Устройство для определения концентрации пыли Советский патент 1987 года по МПК G01N15/02 

1.

Изобретение относится к измерител ной технике, предназначено для-измерения концентрации пыли и может быть использовано для контроля параметров окружающей среды, в электронной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых концентраций за -счет использования адаптивного режима подключения чувствительных элементов.

в задающий колебателъньй кон тур измерительного генератора 12. В задающий колебательньш контур измерительного генератора 13 включен пьезоэлектрический датчик 2, расположенный в другой камере газоионизирующе- го приспособления 1. Частота измерительного генератора 13 умножается в умножителе 19 частоты. Измерительный генератор 12 по частоте настроен так, что при отсутствии пыли между обкладками емкостного датчика 4 она равна частоте с выхода умножителя 19 частоты. При попадании пыли меняются параметры емкостного датчика и частота генератора 12, поэтому появляется сигнал на выходе преобразователя 17 частоты, представляющего собой формирователь разностной частоты На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит газоионизирую- 15 щее приспособление 1, в первой камере которого размещены пьезоэлектрический датчик 2 и первьш электрод 3 ионизатора, во второй камере установлен проточный емкостной датчик 4,.об- 20 частотный детектор, частота которого кладками которого являются внутренняя . пропорциональна диэлектрической про- поверхность в камере и внешняя по- ницаемости и, соответственно, конверхность цилиндра 5, установленного

х- ,, „ центрации пьши. На выходе частотного коаксиально в камере о. В этой камере также размещен второй электрод 7 ионизатора. Заслонка 8 установлена с возможностью поворота так, что она перекрывает одну или другую камеру газоионизирующего приспособления 1. У основания обоих камер установлен вентилятор с электродвигателем 9. Устройство также содержит высоковольт ные преобразователи 10 и 11 постоян- ного напряжения, измерительные генераторы 12 и 13, опорный генератор 14, 35 ,-

..„ 1 агируя на большое выходное напряжение

реле 15 управления заслонкой, частот25 дискриминатора 16 формируется напряжение, пропорциональное разности частот сигналов на входе и используемое для грубой оценки концентрации пьши и выбора камеры газоионизирующего приспособления 1. Если выходное напряжение дискриминатора 16 велико, что свидетельствует о большой запыленности, то измерения необходимо проводить камерой с емкостным датчиком, поэтому схема 20 управления, ре30

дискриминатора 16, воздействует на реле 15 управления заслонкой 8, последняя при эт-ом находится в положении в котором камера с емкостным датчиком 4 открыта, а камера с пьезоэлектрическим датчиком 2 закрыта. Одновременно схема 20 управления вьфабатыва- ет сигнал переключения мультиплексора 21 на передачу информации с выхода преобразовате ля 1.7 на вход частотомера 23. Если напряжение с выхода дискриминатора 16 ниже определенного уровня, что свидетельствует о низкой концентрации пьши, то схема 20 управления подает сигнал на заслонку 8 че-ньй дискриминатор 16, преобразовате- ли 17 и 18 частоты, умножитель 19 частоты, схему 20 управления работой устройства, мультиплексор 21, схему 22 формирования интервалов времени и частотомер.23.

Устройство работает следующим Образом.

Запыленная среда, концентрацию ПЫЛИ которой необходимо замерить, засасывается в газоионизирзпощее приспособление 1 с помощью вентилятора с электродвигателем 9. Поток запыленной среды попадает в левую камеру газоионизирующего приспособления 1 и распределяется между обкладками проточного емкостного коаксиального датчика 4, подключенного к внешнему источнику смещения. Наличие осевшей пыли между обкладками цилиндрического конденсатора емкостного датчика 4 изменяет диэлектрическую проницаемость емкостного датчика 4, который

0

в задающий колебателъньй кон тур измерительного генератора 12. В задающий колебательньш контур измерительного генератора 13 включен пьезоэлектрический датчик 2, расположенный в другой камере газоионизирующе- го приспособления 1. Частота измерительного генератора 13 умножается в умножителе 19 частоты. Измерительный генератор 12 по частоте настроен так, что при отсутствии пыли между обкладками емкостного датчика 4 она равна частоте с выхода умножителя 19 частоты. При попадании пыли меняются параметры емкостного датчика и частота генератора 12, поэтому появляется сигнал на выходе преобразователя 17 частоты, представляющего собой формирователь разностной частоты 50 частотный детектор, частота которого пропорциональна диэлектрической про- ницаемости и, соответственно, кон центрации пьши. На выходе частотного

35 ,-

25 дискриминатора 16 формируется напряжение, пропорциональное разности частот сигналов на входе и используемое для грубой оценки концентрации пьши и выбора камеры газоионизирующего приспособления 1. Если выходное напряжение дискриминатора 16 велико, что свидетельствует о большой запыленности, то измерения необходимо проводить камерой с емкостным датчиком, поэтому схема 20 управления, ре30

