Счетчик атмосферных ионов Советский патент 1993 года по МПК G01W1/16 

Изобретение относится к области метеорологических измерений и может быть использовано при исследовании электричества атмосферы,

Известен счетчик атмосферных ионов, содержащий измерительные конденсаторы, электрометр, устройство электрической защиты, блок управления и питания,

Недостатком этого устройства является снижение точности измерений при работе в условиях низких температур и повышенной влажности атмосферного воздуха вследствие оседания на внутренней обкладке измерительного конденсатора гидрометеоров (изморозь, иней, и др.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является счетчик атмосферных ионов и электроаэрозолей, содержащий динамический электрометр, измерительный конденсатор, внутренняя обкладка которого соединена со входом электрометра, воздушный тракт и блок питания, которые за исключением воздушного тракта, окружены герметичным кожухом, снабженным устройством для автоматического поддержания внутри него необходимой температуры.

Недостатком рассмотренного устройства является снижение точности измерений при работе в условиях низких температур и повышенной влажности атмосферного воздуха, т.к. оседание гидрометеоров (изморозь, иней и др.) на внутренней обкладке измерительного конденсатора приводит к искажению результатов измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений при работе в уелоО

ел N о

N5

виях низких температур и повышенной влажности атмосферного воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом счетчике атмосферных ионов, содержащем электрометр, блок питания и измерительный конденсатор с внешней обкладкой и внутренней обкладкой, образующей полость и соединенной со входом электрометра, введены нагревательный элемент с первым и вторым выводами и первый терморезистор, расположенные в полости внутренней обкладки измерительного конденсатора, второй терморезистор, расположенный на внешней обкладке измерительного конденсатора, транзисторный ключ, компаратор, два постоянных резистора и потенциометр, при этом нагревательный элемент первым и вторым выводами соединен соответственно с блоком питания и коллектором транзисторного ключа, змиттер которого заземлен, а база подключена к выходу компаратора, входы которого включены в диагональ моста, образованного двумя постоянными резисторами, потенциометром, первым и вторым терморезисторами.

Вышеуказанное размещение элементов заявляемого счетчика атмосферных ионов с соответствующими связями между ними обеспечивает поддержание температуры поверхности внутренней обкладки измерительного конденсатора выше температуры атмосферного воздуха, что препятствует осаждению гидрометеоров на внутренней обкладке, а следовательно, повышается точность результатов измерения.

Отличительные признаки предлагаемого устройства, а именно: нагревательный элемент, терморезисторы, транзисторный ключ, компаратор, резисторы, потенциометр - порознь известны в технике. Однако при вышеназванном взаимодействии этих элементов, связи между ними и их взаимное расположение придают устройству в целом новое свойство: повышается точность измерений при низких температурах и повышенной влажности атмосферного воздуха. Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

На чертеже показана структурная схема счетчика атмосферных ионов: 1 - внутренняя обкладка измерительного конденсатора, 2 - внешняя обкладка измерительного конденсатора, 3 - нагревательный элемент, 4,5- терморезисторы, 6 - блок управления, 7 - электромотор, 8 - блок питания, 9, 10 - резисторы, 11 - потенциометр, 12 - компаратор, 13 -транзисторный ключ.

Счетчик атмосферных ионов содержит измерительный конденсатор, имеющий внутреннюю цилиндрическую обкладку 1, коаксиально расположенную по отношению

к внешней цилиндрической обкладке 2. Внутренняя обкладка 1 соединена со входом электрометра 7, а внешняя обкладка 2 соединена с блоком питания 8, который также соединен с электрометром 7 и блоком

управления 6. В полости внутренней обкладки 1 расположены нагревательный элемент 3 и терморезистор 4, а на внешней обкладке 2 расположен терморезистор 5, которые совместно с блоком управления 6

5 составляют устройство терморегулирования. Терморезисторы 4 и 5 совместно с резисторами 9 и 10 и потенциометром 11 образуют измерительный мост, подключенный к блоку питания 8. Нагревательный эле0 мент 3 соединен одним выводом с блоком питания 8, а вторым выводом - с коллектором транзисторного ключа 18, эмиттер которого заземлен, а база подключена к выходу компаратора 12, Входы компаратора 12 под5 ключены в диагональ измерительного моста.

