Устройство для измерения дисперсного состава аэрозолей Советский патент 1988 года по МПК G01N15/02 

(21)4063758/24-25

(22)28.04.86

(46) 23.03.88. Бюл. № 11

(71)Ленинградский институт авиационного приборостроения

(72)Д.Г.Попов, Б.Ю.Кольцов, В.В.Румянцев и В.И.Турубаров

(53)539.215.4(088,8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 890156, кл. G 01 N 15/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 550560, кл. G 01 N 15/02, 1975.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЕЙ

(57)Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения параметров аэрозолей и может быть использовано при анализе окружающей среды, медицинской,электронной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения адаптивного режима измерения. Устройство содержит последовательно установленные в потоке

аэрозоля электроды коронного разряда, в зоне которых осуществляется зарядка аэрозольных частиц, электроды осаждения заряженных частиц и измерительный электрод, подключенный к электрометру. Для учета нестабильности исследуемого аэрозоля в устройство введены тактовый генератор, два ключевых элемента и регулируемый усилитель. На электродах осаждения от генератора экспоненциального напряжения попеременно подаются напряжение экспоненциальной формы и нулевое напряжение. При нулевом напряжении все заряженные частицы достигают измерительного электрода, а сигнал с последнего через коммутатор подается в блок памяти и запоминается. Этот сигнал управляет коэффициентом передачи регулируемого усилителя. Информационный сигнал с измерительного электрода подается через ключевой элемент на блок дифференцирования, с блока дифференцирования сигнал поступает на сумматор,а затем - на регистратор. 1 ил.

(Л

00

00

со

ел

ю

Изобретение относится к измери- тельной технике предназначено для определения параметров аэрозолей и может быть использовано при анализе окружающей среды, в медицинской, электронной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обес- печения адаптивного режима измерения

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит зарядную камеру s, включающую наружный 1 и внутрен- НИИ 2 электроды коронного разряда, внешний 3 и внутренний 4 электроды осаждения заряженных частиц, измерительный электрод 5, электрометр 6, блок 7 дифференцирования,сумматор 8, генератор 9 экспоненциального напряжения, регистратор 10, блок 11 памяти., усилитель 12с регулируемым усилением, коммутатор 13, первый 14 и второй 15 ключевые элементы и такто- вьш генератор 16.

Устройство работает следующим образом.

Поток аэрозоля пропускается через систему электродов по всему ее попе- речному сечению с постоянной скоростью. .В пространстве электродов 1 и 2 осуществляется коронный разряд. Частицы аэрозоля, проходя между этими электродами, приобретают заряд. К наружному электроду 3 осаждения заряженных частиц попеременно прикладываются напряжение экспоненциальной формы и нулевое напряжение, причём режим определяется состоянием первого ключевого элемента 14, кото- рьм управляет тактовый генератор 16,, вырабатывающий последовательност прямоугольных импульсов.

Заряд q частиц с диаметрами, меньшими предельного, которые выходят из потока под действием осаждают щего поля, равен

dQ

)

Вследствие того,что напряжение и на электродах осаждения является экспоненциальной функцией времени с

постоянной С , значение 5 изменяется во времени по закону

преА

Благодаря этому становится возможным измерение заряда q, равного

dQ

dt

и регистрация суммарного заряда всех частиц с размерами, меньшими предельного, как непрерывной функции „.. Благодаря измерению дифференциального заряда q погрешность из-за различия координат входа отдельных частиц в пространство электродов осаждения устраняется полностью,поэтому можно повы сить чувствительность измерения, пропуская через систему электродов поток аэрозоля,имеющий сечение, равное сечению, ограничиваемому наружным электродом.

0 5 0

5

0

5

Когда к наружному электроду 3 осаждения заряженных частиц прикладывается напряжение экспоненциальной формы, все заряженные частицы, диаметры которых превьш1ают значение

npeA.j определяемое напряженностью электрического поля между электродами 3 и 4, осаждаются на одном из этих электродов. Частицы, оставшиеся в потоке, поступают на измерительный электрод 5 и их заряд Q регистрируется электрометром 6. Для определения интегрального заряда q к измерительному электроду 5 подключен блок 7 дифференцирования через второй ключевой элемент 15, который дифференцирует заряд Q по времени и усиливает полученную величину в

о раз. Сигнал на выходе сумматора 8 пропорционален сумме зарядов Q и q, а следовательно, пропорционален количеству частиц, имеющих диаметры, меньшие S npeA .Этот сигнал непрерывно фиксируется регистратором 10.Одновременно на второй вход регистратора 10 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению напряжения генератора 9,что дает возможность поставить в соответствие каждому значению этого напряжения и, следовательно, каждому значению размера частиц величину их концентрации.

При подаче на наружный электрод 3 осаждения заряженных частиц нулевого напряжения все заряженные частицы достигают измерительного элек- трода 5, их заряд измеряется электрометром 6, подается на блок 11 памяти через коммутатор 13 и управляет коэффициентом передачи усилителя 12 обратно пропорционально величине концентрации аэрозоля на входе устройства. Сигнал, поступающий на вход блока 7 дифференцирования в это время блокируется вторым ключевым элементом 15, который управляется тактовым генератором 16. Частота следования импульсов f. вырабатываемых тактовым генератором 16, выбирается, исходя из частоты изменения концентрации аэрозоля на входе устройства f из условия fy f.

г

Формула изобретения

Устройство для измерения дисперсного состава аэрозолей, содержащее последовательно установленные- зарядную камеру, соосно расположенные внутренний и внешний электроды осаждения заряженных частиц и измерительный электрод, подключенный к входу электрометра, блок дифференцирования, выход которого соединен с первым

входом сумматора, выход сумматора подключен к входу регистратора, управляющий вход которого соединен с внешним электродом осаждения заряженных частиц, а также генератор экспоненциального напряжения, отличающееся тем,что,с целью повышения точности измерения за счет обеспечения адаптивного режима измерения, оно дополнительно снабжено тактовым генератором, первым и вторым ключевыми элементами, коммутатором, блоком памяти и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, причем генератор экспоненциального напряжения через первый ключевой элемент соединен с внешним электродом осаждения заряженных частиц, измерительный электрод через второй ключевой элемент соединен с входом блока дифференцирования, выход электрометра подключен к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, через коммутатор,второй выход которого через блок памяти подключен к регулирующему входу усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, при этом выход тактового генератора подключен к управляющим входам первого и второго ключевых элементов и коммутатора.

I

XyWyvTZ