Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля Советский патент 1980 года по МПК G01N15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЁНТ1РАЦЙЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к устройствам для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля и может быть использовано для измерения запыленности воздуха в различных отраслях промышленности. Известно устройство l для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, содержащее воздуходувку, зарядную и измерительную камеры, усилитель и индикатор. Известен также способ измеренияf2 реализуемый с помощью устройства, содержащего воздуходувку, зарядную и измерительную камеры, а также камеру предварительной зарядки аэрозоля, подключенную к источнику постоянного высоковольтного напряжения, что позволяет устранить влияние есте ственно заряженности частиц. Наиболее близким к заявленному яв ляется устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, содержащее воздуходувку, зарядную камеру, подключенную к выходу высоко вольтного модулятора, измерительную кайзеру, с подсоединенными к ней последовательно усилителем, синхронным детектором, управляемым модулятором и индикатором З . При измерении концентрации дисперсной фазы аэрозоля известными устройствами, при наличии в атмосфере мелкодисперсной пыли и дыма, повышенной влажности воздуха, возникает дополнительная ftOfjpemHocTb измерений, ввиду более высокой чувствительности устройств к тонкодисперсной пыли, обусловленной тем, что заряд частиц аэрозоля с радиусом г 10 м пропорционален их линейным размерам, а не массе частиц. Указанный недостаток не позволяет производить с требуемой точностью иэме ёТМй1ч вбсовой концентрации пыли в атмосфере горно-рудных предприятий, в условиях повышенной влажности атмосферы и при наличии дьала, который в значительном количестве образуется при взрывных работах. Цель изобретения - повышение точности измерения путем иск.пючейия влияния мелкодисперсной фазы аэрозоля, дыма и повышенной влажности атмосферь. Поставлення цель достигается тем, что в устройство введена каме.ра предварительной зарядки аэрозоля, установленная перед зарядной камерой

: Jlf Xj- V:rfFK. --if- .-«.T.7,.-.,.iJ;-ii

И подключенная к источнику высоковолЁтного импульсного напряжения.

В качестве истрчника высокбвольт нВго импульсного напряжения используется источник микросекундмой длительп нести, с периодом повторения импульсов, на один-два порядка больше длительности импульсов.

На чертеже приведена структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит камеру 1 предварительной зарядки аэрозоля 1, ге|нератор 2 высоковольтного импульсного напряжения, зарядную камеру 3, высоковольтный модулятор 4, экранирующие сетки 5, измерительную камеРУ 6, усилитель 7, синхронный детектор 8, индикатор 9 и воздуходувку 10.

Устройство работает следующим об раэом. ; ,

При помощи воздуходувки 10 пыле газовая смесь протягивается черёй

камеру 1 предварительной зарядки аэрозоля, подсоединенную к выходу импульсного генератора 2, зарядную камеру 3, Подсоединенную к выходу высоковольтного модулятора 4, измерительную камеру б и выбрасайа ёт ся; в атмосферу.

В измерительной камере б поток аэрозоля с переменной объемной / ; плотностью заряда индуктивно наводит на измерительном Электроде камеры низкочастотное переменное напряжение, которое усиливается усилителем 7, выпрямляется синхронным детектором 8, управляемым модулятором, и поступает на индикатор 9.

Заряды, приобретаемые частицами аэрозоля радиусом г 1 мкм в поле коронного разряда, определяются -в основном процессом направленного движения ионов к частице под действием В:Нешнего. электрического поля ( ное заряжение).;...,,.-.,.,

С уМёНЬшением разМерюв всё большую роль играют диффузионные процессы зарядки (обус лШЖйнй ,; термическим движением ионов)17 для частиц аэрозоля с г 10 М процесс зарядки можно считать чисто диффузионным. . . -..v..-..

ПосИГ6л15 йУГбёЛ11еднйГЭарй да МёлкО дисперсной фазы аэрозоля не зависит

от напря ё ннЬети внешнего электрического поля, то в камере предвар)йтельт ной зарядкй аэрозоля при применении импульсного коронного разряда с малой длительностью, ибольшой сквэж-,.

йостью импульсов ионизирующего напряжё ния прбцёсс зарядки мелкоДисйёрсной фазы; йЯтёнсйвМО протекает как в моменты действия импульсов ионизи Шё -врЩ Г

° йЖузы Ш5Щ шши. ,.,:, imi Jil l° ;llV ЗарЩта кр ПШх j Яйтенси:вно Протекает только во время действия импульсов ионизирующего напряжения, а в момент паузы, ввиду,

отсутствия сильного внешнего электрического поля, заряды, приобретаемые этими частицами, незначительны. Поэтому при большой скважности ионизирующих импульсов заряды, преобретаёмые крупными частицами за время, в течение которого мелкодисперсная фаза приобретает заряды, близкие к предельным, оказываются фактически более чем на порядок ниже максимально возможной |еличины заряда, которы они могут приобрести в поле униполярного коронного разряда при напряжении на коронирующем электроде, равном амплитудному значению импульсного напряжения. Величина длительности и скважности импульсов выбрана из условия обеспечения высокой концентрации ионов в камере предварительной зарядки аэрозоля, при г инимальнрй величине времени протекания интенсивного процесса ударной

электризации.

При последующей зарядке аэрозоля в зарядной камере в поле низкочастотного униполярного коронного разряда аналогичной полярности, с ионизируюЩий и подпирающим напряжением на коронирующем электроде,- достаточном для осаждения ионов, образующихся в разрядном промежутке, мелкодисперсная фазааэрозоля, имеющая после

предварительной зарядки заряды, близкие к предельным, в момент действия ионизирующего напряжения практически не приобретает дополнительных зарядов. Поэтому наличие мелкодисперсной ф.азы не вызывает низкочастотной модуляции заряда потока аэрозоля и эта фаза не регистрируется измерительным, устройством.

Более крупные частицы аэрозоля, для которых преобладающим является процесс ударной электризации, приобретают В зарядной камере дополнительные заряды, вызывая этим низкочастотнуй модуляцию заряда потока аэрозсЭля.

npir той пёрёМенная составляющая заряда, индуктивно наведенного на измерительном электроде заряженным потоком аэроэоля, пропорциональна заряду крупных частиц, который они приобретают в результате процесса Ударной электризации в зарядной камере, а мелкодисперсная фаза аэрозоля с г 10 м не влияет на точность измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля. .

Предлагаемое устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля обладает по сравнению с прототипом рядом преимуществ,так как наличие мелкодисперсной фазы аэрбЭЙ1Лй Нёвлияет на точность измерений. .

Использование предлагаемого устройства Для непрерывного измерения концентрации пыли, взвешенной в воздухе промьтшенных предприятий, позволит решить часть важной народнохозяйственной задачи по ул чшению санитарно-гигиенических условий труда рабочих. Формула изобретения Устройство для измеренияконцентрации дисперсной фазы аэрозоля, соде жащее воздуходувку, зарядную камеру, подключенную к выходу высоковольтного модулятора, измерительную .камеру, с подсоединенными к ней последовательно усилителем, синхронным детектором, управляемым модулятором и индикатором, отличающее с я тем, что, с целью повьаиения точности измерения путем исклю«ения влияния Мелкодисперсной фазы аэроз оля, в устройство введена кг1мера предварительной зарядки аэрозоля, установленная перед зарядной камерой и подключенная к источнику высоковольтного импульсного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №521502, кл. G 01 N 15/00, 16.07.74. 2.Авторское свидетельство СССР №575547, кл. G 01 N 15/00, 11.05.76. 3.Авторское свидетельство СССР №479994, кл. G 01 N 15/00, 23.07.73 (прототип).