174335. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés heterogén diszperz rendszerek szemcseszámának és szemcseméret-elosztásának meghatározására
3 174335 4 kizárt. Az optikai módszerek hátránya továbbá, hogy az egymással fedésben levő cseppek optikai tulajdonságai mások, mint az egyedülállóké, azaz két fedésben levő részecske keltett jele (optikai, akusztikai stb.) egyetlen, nagyobb részecskét fog jelenteni, ami jelentős eltérést mutathat a valódi értéktől. A fenti módszerek hátrányaként jelentkezik azok műszerigényessége, a mérés bonyolultsága és az optikai módszereknek már említett pontatlansága, valamint korlátozott felhasználási területe (például fényt át nem eresztő közegben nem alkalmazható). A piezoelektromos kristály detektálással kifejlesztett mérési módszer detektornak kizárólag a piezoelektromos kristályt alkalmazhatja, így a jeltovábbítás bonyolult berendezést igényel. Azt találtuk, hogy heterogén diszperzrendszerek, különösen aeroszolok szemcseszámát, szemcseméreteloszlását és kívánt esetben a hordozó közegben beálló változásokat egyszerűen és gyorsan mérhetjük oly módon, hogy a diszperzrendszert kényszererővel membránfelületnek ütköztetjük, az ütközéses becsapódással keltett akusztikus jeleket pedig detektorral villamos feszültségjelekké alakítjuk át. A feszültségjeleket amplitúdóanalizátorral dolgozzuk fel: előre meghatározott nagyságrendbe tartozó szemcsék becsapódása által keltett villamos feszültségjel nagyságához ismert méretű szemcsék becsapódása által létrejött villamos feszültségjel nagyságát rendeljük. A mérendő részecskék becsapódása keltette villamos feszültségjelek nagyság szerinti válogatása a részecskeméret-eloszlásra, a villamos feszültségjelek integrálásával kapott analóg jelek pedig a becsapódások időbeni egymásutániságára, valamint a mozgató kényszererőben beálló változásokra jellemzőek. Ilyen például a porlasztási nyomás ugrásszerű változása, amelynek következtében a detektorra becsapódó szemcsék száma jelentősen megváltozik. A találmány szerinti eljárással mérhetjük a diszperz rendszer szemcséinek számát, az előzetesen kiválasztott mérettartományba tartozó szemcsék számát, a szemcsék méreteloszlását, a koagulálás hatására bekövetkező szemcseszám-csökkenést, továbbá a hordozó közegben vagy a hordozó kényszererőben beálló olyan változásokat, amelyek kihatással vannak a szemcsék számára, illetve méreteloszlására. A találmány szerinti eljárás mind monodiszperz-, mind pedig polidiszperzrendszerek mérésére alkalmas. A találmány szerinti eljárás azon alapul, hogy egy speciálisan kialakított detektor, amely előnyösen egy bármilyen anyagi minőségű, rugalmasan felfüggesztett membránból és a mögötte elhelyezett nagy érzékenységű mikrofonból áll, villamos feszültségjelekké alakítja át azokat az akusztikus hangrezgéseket, amelyeket a membránra becsapódó részecskék hoznak létre. A detektor feszültségjeleit többcsatornás jelanalizátor dolgozza fel, és a jel önmagában ismert módon kijelzésre és/vagy kiírásra kerül. A találmány előnye az, hogy a szemcseszám és a méreteloszlás együttes meghatározására is alkalmas. A jelenleg alkalmazott lézeres mérésekhez viszonyítva kevésbé műszerigényes és rendkívül gyors. A kívánt eredményt a mérés végeztével a kijelző egység végeredményként adja, például „x darab szemcse” és kívánt esetben a méreteloszlásra jellemző Poisson-görbe. Továbbá egyidejűleg indikálhatok a diszperziós közegben beálló változások, lökéshullámok, nyomásváltozás stb., ami optikai módszerekkel nem vizsgálható. A találmány szerinti megoldás az akusztikus hangrezgések hagyományos jeltovábbító és jelfeldolgozó berendezéseivel működik, piezo kristályt nem igényel. A találmány szerinti többcsatornás jelanalizátor egy példaképpeni kiviteli alakját az 1. és 2. ábra szemlélteti. Az 1. ábra a berendezés elvi felépítését mutatja. Az 1 detektor érzékelő felületként olyan 2 membrán felülettel rendelkezik, amely a becsapódó részecskék hatására elektromos jellé alakítható hangfrekvenciás jeleket kelt. Az 1 detektor bármilyen önmagában ismert megoldás, így dinamikus mikrofon, kondenzátor mikrofon stb. lehet. Az 1 detektor jeleit a csatlakozó 3 villamos erősítő erősíti a megfelelő szintre. A 4 feszültségosztó lánchoz, amelyen különböző értékű ellenállásokkal meghatározott feszültségszintek vannak beállítva, párhuzamosan kötött, különböző billenési feszültségű 7 és 8 Schmitt-triggerek csatlakoznak. A 9 tríggerjelek különbségét képező kapcsolási egység az alacsonyabb billenési feszültségű 7 Schmitt-trigger jeléből kivonja a magasabb billenési feszültségű 8 Schmitt-trigger jelét. A 10 digitális frekvenciaszámláló a 9 tríggerjelek különbségét képező kapcsolási egységből jövő villamos jeleket számolja. A 9 tríggerjelek különbségét képező kapcsolási egység a 12 jelintegrátorhoz is csatlakozik. A 12 jelintegrátor olyan analóg jelet állít elő, amely a részecskék 1 detektorra történő becsapódásának időbeni egymásutániságát mutatja. A 3 villamos erősítő az 5 félhullámú jelintegrátorra is kapcsolódik, amelynek analóg jele a becsapódások keltette felületi nyomással arányos. Cfeyszintén a 3 villamos erősítő kimenetére van kötve a 6 egészhullámú jelintegrátor, amely a hordozó gáznyomás kis ampütúdójú, alacsony frekvenciájú jelét szolgáltatja. (Erre szuperponálódnak a becsapódás keltette jelek.) Az 5 félhullámú jelintegrátor, a 6 egészhullámú jelintegrátor a 13 kijelző egységhez csatlakozik. A 13 kijelző egység például oszcilloszkóp vagy tv-monitor, adott esetben kiíró szerkezetet is tartalmaz, így például oszcillográf is lehet. Az 1. ábrán a 13 kijelző egység háromcsatornás oszcillográf. A 10 digitális frekvenciaszámlálóhoz 11 kiíró egység kapcsolódik, amely például somyomtató vagy lyukszalag lehet. A 2. ábra a berendezés egyes egységeinek felépítését mutatja be. Az 1 detektor jelét a 14 és 16 műveleti erősítők erősítik megfelelő szintre. A 15 potenciométemek érzékenységszabályozó szerepe van, és a zajszint beállítására szolgál. A 17 ellenállás és a tíz különböző értékű ellenállásból 18 ellenálláslánc együttesen feszültségosztót képez, amelyet a 19 decimális dekódolóból és a 20 bináris kódolóból álló számlálókor vezérel. A 20 bináris kódoló bemenetére juttatott négyszögjelek hatására a 19 decimális dekódoló 18 ellenálláslánc ellenállásait egyenként kapcsolja be. A 17 ellenállásból és a 18 ellenállásláncból álló feszültségosztó - amelynek osztásarányai a számlálni kívánt részecskék méretarányának felelnek meg - jele párhuzamosan a meghatározott billenési feszültségű 7 és 8 Schnutttriggerekre jut. A 7 és 8 Schmitt-triggerek billenési feszültségkülönbsége határozza meg azt a sávszélessé-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
