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

монодисперсные порошки практически отсутствуют. Од­ нако ряд данных по сопоставлению результатов микро­ скопического анализа и анализа амплитудных распреде­ лений показывает, что эта зависимость близка к квад­ ратной, т. е.

На рис. 46 приведены результаты анализа карбони­ льного никеля, частицы которого близки к сферической форме.

Дадим общую .оценку метода микроискры. Прежде всего следует отметить, что, как показали соответствую-

= 3 _

щне исследования, принцип оптической развязки дейст­ вительно позволил значительно повысить чувствитель­ ность анализа. Что касается разрешающей способности, то ограничивающим фактором является разброс чувстви­ тельности при механическом возбуждении фосфора, обус­ ловленный неоднородностью структуры самой суспензии. Возможны различные варианты, реализации метода, из которых, по-видимому наиболее интересен вариант с вращающимсялюминофором. Этот вариант не создает принципиальных трудностей в обеспечении порогового значения регистрируемых размеров, величина которых составляет доли микрометра. Этот метод представляет интерес, несмотря на то, что существенным недостатком является выдача информации по цепочке: заряд — энер­ гия —интенсивность световой вспышки •— амплитуда им­ пульса на выходе ФЭУ. Интенсивность световой вспышки

125

является наиболее узким участком, так как энергия по­ ля собственно частицы может изменяться по различным причинам, что еще существеннее, параметры вспышки при микроискре зависят от ряда факторов, трудно под­ дающихся учету. Что касается чувствительности, то тео­ ретически она ограничивается критическим значением напряженности электрического поля для твердых тел и должна быть оценена значением порядка нескольких микрометров. Все это позволяет утверждать, что если кондуктометрический метод является оптимальным для случая, когда для анализируемой системы характерно образование суспензий в электролитах, то и метод с оп­ тической развязкой следует рассматривать как наиболее прогрессивный для случаев, когда для полидиепереной системы характерно сухое состояние. Кроме того, оптиче­ ское преобразование с помощью механического возбуж­ дения суспензии фосфора реализуется для температур­ ных условий, отличных от нормальной, и это нельзя не учитывать для целого ряда производств.

1. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АМПЛИТУД ИМПУЛЬСОВ

Нелинейная функциональная зависимость размера час­ тицы и амплитуды импульса для любого из рассмотрен­ ных принципов преобразования существенно усложняют задачу анализа амплитуд, т.е. завершающую стадию анализа дисперсности. Неоднократно отмечалось, что диапазон размеров частиц в полидисперсной системе обычно составляет 10—102 и .более, а это приводит к то­ му, что диапазон сигналов на выходе датчика может до­ стигать значений 103—107. Следовательно, обеспечить требуемую разрешающую способность по размерам — задача действительно сложная, особенно при учете дина­ мических диапазонов амплитудных анализаторов. В свя­ зи с этим возникает необходимость согласования дииа-

126

мических диапазонов анализируемых импульсных сигна­ лов, и диапазонов анализаторов амплитуд импульсов.

Очевидно, функциональное преобразование сигналов, снимаемых с датчика, по закону, обратному закону за­ висимости амплитуды импульса и размера частицы, раз­ решит задачу согласования их диапазона. Это преобра­ зование должно осуществляться одновременно с усиле­ нием. Аналогичные задачи встречаются во многих облас-

Напрятенив смещения

Рис. 47. Блок-схема электроннолучевого функционального преобразователя

тях техники и все они сводятся к выбору метода подбора соответствующей аппроксимирующей функции. При этом различают аппроксимацию в интервале функции, близ­ кой к расчетной; кусочно-линейную аппроксимацию, ку­ сочно-нелинейную аппроксимацию.

К группе устройств, основанных на первом виде ап­ проксимации, могут быть отнесены электроннолучевые функциональные преобразователи [22].

Блок-схема такого устройства приведена на рис. 47. Оно представляет собой систему замкнутого типа с от­ рицательной обратной связью. Устройство работает на принципе следящей системы. При изменении входного напряжения (напряжение отклонения по горизонтали) световое пятно смещается по экрану в направлении оси х. Но в результате действия цепи обратной связи удер­ живается несколько ниже края специально изготовлен­ ной функциональной маски. Контур обратной связи со-

127

стоит из электронно-лучевой трубки, фотоумножителя и УПТ вертикального отклонения. В результате выходное напряжение (напряжение отклонения по вертикали) из­ меняется как функция аргумента х.

