Устройство для измерения зарядов частиц порошков Советский патент 1993 года по МПК G01R29/24 

ния заряда частиц порошков, содержащее корпус 1, осадительные электроды 2, на которых крепятся предметные стекла 3, дополнительно содержит узел формирования плоских световых горизонтальных полей, многократно пересекающих объем измерительной камеры, и ряд фотоприемников 7, фиксирующих пролет осаждаемых частиц через световые поля. 1 ил.

Использование: изобретение относитсл к испытательной технике и может быть использовано для измерения электризации частиц в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: повышение чувствительности и автоматизации измерений зарядов отдельных частиц порошков методом, основанным на измерении координаты оседания частиц в электрическом поле, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измере

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для измерения электрических свойств порошков. Может быть использовано в химической и пищевой промышленности, а также в технологии строительных материалов для измерения электризации частиц порошков в технологических процессах.

Цель изобретения - повышение чувствительности и обеспечения автоматизации измерений заряда отдельных частиц при использовании способа, основанного на определении координаты оседания частиц в электрическом поле.

Пример конкретного выполнения

На чертеже показана схема устройства. Устройство содержит следующие основные узлы: вертикальную камеру-корпус 1, осадительные электроды 2, на которых с помощью специальных держателей крепятся предмет- ные стекла 3, узел формирования плоских световых полей, включающий источник света 4, щелевые диафрагмы 5 и зеркала 6, систему фотоприемников ФЭУ 7.

Основное отличие предлагаемого уст- ройства от прототипа - это наличие в нем узла, с помощью которого плоский пучок света последовательно пересекает рабочий объем измерительной камеры в горизонтальной плоскости, проходя через прорези меж- ду электродами, заполненными оптически прозрачным материалом (стеклом).

Заряд частицы в данном устройстве определяется по координате оседания падающих со скоро стью седиментации частиц в поле конденсаторов. Выведем формулу для расчета заряда частицы.

Уравнение движения заряженной частицы массой m в направлении электрического поля имеет следующий вид:

0)

q E - 3 я/г D V ,

где V - скорость частицы, q - заряд частицы, Е - напряженность электрического поля в конденсаторе,

/а - вязкость воздуха, D - диаметр частицы.

Решая уравнение (1) при начальном условии , , находим горизонтальную составляющую скорости частицы;

v(t)

m

-е-).

(2)

где т m

время релаксации.

Злг/гО

Частица осядет на один из электродов, когда она пройдет в горизонтальном направлении за некоторое время ti, путь, равный полуширине измерительного отсека h.

Интегрируя выражение (2) по t от 0 до ti, получаем

(3)

откуда

q .

h

(1 )

Время ti определяется из соотношения trbi/Vs.

где Vs - скорость седиментации частицы,

bi - координата центральной горизонтальной линии

1-го предметного стекла, на которое оседает частица.

Таким образом, для определения заряда частицы, используя формулы (4) и (5), необходимо знать координату оседания частицы (предметное стекло), скорость седиментации и диаметр частицы. Предлагаемое устройство позволяет получить эти данные.

Устройство работает следующим образом. Измеряемая частица поступает через входное отверстие в конденсатор (измерительный отсек), образованный двумя осади- тельными электродами. Входное отверстие представляет собой узкую щель, и частица через нее поступает в измерительный отсек по плоскости симметрии конденсатора. Падающая в измерительном отсеке частица проходит горизонтальные пучки света. При этом

на выходе ФЭУ, регистрирующих рассеянный частицей свет, появляются электрические импульсы. Частица будет пересекать пучки света до тех пор, пока не осядет на одном из предметных стекол осадительного электрода.

По количеству зарегистрированных электрических импульсов может быть вычислено предметное стекло, на которое осадилась частица, а следовательно, и координата ее осе- дания. Измерение интервала времени между импульсами позволяет определить скорость седиментации, а далее по известной зависимости и размер частицы. (Знак заряда частицы может быть установлен по характеру изменения амплитуды электрических импульсов, регистрируемых ФЭУ, или путем последующего просмотра предметных стекол на уровне оседания).

Таким образом, предлагаемое устройст- во позволяет определить заряд, размер и знак заряда отдельной частицы по методу осаждения ее в электрическом поле, что дает возможность повысить чувствительность измерений, а также автоматизировать обра- боткуданных(количество электрических импульсов и частота их следования) с помощью мини-ЭВМ, связав ее через соответствующий интерфейс с предлагаемым устройством.

Основная погрешность при определении заряда частицы возникает из-за некоторой неопределенности в определении координаты оседания частицы. Считается, что эта координата соответствует центральной горизонтальной линии стекла, на которое оседает частица. Эта погрешность может быть снижена уменьшением расстояния между пучками света. Кроме того, остается возможность точно определить координату, просмотрев предметное стекло, на которое частица высадилась.

Формула изобретения

Устройство для измерения зарядов частиц порошков, содержащее камеру, в которой размещены два вертикальных электрода, на каждом из которых укреплено п предметных стекол, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения автоматизации измерений заряда отдельных частиц, оно снабжено узлом формирования плоских световых горизонтальных полей, включающим источник света и оптически связанные с ним через щелевые диафрагмы, расположенные соосно в прорезями в электродах, заполненными оптически прозрачным изолирующим материалом, 2п зеркал, а также п фотоприёмников, выходы которых подключены к блоку обработки сигналов, причем фотоприемники расположены на стенке, перпендикулярной электродам и смещены от оси камеры.