Файл: Мяздриков О.Я. Дифференциальные методы гранулометрии.pdf

Таким образом, радиус частицы г связан сложной функциональной зависимостью с амплитудой импульса

напряжения Umax.

Однако если учесть, что показатель степени п может изменяться в широких пределах, то целесообразно раз­

существенно снижает требования, предъявляемые к эле­ ктронным элементам аппаратуры.

Укажем источники погрешностей преобразования раз­ мера в электрический сигнал в датчике с электролюмпнесцентным конденсатором. Таковыми являются неста­

люминесценции от величины напряжения питания. Учи­ тывая это, приходим к следующему выражению для от­ носительной погрешности преобразования:

На основании выражения (184) получим значение по­ грешности преобразования порядка +15%, но это явно завышенный результат, так как £ / т а х величина достаточ­ но неопределенная из-за того, что электролюмпнесцентные конденсаторы на основе суспензий фосфоров неодно­ родны в чувствительности по поверхности. Слои же фос­ фора поликристаллнческой модификации, полученные методом напыления, крайне непрочны. Поэтому приве­ денная выше цифра, по-видимому, должна быть увели­ чена в несколько раз.

Что касается минимально регистрируемого размера,

импульсного метода с оптической развязкой основан на том, что некоторые суспензии в твердом диэлектрике

104

возбуждаются, когда механическое напряжение в них изменяется во времени [28]. Особый интерес представ­ ляет возбуждение при соударении частицы со слоем суспензии фосфора. Наиболее наглядно и просто этот принцип может быть осуществлен по схеме, приведенной ма рис. 32. Слой 3 суспензии фосфора возбуждается при ударе шарика /, имеющего массу т и падающего с вы­

силы тяжести

регистрируется фотоумножителем 6 и, следовательно, выходной величиной является импульс напряжения с ам­ плитудой f/maxЭта амплитуда несет интересующую нас информацию при учете некоторых положений теории удара [15]. Согласно этой теории, полное время удара Т определяется выражением

Выражение (185) позволяет оценить время удара, кото­ рое мало зависит от скорости соударения и по порядку величин находится в пределах 10~4—10^-5 с. Последняя

105

цифра имеет существенное значение, так как показыва­ ет, принципиально возможно получение представитель­ ного результата за достаточно короткий промежуток времени.

Для нахождения связи между амплитудой f / m a x им­ пульса напряжения, снимаемого с выхода ФЭУ, и радиу­ сом г сферической частицы при скорости соударения v используем ударную силу Р, возникающую в процессе соударения, и сопутствующую ей деформацию а по пло­ щади контакта соударения. Законы изменения этих ве­

"1,068и

Кнекоторому моменту времени 1\ величины Р{1) и а (О достигают максимальных значений:

Затем за время t% обе эти величины уменьшаются до ну­ ля. Сумма времен t\ и U составляют полное время уда­ ра Т.

Используем приведенные соотношения для соударе­ ния сферической частицы со слоем суспензии фосфора в.твердом диэлектрике, т. е. будем рассматривать слой суспензии люминофора в твердом диэлектрике, нанесен­ ный на стеклянное основание как достаточно массивную плиту в сравнении с массой шарика.

Учитывая на основании опыта, что мгновенное зна­ чение яркости B(t) вспышки фосфора в зоне деформа­ ции при ударе пропорционально скорости возрастания энергии деформации, можно написать

.106

Выражение (194) показывает, что амплитуда импуль­ сного сигнала пропорциональна квадрату радиуса сфе­ рической частицы. Из формулы (193) следует, что в про­ цессе единичного удара импульс напряжения на выходе ФЭУ должен иметь два максимума:

Из последних выражений найдем расстояние между максимумами

Эта формула удовлетворительно согласуется с дан­ ными эксперимента. Отметим, что приведенные выраже­ ния справедливы для случая, когда постоянные времени возгорания и затухания люминофора значительно мень­ ше, чем полное время соударения Т, в противном случае процессы накладываются (аналогично возбуждению электролюминесценции импульсом напряжения) и ам-

107

плптуда импульса выходного напряжения пропорцио­ нальна максимальной энергии при соударении [17]

^гпах = max.а т а х - (199)

Коэффициенты k\ п /е характеризуют чувствитель­ ность суспензии фосфора к механическому возбуждению и зависят от типа ФЭУ и режима его питания. Кроме ко­ эффициентов &i н k, применимость для анализа той или иной суспензии фосфора в твердом диэлектрике опреде­ ляют и такпе-нараметры, как активная длительность им­ пульса ta, длительность фронта £фР и спектральная об­ ласть излучения фосфора. Один из них (k, k{ и спектр излучения) определяют чувствительность; другие (/„ и Арр) — допустимые скорости выработки информации. Основные характеристики некоторых из исследованных фосфоров [29] приведены в табл. 2, в которой значения

ki и k получены по данным эксперимента согласно схеме, приведенной на рис. 32, с использованием ФЭУ-13 с на­ пряжением на аноде 1300 В. Для более чувствительных ФЭУ (ФЭУ-15, ФЭУ-51) и лучшем согласовании по спек­ тральной чувствительности эти величины, по-видимому, могут быть улучшены в пределах 1—2 порядков.

108