Сравнение измерительных методов part 1

Неизвестные свойства «лазерников»

Предоставляемый в различнвх предложениях приборов, работающих с использованием лазерной дифракции (то есть т. наз. «лазерников»), «диапазон размеров исследуемых частиц», например 0,02 мкм – 2000 мкм, следует отличать от регулируемого измерительного диапазона прибора.
Кроме диапазона размеров исследуемых частиц существует довольно ограниченный измерительный диапазон прибора, то есть расстояние между минимальным и максимальным размером достижимым при одной установке оптико-электронной системы. Это есть определение так называемой динамики измерения.
Для её определения необходимо узнать параметры аналого-цифрового (А/Ц) преобразователя, который измеряет силу светового потока на фотодетекторе «лазерника».
Каждым освещённым фоточувствительным прибором вырыбатывается ток, который можно заменить на напряжение измеряемое А/Ц преобразователем.
А/Ц преобразователь является системой для измерения напряжения, обладающей определённым числом измерительных интервалов / каналов, соответствующих постепенному росту напряжения. Самый низкий интервал должен соответствовать освещению фотодетектора одной частицей, а самый высокий интервал освещению фотодетектора определённым максимальным числом частиц. Большего числа частиц А/Ц преобразователь уже не различает. Если в первом размерном классе А/Ц преобразователя «находится» одна частица, то в последнем, наиболее высоком должно «находиться» этих частиц лишь столько, сколько имеется классов А/Ц преобразователя. Это и есть разрешающая способность преобразователя при отдельном измерении.
Размер отдельной максимальной частицы яввляется очень ввжным, так как одна частица 2 мм эквивалентна 20003 или 8000000000 частиц размером в 1 мкм.
Если одна максимальная частица не будет измерена, то теряется смысл измерения всего множества частиц.
Если принять минимальный размер частицы, то следует задать вопрос, каков будет максимальный размер частицы при определённой установке оптики и измерительных возможностей А/Ц преобразователя.

Для частиц различных размеров мы можем написать уравнение описывющее и сравнивающее их объём:

после сокращений

 

Принимая во внимание среднюю суммарную разрешающую способность А/Ц преобразователя n = 100 000 и пересчитав по формуле D ≈ 50 d для различных измерительных диапазонов  прибора, мы получим:

для минимальных размеров:	d = 0,02 мкм	D = 1 мкм
для популярных размеров:	d = 1 мкм	D = 50 мкм
для максимальных размеров:	d = 40 мкм	D = 2000 мкм

 
Для числа частиц в множестве, которое во много раз больше разрешающей способности преобразжователя, происходит суммирование и усреднение результатов измерений. В  таком случае существование в множестве наибольших отдельных частиц исчезает, а измерительный диапазон прибора ещё больше сужается.
Почему это является возможным?
Потому, что каждая частица в методе лазерной дифракции представлена аналоговым сигналом и лишь сумма аналоговых сигналов преобразуется А/Ц преобразователем в цифровой сигнал, передаваемый компьютеру.
Сумма аналоговых сигналов есть в первую очередь сумма сил света на данном фотодетекторе, преобразованная на силу тока и затем преобразованная на напряжение, которое можно измерить А/Ц преобразователем.
Преобразований много – точности маловато, так как дополнительно это есть свет отражённый от частицы и если частица не является сферической, то результат измерения не всегда совпадает с действительным размером.
Результат измерения зависит ещё от оптических свойств частицы.
Теория Ми пригодна лишь для идеально сферических и прозрачных частиц. Если же частица имеет матовую поверхность, нерегулярную форму, то результат измерения при применении теории Ми обладает ещё меньшей точностью. Поэтому трудно сравнить результат ситового анализа с результатом полученным с использованием лазерной дифракции, а такое сравнение должно быль вполне очевидным.