Устройство для измерения массы дисперсной фазы аэрозоля Советский патент 1979 года по МПК G01N15/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к технике для измерения параметров аэрозольных систем, и, в частности, может быть использовано .цля измерения весовой (объемной) концентрации аэрозоля в медицине и различных областях техники. . Известно устройство для непрерывного измерения запьшенности газов, содержащее измерительную схему и газоход, снабженный электродами, образующими зарядную камеру короноразряд ного типа и индукционный измерительный преобразователь 1. При Неизвестном размере измеряемы частиц это устройство не может изме рять их массу (объем), так как величина заряда, получаемого частицами в зарядной камере, пропорциональна их поверхности, а не массе (объему). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения объемной концентрации пыли, содержащее измерител ную схему и газоход, снабженный элек тродами, образующими по ходу потока зарядную камеру короноразрядного тип первый индукционный измерительный пр образователь, конденсатор отклоняющего устройства, второй измерительный- преобразователь. Оба измерительных преобразователя одинаковы по конструкции и выполнены в виде конденсаторов, у которых один из электродов заземлен, а другой подключен к зарядочувствительнрму усилителю. Область чувствительности измерительного преобразователя заключена между его электродами и в поперечном сечении газохода перекрывает только часть межэлектродной области конденсатора отклоняющего устройства, где на заряженные частицы действует постоянное электрическое поле, направленное перпендикулярно потоку. Это поле вызывает поперечное перемацение (отклонение) заряженных частиц между электродами конденсатора отклоняющего устройства. Сигнал первого измерительного преобразователя определяет заряд отклоняемых частиц, а разность сигналов измерительных преобразователей - величину их отклонения 2. . Однако .это устройство имеет ряд недостатков. Чувствительность его измерительных преобразователей к поперечному перемещению заряженных частиц состоит в возможности регистрации факта перехода частицы из области чувствительноети в область нечувствительности, но для единичной частицы регистрация этого факта еще не характеризует величину самого перемещения. Только разница в сумме зарядов частиц, проходягцих через области чувствительноети измерительных преобраз.ователей, определяет некоторую среднюю для всех проходящих частиц величину отклонения По этой причине данное устройство не пригодро для измерения массы (объема) отдельных частиц и имеет низкую точность при измерении аэрозолей с малой счетной концентрацией. Величина отклонения частиц будет зависеть от отношения их заряда к массе (объему), но для измеряемых частиц эти характеристики неизвестны Поэтому для ОДНИХ частиц отклонение может оказаться слишком большим и все они попадут в область нечувствительности второго измерительного преобразователя, а для других - слишком малым для четкого попадания в указанную область, в этих случаях разность сигналов измерительных преобразователей уже не характеризует величину отклонения и измерение также теряет свою точность. Кроме того, запряженные частицы, попадающие в конденсатор отклоняющего устройства через область нечувствительности первого измерительного преобразователя, в процессе измерения не участвуют, хотя на зарядку и отклонение этих частиц также расходуется энергия источников питания отклоняющего поля и коронного разряда. Целью изобретения является повышение точности измерений при одновре менном уменьшении расхода энергии на зарядку и отклонение частиц аэрозоля Для достижения этой цели в устрой стве/содержащем измерительную схему и газоход, снабженный электродами, образующими по ходу потока зарядную камеру короноразрядного типа, конден сатор отклоняющего устройства и инду ционный измерительный преобразовател выполненный в виде конденсатора, кон фигурация, размеры и расположение электродов конденсатора измерительного преобразователя в поперечном се чёИйи газохода выполнены идентичными конфигурации, размерам и расположению электродов конденсатора отклоняющего устройства, а каждый из двух электродов измерительного преоЭразователя соединен со своим зарядочувст вител.ьным усилителем, выходы которых соёдйиёнь со входами суммирующего ус ройства и устройства сравнения ампли туд сигналов. . Для создания у измерительного пре образователя характеристики, линейной относительно поперечного переметцеиия частиц, измерительный преобразователь и конденсатор отклоняющего устройства могут быть выполнены в виде параллельных между собой плоских конденсаторов. Для устранения погрешности измерения, вызванной действием на частицы силы тяжести или построенного электрического поля, измерительный преобразователь и конденсатор отклоняющего устройства могут быть выполнены в виде соосных между собой коаксиальноцилиндрических конденсаторов. Оба электрода измерительного преобразователя подключены к измерительной схеме, а область его чувствительности перекрывает всю область овклонения частиц в конденсаторе отклоняющего устройства. На чертеже дана схема устройства для измерения массы дисперсной фазы аэрозоля. Выполненный из изоляционного материала газоход 1, форма и габариты сеЧёния которого зависят от выбранной конструкции конденсаторов отклоняющего устройства и измерительного преобразователя, снабжен установленными последовательно по ходу потока зарядной камерой, состоящей из электродов 2, 3, конденсатором отклоняющего устройства, состоящим из электродов 4, 5 и измерительным преобразователем, соСТО51ЩИМ из электродов б, 7, Конденсаторы отклоняющего устройства и измерительного преобразователя выполнены, например, в виде плоских конденсаторов, пластины которых параллельны между собой и размещены на стенках газохода прямоугольного сечения. Электроды измерительного преобразователя соединены зарядочувствительными усилителями 8 и 9, выходы которых соединены со входами суммирующего устройства 10 и устройства сравнения амплитуд сигналов 11, которое может быть реализовано как устройство вычитания. К электродам 2, 3 подключен источник питания для создания коронного разряда, а к электродам 4, 5 - источник питания отклоняющего поля (на чертеже не показаны). При работе устройства на электроды 2, 3 подается высоковольтное импульрное униполярное напряжение источника питания коронного разряда и , а на электроды 4, 5 - высоковольтное постоянное напряжение источника от.клоняющего поля Uj. Часть потока частиц, попавшая в межэлектродную област,ь зарядной камеры, заряжается под действием коронного разряда и образует поток заряженных частиц 12. Этот поток далее попадает в межэлектродную область конденсатора отклоняющего устройства, где под действием отклоняющего поля траектория движения заряженных частиц отклоняется от прямолинейной. В результате этого заряженные

