся двумя лазерами. Проходя сквозь поток аэрозольных частиц, ослабленное излучение регистрируется фотоприёмником. Электрический сигнал фотоприёмника, проходя через схему двойного синхронного детектирования, поступает на (аналаго-цифровой преобразователь) АЦП. Посредством АЦП электрический сигнал от фотоприёмника преобразуется в цифровой сигнал, который поступает на обработку в ПК, где и осуществляется расчёт массовой концентрации частиц С, среднего объемно-поверхностного диаметра частиц δ32 и восстановление функции распределения частиц по размерам. Одним из применений предлагаемого лазерного сенсора является лазерное зондирование таких потоков, в которых измеряется не только концентрация, но и изменения распределения частиц по размерам. Например, при очистке промышленных потоков от аэрозольных частиц различными пылеулавливающими установками возникают их отказы, приводящие к изменению распределения частиц по размерам и повышению концентрации частиц на выходе установки. Использование такого сенсора позволяет обнаруживать на ранних стадиях процесс возникновения отказов и тем самым предотвращать сверхнормативные выбросы в атмосферу. Таким образом, предложенный лазерный сенсор позволяет решать задачу контроля концентрации и распределения частиц по размерам в аэрозольном потоке методом спектральной прозрачности на двух длинах волн лазерного излучения в реальном времени.
Полный текст доклада