Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным способам измерения размеров частиц и может быть использовано также для измерения счетной концентрации и скоростей час тиц в потоках. Известен способ 1 измерения раз меров и счетной концентрации частиц, заключающийся в том, что исследуемый поток освещают параллельным пучком монохроматического света, а размеры и счетную концентрацию частиц опреде ляют из расчетных формул г вьтеденных из теории Ми, по измеренным интенсив ностям рассеянного частицами света под углами от О до 3° относительно проходящего пучка света. Этим способом измеряют размеры .частицы в диапазоне 2-300 мкм с большой погрешностью (30%) из-за приближенного вывода расчетных формул и неточного измерения интенсивностей света. Способ трудно реализовать в агрессивных средах, при высоких температурах и давлениях. К недостаткам способа относится также низкая точность измерения счетной концентрации частиц. Известен способ детектирования дисперсных частиц в процессе химической реакции 2, заключающийся в том, что в сосуде для химических реакций устанавливают на заданном расстоянии две электродные пластины. Конденса-гтор, образованный этими пластинами, и катушка, подключенная к нему снаружи сосуда, .составляют резонансную . цепь, к которой прикладывают высокочастотный сигнал от генератора частоты. При наличии дисперсных частиц изменяется диэлектрическая проницаемость между электродными пластинами, что фиксируется посредством вольтметра, измеряняцего напряжение мелзду клеммами резонансной цепи. Способ не позволяет измерять размеры частиц и их концентрацию в силу малого влияния массы вещества одной частицы, находящейся между электродными пластинами, на частоту колебаний резонансного контура. Наиболее близким к предложенному является способ измерения количества ча-стиц по изменению параметров электрического колебательного контура, содержащего конденсатор и катушку индуктивности, согласно которому между обкладками конденсатора пропускают поток аэрозоля, а колебания контура задают генератором частоты 3 . Если в цепи электрическо Ъколебательногр контура находится конден сатор, а между его обкладками имеется электропроводящая льшь, то электрические параметры конденсатора меня ются. Проводящая пьшь не только меняет емкость конденсатора, но и вно сит изменения в сопротивление и индуктивность колебательного контура. Коэффициент электрической поляризации конденсатора РЧ где Р - диполь ный мсянент; V - объем пылинки; Е - напряженность электрическог Благодаря поляризационному поверх ностному заряду на обкладках конденсатора при той же разности потенциалов наводится добавочный заряд л„-21 ,- iгде d - расстояние между обкладками. Если бы собственное сопротивление пылинки В, было малым, можно было бы считать, что изменилась, емкость кон денсатора на величину хм „ где V - объем между пластинами кон - денсатора; С- - емкость чистого конденсатора . бд - диэлектрическая проницаемость вакуума. Если сопротивление пылинки } велико, но не бесконечно, то необходимо учитывать энергетические потери в пылинк.е, меняющие добротность контура. Присутствие пыли между обкладками конденсатора равносильно параллельному включению в контур активного сопротивления Rg и емкости С(С емкость пыли). Тогда полное комплекс ное сопротивление 2 между точками присоединения контура l- iiAjc Ttg ( где U) - угловая частота; R - сопротивление контура. Для малых частот, когда получим приближенно ..1.2Ci ,fi 1Ш(Со-«-с, CVS при STCW также увеличилось активное сопротивление R С Энергетическими же потерями в пылинке можно пренебречь. Если частота переменного поли, задаваемая генератором частотм в конденсаторе, вели са 1, получаем в первом приближении7- ... J / -/I В случае резонансная частота меняется незначительно, а увеличивается S основном активное сопротивление, внося энергетические и ухудшая добротность контура. Таким образом, меняя частоту собственных колебаний контура при наличии пыли, изменяют его добротность. Зная ее по смещению резонансной час- . . тоты ЛШ, - u).,; (tt)o- резонансная частота), можно определить добавочную емкость. По добавочной емкости делают оценку количества пыли, находящейся между обкладками конденсатора; зная увеличение емкости от одной частицы среднего заданного размера, определяют из формул (3), (8) концентрацию частиц. Существенный недостаток этого способа заключается в возможности измерения только счетной концентрации при известных размерах частиц. Цель изобретения - увеличение точности измерения размеров и счетной концентрации частиц, способных поляризоваться в электрическом.поле. Указанная цель достигается тем, что измеряют интенсивность импульсов., электромагнитного дипольного излучения частиц, возникающего под действием приложенного внешнего электрического поля и их число. Размер частиц вычисляют по формуле ;,..;з.гр...-./з. ( где а - оадиус частиц; J -;интенсивность импульса ди.