частицы, попадающие вместе с потоком в межэлектродную область измерительного преобразователя оказываются смещенными к одному из его электродов относительно случая, когда отклоняющее поле на заряженные частицы не дей ствует (режим установки нуля). Величина этого отклонения характеризуется сигналом с выхода устройства сравнения амплитуд сигналов 11, на вход которого поступают сигналы с электродов измерительного преобразователя, предварительно усиленные усилителями 8 и Э. Сигнал с выхода зарядочувствитепьHfcjx усилителей подается также на вход суммирующего устройства 10, выходной сигнал которого характеризует величину отклоняемого заряда. Значение массы (объема А) заряженных частиц определяется по известной зависимости (закону Стокса и второму закону Ньютона) , связывающей ее с величиной поперечного перемещения заряженных частиц и силой, вызывающей это перемещение. Последняя определяется через измеряемую величину отклоняемого заряда и величину напряженности отклоняющего поля, заданную геометрией отклоняющих электродов и поданным на них напряжением.

Использование данной конструкции измерительного преобразователя вместе с измерительной схемой существенно улучшает характеристики известного устройства. Повышается точность измерения для аэрозолей с малой счетной концентрацией и аэрозолей с широким диапазоном изменения дисперсности частиц. Это позволяет расширить область применения данного устройства. Уменьшение расхода энергии источников питания коронного разряда и отклоняющего поля делает устройство более экономичным, а устранение второго измерительного преобразователя позволяет уменьшить его габариты.

Формула изобретения

измерительную- схему и газоход, снабженный электродами, образующими по ходу потока зарядную к амеру Короноразрядного типа, конденсатор отклоняющего устройства и индукционный измерительный преобразователь, выполненный в виде конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном уменьшении расхода энергии на зарядку и отклонение частиц

0 аэрозоля, конфигурация, размеры и расположение э;уектродов конденсатора измерительного преобразователя в поперечном сечеййй газохода выполнены идентичными конфигурации, размерам и

5 расположению электродов конденсатора отклоняющего устройства, а каждый из двух электродов измерительного преобразователя соединен со своим зарядочувствительным усилителем, выходы ко0торых соединены со входами суммирующего устройства и устройства сравнения амплитуд сигналов.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

L. Авторское свидетельство СССР

0 № 523333, кл. G 01 N 15/00, 1975.

5 и системы контроля производственной ереды, Ленинград, ЛЭТИ, 1976, с. 50.

. . Л,

J i)

ij±r

I I

Ut

шйг

«У :П