Электрометр 7 представляет собой, например, серийно выпускаемый электрометрический усилитель типа У5-11. Блок

0 питания 8 вырабатывает напряжения, необходимые для работы всех узлов счетчика и выполнен, например, на базе стабилизаторов компенсационного типа. Нагревательный элемент 3 может быть выполнен в виде

5 спирали, намотанной на керамический стержень. Терморезисторы 4 и 5 использованы типа ММТ-1. В качестве компаратора 12 может быть использована микросхема К554САЗ, транзистора 13 - транзистор КТ

0 972 Б, резисторов 9 и 10 - резисторы типа МЛТ - 0,125, потенциометра 11 - потенциометр типа СПЗ-6.

Счетчик атмосферных ионов работает следующим образом.

5 при прохождении воздушного потока через измерительный конденсатор, ионы, содержащиеся в воздухе, осаждаются по внутренней обкладке 1. Во входной цепи электрометра 7 возникает ток, сила которо0 го пропорциональна концентрации аэроионов.

При уменьшении температуры окружающего воздуха уменьшается сопротивление терморезистора 5, повышается потенциал

5 неинвертирующего входа компаратора 12. Компаратор 12 срабатывает, подключая нагревательный элемент 3 к блоку питания 8. Внутренняя обкладка 1 измерительного конденсатора нагревается до тех пор, пока сопротивление терморезистора 4 не будет

превышать сопротивление терморезистора 5 на величину уставки, заданную потенциометром 11.

Таким образом, температура внутренней обкладки 1 будет поддерживаться на (2 -3)°С выше температуры окружающего Воздух 3, что исключает оседание гидрометеоров на ее поверхности.

Предлагаемый счетчик атмосферных ионов позволяет, по сравнению с прототи

пом. повысить точность измерений при низких температурах и повышенной влажности атмосферного воздуха за счет управляемого нагрева внутреннего электрода измерительного конденсатора, обеспечивающего исключение погрешности измерений, вызванной оседанием гидрометеоров на внут- ренней обкладке измерительного конденсатора, что имеет место в устройстве-прототипе.

Применение: изобретение относится к метеорологическим измерениям и может быть использовано при исследовании электричества атмосферы. Сущность изобретения: счетчик содержит электрометр, блок питания и измерительный конденсатор, внутренняя обкладка которого соединена со входом электрометра. Дополнительно в полости внутренней обкладки измерительного конденсатора расположен нагревательный элемент, соединенный одним выводом с блоком питания, а вторым выводом с коллектором транзисторного ключа, эмиттер которого заземлен, а база подключена к выходу компаратора, входы которого включены в диагональ моста, образованного двумя постоянными резисторами и потенциометром, а также первым терморезистором, установленным в полости внутренней обкладки, и вторым терморезистором, расположенным на внешней обкладке измерительного конденсатора. 1 ил.

Формула изобретения

Счетчик атмосферных ионов, содержащий электрометр, блок питания и измерительный конденсатор с внешней обкладкой и внутренней обкладкой, образующей полость и соединенной с входом электрометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при работе в условиях низких температур и повышенной влажности, в него введены нагревательный элементе первым и вторым выводами и первый терморезистор, расположенные в полости внутренней обкладки измерительного конI

денсатора, второй терморезистор, расположенный на внешней обкладке измерительного конденсатора, транзисторный ключ, компаратор, два постоянных резистора и потенциометр, при этом нагревательный элемент первым и вторым выводами соединен соответственно с блоком питания и коллектором транзисторного ключа, эмиттер которого заземлен, а база подключена к выходу компаратора, входы которого включены в диагональ моста, образованного двумя постоянными резисторами, потенциометром, первым и вторым терморезисторами.

34