В электроннолучевом функциональном преобразова­ теле разомкнутого типа горизонтальное отклонение луча также осуществляется входным напряжением, но одно­ временно под действием линейной пилообразной разверт­ ки выполняется сканирование лучом по вертикали. При этом луч пересекает границу между прозрачной и не­ прозрачной частями функциональной маски с частотой до 50 кГц. В результате каждому значению входного на­ пряжения соответствует ток ФЭУ, представляющий со­

последовательность широтиомодулнроваииых прямо­ угольных импульсов поступает на фильтр для выделения напряжения заданной функциональной зависимости.

Схема сканирующего типа менее критична к неста­ бильности характеристик экрана и ФЭУ, изменениям раз­ мера пятна и чувствительности усилителя вертикального отклонения, по имеет более узкую полосу пропускания, составляющую примерно 1 кГц, в то время как в преды­ дущей схеме полоса достигла 100 кГц.

Электроннолучевые функциональные преобразовате­ ли допускают удобную и быструю смену воспроизводи­ мой зависимости при наличии запасных функциональных масок. Как недостаток таких преобразователей, следует отметить ограниченный диапазон функциональной зави­ симости, который может быть получен при использова­ нии отдельного функционального преобразователя.

Вторым вариантом данной группы устройств является лампа с формирующими электродами внутри электрова­ куумного устройства [55]. Схема расположения электро­ дов подобного устройства приведена на рис. 48. Ленточ­ ный луч, формируемый электронным прожектором 1, на своем пути между отклоняющими электродами 2 коллек­ тором 4 проходит через отверстия в формирующем элект­ роде (маске) 3. При отклонении луча ток, приходящий на коллектор 4, изменяется по закону, определяемому формой отверстий в маске.

В сравнении с электроннолучевыми функциональны­ ми преобразователями лампы с формирующими электро­ дами обладает более широкой полосой пропускания —

128

до 100 МГц и более, и обеспечивают широкий динамиче­ ский диапазон. Однако в этом случае нельзя оперативно менять вид функциональной зависимости или осущест­ влять подстройку. Изготовление таких ламп требует спе­ циального производства, обеспечивающего высокую ме­ ханическую точность монтажа при большой конструкци-

Рис. 48. Схема лампы с формирующими электродами:

типовых деталей.

К этой группе устройств можно также отнести устрой­ ства с функциональными характеристиками, основанны­ ми на использовании свойств вторичной электронной эмиссии менять свое значение при изменении угла паде­ ния первичных электронов [54], с характеристиками об­ ращенных ламп [34], устройства, использующие много­ кратное управление в многосеточиых лампах, а также специальные режимы питания [4]. Однако использование этих принципов в функциональных преобразователях приводит к невысоким точностям воспроизведения функ­ циональных зависимостей с ограниченными динамичес­ кими диапазонами.

Ко второй группе следует отнести кусочно-линейные диодные функциональные преобразователи [22, 35]. По­ лучение функциональных характеристик с помощью ку­ сочно-линейной аппроксимации основано на том, что не­ прерывная функция заменяется участками ломаной линии.

Один из вариантов принципальной электрической схе­ мы преобразователя с низкоомной пороговой цепочкой

для воспроизведения монотонной функции с положитель­ ной убывающей производной изображен на рис. 49, а со­ ответствующая ему функция передачи показана на

рис. 50. Пороговая цепочка /-=S/-.,, сопротивления кото-

Рис. 50. Функция передачи диодного преобразователя

рой удовлетворяют условию r s < # s , получает питание от стабилизированного источника напряжения постоян­ ного тока и образует потенциальные пороги £ / n s ( s = l , 2, ... п), запирающие диоды Д8.

Выходное напряжение Ux снимается с постоянного

130

сопротивления нагрузки AV Коммутация делителя на­ пряжения RiRs со ступенчатым коэффициентом передачи осуществляется диодами Д3, управляемыми со стороны выходного напряжения Ux.

При этом дифференциальный коэффициент передачи такого делителя на /-том участке будет определяться вы­ ражением

статочно точную аппроксимацию при воспроизведении широкого класса функциональных зависимостей. Однако - этому методу присущи такие недостатки, как скачки и колебания первой производной выходного напряжения при напряжениях, соответствующих переходу от одного линейного участка к другому и невысокая точность вос­ произведения кривых с большой крутизной.

Устройство ограничения отличается от предыдущего по существу лишь схемой, а принцип аппроксимации у них один. Здесь число отрезков аппроксимации опреде­ ляется числом каскадов усилителя, достигающих насы­ щения [8].

Третью группу устройств, которую можно рассматри­ вать до некоторой степени как комбинацию двух преды­ дущих, составляют устройства, в которых использованы кусочно-нелинейные диодные функциональные преобра­ зователи.

В этих устройствах использованы нелинейности вольтамперных характеристик • вентилей и дополнительно