Устройство для измерения концентрации пыли Советский патент 1990 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области измерительной технике, предназначено для контроля запыленности воздуха и может быть использовано в электронной и других отраслях промьшшенности.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета по заданному алгоритму температуры и влажности.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит газои онизи- РУющее приспособление 1 с воздуховодом 2 и электродом 3 ионизатора, первый 4, второй 5 и третий 6 чувствительные элементы, выполненные в виде пьезоэлементов, вентилятор с электродвигателем 7, высоковольтный преобразователь 8, первый 9, второй 10 и

третий 11 измерительные генераторы, блок 12 управления со схемой формирования интервалов времени, первьй t3, второй 14 и третий 15 элементы И первый 16, второй 17 и третий 18 счетчики, первый 19, второй 20 элементы кодирования, первьй 21, второй 22 и третий 23 сумматоры измеритель ньк каналов, первый сумматор 24, третий элемент 25 кодирования, первьй 26, второй 27, третий 28, четвертый 29 и пятый 30 регистры памяти, второй сумматор 31, дешифратор 32 и блок 33 индикации.

Чувствитапьные элементы вместе с измерительными генераторами, элементами И, счетчиками и сумматорами образуют три измеритальных канала.

СП

00 00

3 159 Устройство работает следующге образом, .

После подачй напряжения питания на устройство чу зствитбшьные элементы 4- 6, вклЬчеиные в частотно-заг- дающие цепи измерительных генераторов 9 - 11 соответственно, задают частоты генерируемых генераторами сигналов. Спустя некоторое ёаданиое время (не .меньше чем время 6 усреднения замера) на третьем выходе блока 12 управления появляется сигнал, разрешающий прохождение импульсов от генераторов 9-11 через элементы И 13 г- 15 на счетчики 16 - 18, и сигнал записи информации на счетчики 16 - 18, поступающий с четвертого выхода блока, 12 управления. Чувствительный элемент 6 подвергается воздейст- ВИЮ только температуры, количество импульсов в счетчике 18 после истечения времени

/-I

к.

f .,

т 0 ; f т , где f - собственная частота чувстви

тельного элемента S - теъшературньй коэффициент

изменения частоты; JT - изменение температуры окружающей среды.

Код К с выхода счетчика 18 поступает на.один из входов сумматора 23 третьего канала. На другой его вход подается константа К. Jcли К подобрана так, что К, + 1, то сумматор 23 третьего канала выполняет суммирование в дополнительном коде и на его выходе появляется код, являющийся эквивалентом температуры:

йК. К,. + К, ,

Влагочувствительньй элемент 5 выполнен в виде пьезоэлектрической пластины, покрытой сорбентом, и имеет прямой контакт с окружающей средой, тем самым подвергается воздействию и температуры на частоту резонатора. После истечения времени усреднения на вькоде счетчиКа 17 появляется код

К,

(f«

ч 5

v

де Лfт-,,г тУТ

Sg - коэффициент чувствительности

по влажности;

/1В - изменение влажности окружающей среды;

1

S.. - интегральный коэффициент

чувствительности.

Второй член этого выражения является функцией температуры и может быть вычислен с помощью элемента 20 кодирования, выполненного, например, в виде постоянной репрограммируемой памяти. Входным кодом элемента 20 является температура, а. выходное слово элемента 20 имеет вид

(f.

+ S-.;. 4Т)

) D

+ 1.

Коды с выходом счетчика 17 и элемента 20 поступают на сумматор 22 второго канала, на его выходе имеет место код, являющийся эквивалентом влажности при данной температуре:

-DSg/JB + -;(„ + ) + f

(f

ЗВ.

06 + 5т,) + 1 fS

Чувствительньй элемент 4 выполняет колебание с частотой

fn 0- ,п + в,п

50

Частота датчика запыленности является функцией осажденной массы пыли, температуры и влажности из-за влияния на частоту датчика всех этих па- 0 раметров.

После :истечения: времени усреднения в счетчике 16 окажется код

(fo лл+Пп- 4 Лп - 5 где /)f С„-ЛМ; г,п , 6.(1 , С .. - коэЛбициент чувствительности

(Л . -

по массе;

йМ - изменение массы пыли;

S - усредненный коэффициент чувствительности по температуре;

0

45

S - усредненный коэффициент

чувствительности по влажности.

После подстановки получают код на выходе счетчика 16 и первом входе сумматора 21

к„ -е +с Sg -f c(f, + ).

Вьфажение t)(f(, + S ) является функцией температуры и может бьи-ь задано табличным способом на репро- граммируем.ой постоянной памяти, реализованной в элементе 19 кодирова- Ьния. В нем реализуется функция

p7f + S-./IT) + 1, и она же присутстО Т|П«

вует на втором входе сумматора zl

первого канала, код на его выходе пропорционален

. ЛВ.