польного излучения; Е - напряженность внешнего электрического поля; - диэлектрическая проницаемость частицы; К - константа, зависящая от геометрии детектора. Счетную концентрацию частиц опрееляют по числу лмпульсов электромагитного дипольного излучения частиц. Электромагнитный способ определеия размеров и счетной концентрации астиц основан на том, что частица, вигаясь во внешнем электрическом ли магнитном поле, приобретает элекрический, дипольный момент ( ля проводящего шара дипольный элекрический момент а,-.„. де а - радиус частицы. При выходе из объема внешнего эле трического -поля запасенная энергия частицы равна: Интенсивность же излучения частицы-диполя вычисляется методом запаз.дывающшс потенциалов; -cld(t-B-) 2, 4 е (.-b-)-J Atcc о где UUo - частота колебания диполя; R- расстояние от излучающей час тицы до детектора Q - угол между вектором и направ лением измерения; С - скорость света; t - время. Из формулы (12) получают выраже ние для энергии импульса дипольного излучения частицы, регистрируемого -детектором площадью 1 см 2, расположенным на расстоянии R от излучающе частицы-диполя, перпендикулярно к о диполя: ) ..S 2. о Отсюда получают формулу для вычисления размера частицы а по измеренной интенсивности излучения K--(j;: //V где S - плсададь детектора. Способ реализуется при помощи схемы, показанной на чертеже. С внешней стороны диэлектрической части канала 1 или внутри канала размещают электроды 2, 3 конденсатора так, что узкий пучок силовых линий 4 напряженности электричедкого подя пе ресекает «полость канала,через который пропускают поток частиц, частица 5, пролетая через электрическое поле конденсатора, поляризуется и излучает электромагнитный импульс 6 в преимущественном.направлении перпендикулярно ЛИНИЯМ напряженное типоля. . Эти импульсы улавливаются детектором 7, а количество и интенсивност их измеряются соответственно счетным устройством- 8 и амплитудным анализа тором 9. Примеры реализации предложенного способа измерения размера и концентрации., металлических частиц. Минимальная мощность детектируемая измерителями моищости слабьк шумовых и синусоидальных сигналов, . Антенное устройство П6-21 ре гистрирует мощность 7,4-10 ВТ. Максимальная напряженность внешнего . электрического поля c, При такой напряженности не происходит пробоя между электродами для воздуха при Р 510 мм рт.ст. или при :. 30 ати , Использовалось поле плоского конденсатора в атмосфере инертного газа с частицами щелочного металла с гольвШ электродами, напряженность ЕО . Используя приведенные предельные значения: минимальной мощности () и, напряженности ЕдСб-Ю В/м) а также полагая R 1 м, площадь детектируемой антенны 1 см , по формуле {14) вычисляют минимальный измеряемый существующими приборами, радиус частицы: 01..,,,, Множитель (1 - ) для металлов равен 1 -. -мкм Погреиность при определении размеров частиц вычисляется исходя из (14) по формуле; ла uJ R AL 3- Е Точность измерения интенсивности злучения -±1,20/0 Точность иsiv1epeния напряженности нешнего электрического поля: Погрешность измерения R очень маа () , ею можно пренебречь. По формуле (15) относительная порешность изьшрения размера частиц: - ±-2.70 Наряду с определением размеров частиц по интенсивности импульсов их излучения, можно с помощью счетного стройства, проводить абсолютный счет импульсов, а тем самым определять концентрацию частиц в потоке. Для объема внешнего эл. поля ( X 10 к 10) м при условии, что в нем находится не более одной частицы: лакс- ; Итак, предложенный способ измерения позвапяет; измерять частицы .радиусом до Ю мкм с большей точностью («3%) чем способ - прототип; прово дить абсолютный счет частиц в потоке, т, е. существенно повысить точность измерения концентрации частиц существующими приборами. Формула изобретения Способ измерения размеров и счетной концентрации аэрозольных частиц, способных поляризоваться в электри7 70 ческом поле, заключающийся в том, что к исследуемому потоку аэрозольных час тиц прикладывают внешнее электричес,кое поле, отличающи йся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют интенсивность импульсов электромагнитного дипольного излучения частиц, возникающего под действием внаанего электрического поля, и их число, концентрацию частиц определяют по числу импульсов электро магнитного дипольного излучения, а размер частиц - по формуле -a-K.(H-fc-) где а - рйдиус частицы; j - интенсивность дипольного излучения;ЕО - напряженность внешнего поля; - диэлектрическая проницаемость вещества частицы; к - константа, зависящая от геометрии детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шифрин К. С., Голиков В. И. Определение спектра капель методом малых углов. Труды б межведомственной конференции, изд-во АН СССР, М., i960. 2.патент Японии 48-38440, кл. 113 J 3, 1973. 3.Ключенинкас А. Б., Балтренас П. Б. Защита атмосферы от загрязнений вып. 2, Вильнюс, 1974, с. 143, (прототип).
