Способ непрерывного измеренияКОНцЕНТРАции чАСТиц B гАзАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N15/00 

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ .В ГАЗАХ

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, основанный на пропускании газового потока через зону коронного разряда, формируемого знакопеременным электрическим полем, и последующем измерении амплитуды переменной составляющей заряда частиц на частоте этого поля. Каждая частица проходящая зону зарядки в те промежутки времени, когда напряженност поля достаточна для зажигания коронного разряда, приобретает элекрический заряд, пропорциональный квал;1ату ее радиуса, напряженности поля коронного разряда и отношению в мени,в течение которого на частицу вдействует коронный разряд, к постоянной времени зарядкиГ, которая зависит от объемной плотности ионов в зоне зарядки, т .е. оттока корон го разряда. Если время нахождения частицы в коронном разряде гораздо больше постоянной времени зарядки, то частица приобретает заряд, величина которого равна предельному значению, определяемому лишь ее размерами и напряженностью разряда В результате на выходе из зоны за.рядки поток газа оказывается промодулированным на объемной плотности несомого им электрического заря- да. Поэтому, попадая в измерительный электрод, он наводит на этом электроде заряд, величина которого пропорциональна концентрации частиц, содержащихся в газе. По сравнению с известным способ обладает большей чувствительностью и точностью измерения концентрации частиц, содержащихся в газах, а также позволяет непрерывно измерять концентрацию в течение больших промежутков времени вследствие меньщего загрязнения электродов коронного разряда осаждающимися частицами 3.

Однако способ не позволяет полностью устранить погрешность измерения, обусловленную осаждением частиц в зоне коронного разряда. Это объясняется следующими причинами. Для полного устранения осаждения частиц в зоне коронного разряда необходимо .задавать частоту изменения знакопеременного поля коронного разряда такой, что за время одного полупериода изменения этого поля смещение частиц относительно оси потока газа стремится к 0. Это может быть достигнуто, если время в течение которого на частицу однократно воздействует электрическое поле, т.е. период колебаний выбирается меньшим времени ее релаксации, определяющего инерционные свойства частицы. Подвижность частиц механических примесей, содержащихся в газах.

возрастает с ростом их размеров. Размеры наиболее крупных частиц обьгчно не превышают 5-10 мкм, чему соответствуют значения времени релаксации, равные сотням микросекунд. Поэтому для устранения осаждения частиц в зоне коронного разряда необходимо задавать частоту изменения знакопеременного поля коронного разряда порядка единиц - десятков килогерц. При задании таких значений частоты изменения поля на все частицы коронный разряд действует в течение одинаковых промежутков времени, определяемых временем их пребывания в зоне коронного разряда. Таким образом, точность измерения концентрации частиц, в газах по этому способу ограничена.

Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации частиц в газах путем устранения, осаждения частиц в зЬне коронного разряда.

Поставленная цель достигается те что одновременно с формированием знакопеременного электрического поля коронного разряда модулируют гьмплитуду напряженности электрического поля, при этом период модуляции выбирается большим постоянной времени зарядки частиц в зоне коронного разряда, а измерение амплитулы переменной составляющей заряда частиц производят на частоте модуляции .

На чертеже изображено одно из возможных устройств, принцип действия которых может быть основан на предлагаемом способе.

В корпусе 1 последовательно по потоку исследуемого газа установлен цилиндрический 2 и игольчатый 3 электроды, образующие зону коронног разряда, измерительный цилиндрический электрод 4, а также воздуходувка 5. Электроды 2 и 3 коронного разряда подключены к генератору 6 знакопеременного высокого напряжения, вход которого подключен к модулятору 7, представляющему собой генератор прямоугольных импульсов. К измерительному электроду 4 подключен избирательный измерительный усилитель 8.

При включении устройства поток газа протягивается воздуходувкой 5 через последовательно расположенные электроды 2-4. На электроды 2 и 3 подается знакопеременное высокое напряжение с выхода генератора 6, промодулированное импульсным напряжением модулятора 7. Каждая аэрозольная частица, проходящая зону между электродами 2 и 3 в те же промежутки времени, когда напряженност поля достаточна для зажигания короного разряда, приобретает электричекий заряд, пропорциональный квадра