8п

В элементе 25 кодирования таблич- ным способом реализована функция DSj, ЗВ + 1 от аргумента 4 В. Входные слова первого сумматора 24 на обоих его входах, соответственно; ,n4B + 1.

Тогда выходное слово этого сумматора +

3S,

пЛВ н-1

РС., гЗИ.

-М-- в,П 8,0 - M

На шестом выходе блока 12 управления вырабатывается стробирующий импульс записи выходных слов сумматоров 23 - 24 в регисторы 30, 29 и 27 памяти соответственно.

Затем блок 12 управления вырабатывает на своем первом выходе сигнал вкл}очения электродвигателя 7 с вентилятором и на втором выходе - сигнал включения высоковольтного преобразователя 8.

Под действием вентилятора электродвигателя 7 запьтенньй воздух проходит по воздуховоду 2, частицы пыли заряжаются в ионизирующей камере электродом 3, осаждаются на поверхность чувствительного элемента 4 и изменяют частоту его колебаний {из-за изменения резонансной частоты, имеющего место благодаря измененной массе резонатора).

Измерение частоты происходит аналогично, как и при измерении до осаждения пыли, только выходной код сумматора 24 пропорционален , Сам, - изменение массы пыли в рабочем режиме) и записывается в регистр 28 памяти по сигналу, выработанному на седьмом выходе блока 12 управления. Далее на выходе сумматора 31

формируется код

1)С„лМ - (М, ).

После этого на пятом выходе блока 12 управления вырабатывается импульс записи кода С(й11 , - d М ) регистр 26 памяти.

Информационные коды о запьшеннос- ти, влажности и температуре через дешифратор 32 инфицируются на табло блока 33 индикации.

Формула изобретения Устройство для измерения концентрации пыли, содержащее газоионизи- .

10

15

20

25

рующее приспособление, в камере которого установлены электрод ионизатора, первьй чувствительный элемент, выполненный в виде пьезоэлектрическо-, го датчика и подключенный к входу первого измерительного генератора, высоковольтный преобразователь постоянного напряжения, выход которого соединен,с электродом ионизатора, второй чувствительный элемент, подключенный к второму измерительному генератору, двига : ель с вентилятором для прокачки пьшегазового потока, блок управления, первый и второй выхода которого соединены с управляющими входами соответственно, двигателя и высоковольтного преобразователя постоянного напряжения, и блок нидикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета по заданному алгоритму температуры и влажности, устройство дополнительно содержит третий чувствительный элемент, подключенный к третьему измерительному генератору и выполненный с возможностью защиты от воздействия влаги, три измерительных канала, каждый из которых состоит из 30 последовательно соединенных чувствительного элемента, измерительного генератора, элемента И, счетчика и сумматора, причем вторые входы элемента И и счетчика в каждом канале подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления, первьп и второй сумматоры, первый, второй и третий элементы кодирования, первый, второй, третий, четвертьй И д пятый регистры памяти и дешифратор, при этом, первьй вход первого сумматора подключен к выходу третьего элемента кодирования, вход которого соединен с выходом сумматора второго из- j мерительного канала и входом четвертого регистра памяти, выход сумматора третьего измерительного канала подключен к входам пятого регистра памяти, а также первого и второго элементов кодирования, выходы которых подключены соответственно к вторым входам суммматоров первого и второго измерительных каналов, а второй вход сумматора третьего измерительного канала выполнен с возможность подключения внешнего кода, выход первого сумматора соединен с входами второго и третьего регистров памяти, выходы которых подключены к выходам вто35

0

5

рого cjnsfMaTopa, выход второго сумма- тора соединен с входом первого регистра памяти, выход которого подключен к первому входу дешифратора, второй и третий входы дешифратора . соединены с вьпсодами соответственно четвертого и пятого регистров памяти, общий выход д ешифратора подключен к блоку индикации, управляющий вход

а- и,

1594381 8

первого регистра памяти соединен с пятым выходом блока управления, шестой и седьмой выходы которого подключены к соответствующим управляющим входами второго, третьего, четвертого и пятого регистров памяти, при этом, второй -И третий чувствительные элементы выполнены в виде пьезоэлектрических датчиков.

10

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля запыленности воздуха и может быть использовано в электронной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета по заданному алгоритму температуры и влажности. Устройство содержит газоионизирующее приспособление с воздуховодом и электродом ионизатора, высоковольтным преобразователем и вентилятором с электродвигателем, три чувствительных элемента в виде пьезоэлектрических датчиков, три измерительных канал, каждый из которых состоит из последовательно соединенных измерительного генератора, элемента И, счетчика и сумматора, три элемента кодирования, два сумматора, пять регистров памяти, дешифратор, блок управления со схемой формирования интервалов времени и блок индикации. 1 ил.