Способ определения размера движущихся заряженных металлических частиц Советский патент 1987 года по МПК G01N15/00 

112

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения диснерсного состава аэрозолей и может быть использовано в порошковой металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния естественного заряда частиц и неоднородности электрического поля.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - временные диаграммы сигнала на чувствительном элементе зонда.

Устройство содержит зонд с чувствительным элементом 1 и заземленным сигнальным экраном 2, установленным от чувствительного элемента 1 на расстоянии h, конденсатор 3, резистор 4, к которым подключается, например, запоминающий осциллограф (не показан). Анализируемые частицы 5 направляются перпендикулярно поверхностям чувствительного элемента 1 и экрана 2. Когда частица находится вне промежутка между экраном и чувствительным элементом, сигнал с зонда близок к нулю. При движении частицы с постоянной скоростью внутри этого промежутка сигнал ч линейно растет от нуля до некоторого значения, равного, примерно, 1-d/h от максимального значения a q/C, где d - диаметр частицы, q - заряд частицы, С - емкость конденсатора, h - зазор между чувствительным элементом и экраном.

Время нарастания сигнала t h/v. Постоянная времени разряда через RC-цепь (где R - сопротивление, С - емкость) составляет t RC, условие, накладываемое на измерительную цепь и скорость частицы, чтобы не происходило искажение сигнала 4(t), состоит в выполнении требования tjj/l h/vR C 1. Для наделсной регистрации быстропротекающих процес сов при касании запоминающий осциллограф должен иметь полосу пропускания больше 1 МГц.

Б момент касания, за время 10 с, потенциал частицы и чувствительного элемента сравниваются и в это время происходит резкое увеличение 4(t) до максимального знэ.чения

2

После достижения максимального значения потени;иала 4(t) уменьшается по экспонени;иальному закону с постоянной времени с .

Таким образом,, отношение амплитуды быстропротекгиощей составляющей сигнала g. к максимальной амплитуде сигнала - представляет собой величину, равную отношению размера части1т,ы d к длине зазора h. Это отношение не зависит от величины начального заряда на частице и позволяет определить размер каждой отдельной частицы (d ,.

Пример. Для экспериментальной проверки частицы из никеля диаметром от 1-0 до 2 1 О см формы близкой к сферической ускоряются потоком воздуха до v 20 м/с и заряжаются

индукционным способом в положительном или отрицательном поле напряженностью Е х 1 -10 В/см. При этом час

тицы получают заряд, равный q ioiEd К (0,25-1) (d ;1), где d - коэффициент пропорциональности и максимальный сигнал составляет величину Ч- ;i(l-4) 10 , так

М Q КС.. fj

как емкость зонда С 25-10 Ф.

Сопротивление R 10 Ом, поэтому L 2,5-10Как видно из ос

40

45

50

циллограмм (фиг.2) характерное время

,-5

нарастания сигнала t 5i 5 10 с„ поэтому условие t, /T:i2 обеспечивает слабое искажение -Kt) .

35 Размер частиц в приведенном на фиг.2 эксперименте определяется двумя способами: по максимальной амплитуде макс и известной величине поля Е ( lO fT cTiTH по отношению высокоча.стотной амплитуды ifg к максимальней амплитуде и величине h 0,1 см

Приведенные на фиг.2 сигналы положительной и отрицательной полярности бьши рассмотрены как статистические выборки объема . В результате статистической обработки были получены средние значения d и средне- квадратические отклонения S для диаметра частиц, подсчитанные обоими способами, бьши определены

55 d, ,45-10 см; Sd, 3, d 1 ,53 10 см; .

Удовлетворительное совпадение результатов подтверждает высокую точность предлагаемого способа измерения размера металлических частиц.

Формула изобретения

Способ определения размера движущихся заряженных металлических частиц, заключающийся в том, что анализируемые частицы заряжают индукцион- но в электрическом поле, регистрируют величину заряда частиц экранированным электростатическим зондом и измеряют максимальную амплитуду сигнала ,, в результате касания частицы чувствительного элемента зонда, отличающийся тем.

что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния естественного заряда частиц и неразнородности электрического поля, зазор между чувствительным элементом зонда и его заземленным экраном h устанавливают равным значению, лежащему в диапазоне h (2-20)d, где d - диаметр анализируемых частиц, регистрируют амплитуду сигнала Чд- быстро протекающего процесса обмена при касании частицей чувствительного элемента зонда, а относительный размер частицы d/h определяют как отношение Ч г- /ч

о то. (ел

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для дисперсного анализа аэрозолей и может быть использовано в порошковой металлургии, машиностроении и других отраслях промьполенности. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния естественного заряда частиц и неоднородности электрического поля. Сущность способа заключается в регистрации максимальной амплитуды сигнала экранированного электростатического зонда при взаимодействии с ним заряженных металлических частиц. Зазор h между чувствительным элементом зонда и его заземленным экраном устанавливают соразмерным диаметру частиц h K(2-20)d, где d - диаметр частиц, и определяют относительный в момент касания частицы зонда размер частицы d/h как отношение быст- ропротекаюш;ей составляюш,ей к максимальной .амплитуде сигнала. 2 ил. S (Л IND «

У

ф//./

го..;« :

viKv JJBSr: : ..-

..:-;::;:;;7.;;:;: ,:;:;- ;;.-/ :.-..-,. , -. ; ,-; - .- .v ..,- .;;-.. V .-. ,.. :Л .:;. ;-:;- ..; : ..., -: -,(.; ,- .- . ;... /.... .. -: . V- . /,. I-Pfia4a3fc V } til . -лли , . .V

г, MKc

Составитель Д.Громов Редактор Г.Волкова Техред И.Попович Корректор в.Бутяга

Заказ 224/41 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4