0

5

дискриминатора 16, воздействует на реле 15 управления заслонкой 8, последняя при эт-ом находится в положении, в котором камера с емкостным датчиком 4 открыта, а камера с пьезоэлектрическим датчиком 2 закрыта. Одновременно схема 20 управления вьфабатыва- ет сигнал переключения мультиплексора 21 на передачу информации с выхода преобразовате ля 1.7 на вход частотомера 23. Если напряжение с выхода дискриминатора 16 ниже определенного уровня, что свидетельствует о низкой концентрации пьши, то схема 20 управления подает сигнал на заслонку 8 че-рез реле 15,при этом заслонка 8 закрывает камеру с емкостным датчиком и открывает камеру с пьезоэлектри- ческим датчиком. При этом обеспечивается продув запыленной среды и осаждение частиц на пьезоэлектрический датчик 2. Из-за накопления частиц на датчике происходит изменение ре0

313

зонансной частоты колебательного контура измерительного генератора 13 В преобразователе 18 частоты происходит формирование разностной частоты опорного генератора 14 и измерительного генератора 13, При этом схема 20 управления формирует сигнал переключения мультиплексора на передачу информации с выхода преобразователя 18 частоты на частотомер 23,

Измерение концентрации пыли с пьезоэлектрическим датчиком 2 производится по изменению частоты измерительного генератора 14. Осаждение частиц пыли на пластину датчика стимулируется электродом 3 ионизатора, создающим ионизирующую зону, в которой частицы пыли приобретают заряд и осаждаются на пластины пьезоэлектрического датчика. Схема 20 управления формирует сигнал запуска схемы 22 формирования интервалов времени, в течение которого включается электродвигатель 9, обеспечивающий просасывание определенного объема воздуха. Одновременно схема 22 формирователя интервалов времени подает сигналы на высоковольтные преобразователи 10 и 11 постоянного напряжения.

Формула из -обретения

Устройство Д.ПЯ определения концентрации пьши, содержащее газоиони- зирующее приспособление, в первой цилиндрической камере которого установлен первый электрод ионизатора и пьезоэлектрический датчик, подключенный ко входу первого измерительного генератора, первый высоковольтный преобразователь постоянного напряжения, выход которого соединен с первым электродом ионизатора, второй измери- тельньш генератор, первый преобразог ватель частоты, первьй вход которого подключен к выходу первого измерительного генератора, двигатель с вентилятором для прокачки пылег;азового

64

потока и частотомер, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых концентраций за счет использования адаптивного режима подключения чувствительных элементов, газоионизирующее приспособление дополнительно снабжено второй цилиндрической камерой с размег щенными в ней вторым электродом ионизатора, подключенным к выходу второго высоковольтного преобразователя постоянного напряжения, и проточным емкостным датчиком, выход которого соединен с входом второго измерительного генератора, выход которого подключен к первым входам второго преобразователя частоты и частотного дискриминатора, второй вход частотного дискриминатора соединен с вторым

входом второго преобразователя частоты и выходом умножителя частоты, вход которого подключен к выходу первого измерительного генератора и первому входу первого преобразователя частоты, второй вход которого соединен с первым выходом опорного генератора, второй выход которого подключен к входу схемы формирования интервалов времени, выходы первого и второго преобразователей частоты соединены с первыми и вторыми входами мультиплексора, выход которого подключен к входу частотомера, при этом первая и вторая камеры имеют общий вход, снабженньй заслонкой для переключения пыле- газового потока, причем заслонка через устройство управления положением заслонки подключена к первому управляющему выходу блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, второй и третий управляющие выходы блока управления подключены соответственно к управляю1дим входам мультиплексора и схемы формирования интервалов времени, управляющие выходы которой соединены с управляющими вхо- дами высоковольтных преобразователей постоянного напряжения и двигателя.

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения концентрации пыли и может быть использсвако для контроля параметров окружающей среды. Цбпью изобретения является расширение диапазона измеряемых концентраций за счет использования адаптивного режима подключения чувствительных элементов. Устройство содержит двигатель с вентн-1ятором для прокачки пьши газового потока, газоионизирую- щее приспособление, в первой цилиндрической камере которого установлены первый электрод ионизатора и пьезо- злектрическнй датчик, пй ключенньй ко входу пйрвого измерительного генератора. 5о второй цилиндрической ка- KRpe ,ны электрод ионизатора, подключеиньй к выходу второго высоковольтного преобразователя постоянного напряжения, и проточный емкостной датчик, выход первого высоковольтного преобразователя постоянного напряжения соединен с первым злектродом ионизатора. Первьш вход пре- рбразователя частоты подключен к выходу первого измерительного генераора. Выход проточного емкостного датчика соединен со входом второго измерительного генератора, выход которого подключен к первым входам второго преобразователя частоты и частотного дискриминатора. Второй вход частотного дискриминатора соединен ч со вторым входом второго преобразователя частоты и выходом умножителя частоты. Вход умножителя частоты подключен к выходу первого измерительного генератора и первому входу первого преобразователя частоты второй вход которого соединен с первьм выходом опорного генератора. Второй вход опорного генератора подкл очр.я ко входу схемы формирования интервалов времени. Выходы первого и второго преобразоватапей частоты соединены с первыми и вторыми входами мультиплексора, выход которого подключен ко входу частотомера. Первая и вторая камеры имеют-общий вход, снабженный заслонкой. Заслонка через устройство управления положением подключена к первому управляющему выходу .блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора. Второй и третий управляющие выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам мультиплексора и схемы формирования интервалов времени. Управляющие выходы схемы формирования интервалов времени соединены с управляющими входами высоковольтных преобразователей постоянного напряжения и двигателя. 1 ил. « ( оо щ 00 Ю О)