Elsieve (Электронное сито)

ELSIEVE (Электронное сито)

Оптико-электронная симуляция измерений микрочастиц свыше 0,5 мкм по методу механических сит
РЕЗЮМЕ
Измерения с помощью механических сит, особенно частиц в микронном диапазоне, являются громоздкими и не очень точными.
Современная измерительная техника располагает различными оптическими методами измерения таких частиц. В одном из измерительных методов используется способ подсчёта и определния размеров частиц в параллельном пучке излучения. Это наиболее пригодный метод измерения зернистости, который может заменить измерения с помощью механических сит, симулируя их форму и обеспечивая результаты точно такие, как для сита. Эти результаты можно получить уже для 0,5 мкм, что достичь простым способом для механических является невозможным.  Не существуют ограничения в использовании этого метода для более крупных частиц во всём диапазоне применения механических сит.

Типичным прибором для измерения зернистости этим методом является анализатор IPS U представленный на сайте www.kamika.pl
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МЕТОДА
Среди применяемых в настоящее время оптико-электронных методов измерения зернистости, наиболее пригодным методом измерения микрочастиц может оказаться метод измерения в параллельном пучке излучения. В этом методе могут использоваться произвольные источники излучения, а измерительное пространство ограничено лишь конструкцией оптической системы. Размеры частиц являются такими же, как для микроскопических измерений.
Для дозирования зернистых материалов в этом методе используется главным образом воздух, но для материалов в форме суспензий можно использовать воду, либо водяные растворы, при измененной конструкции прибора.
Измерение в воздухе всяких сухих материалов упрощает подготовку и проведение измерений. Такие измерения можно применять для склеивающихся или увлажнённых материалов.
Как показывается на Рисунке 1 измерительный датчик простой и компактной конструкции состоит из источника излучения 1, который освещает оптическую систему А, формирующую параллельный пучёк света 2, ограниченный зазором в несколько сот мкм. Пучёк света 2 в пространстве, ограниченным оптической системой В, образует измерительное пространство. Оптическая система В фокусирует пучёк на фотодетекторе 3.

Когда в измерительном пространстве отсутвуют какие-либо частицы, то на выходе 4 предусилителя течёт постоянный ток, являющийся результатом освещения фотодиода.
Когда же в измерительном пространстве появляются частицы, размеры которых сравнимы с размером зазора или больше него, то вследствие рассеивания света происходит изменение напряжения на выходе 4 в форме импульса. Для субмикронных частиц явление рассеивания света модифицируется явлением дифракции. В измерительном пространстве, ввиду воздействия потока воздуха или воды, частица ориентируется однозначно и всегда продвигается своим наименьшим размером и наибольшим сечением вдоль направления движения.
Существует строгая зависимость между максимальным размером частицы и амплитудой электрического импульса на выходе 4, а также между минимальным размером частицы, определяемым шириной импульса. Измеренные и подсчитанные  импульсы позволяют однозначно, точно и с чёткой повторяемостью определить множество частиц в электрических единицах, то есть в каналах преобразователя, которые можно записать в памяти компьютера.
Записанное в памяти компьютера множество частиц, в виде статистического распределения количества и размеров, после пересчёта на объёмное распределение можно сравнить с действительными измерениями по методу механических сит.
Как представлено на рисунке 2 из указанного выше сравнения можно получить характеристику, которая будет ситовой калибровкой оптико-электронного измерительного прибора.

Калибровка отностися к определённому материалу, состоящему из типичных по форме, но отличающихся по размеру частиц. В случае частиц другой формы необходимо провести другую калибровку и создать библиотеку ситовых калибровок. Из библиотеки таких калибровок, записанных в компьютере, можно выбрать наиболее подходящую и пересчитать статистическое распределение записанное в электрических единицах на действительные размеры и получить точную симуляцию ситовых измерений.