Устройство для дисперсного анализаАэРОзОлЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

3 аэрозоля, масштабный усилитель, под ключенный к индукционному измерител ному кольцу, и индикатор, дополнительно снабжено индукционными кольцами, изолированными друг от друга и установленными последовательно по hoTOKy аэрозоля за первым индукцион ным измерительным кольцом в части корпуса, имеющей переменное сечение усилителями-ограничителями, ключами и счетчиками импульсов, генератором тактовых импульсов, аналогоцифровым преобразователем и блоком вычисления радиуса и плотности частиц, причем дополнительные индукционные измерительные кольца через усилители-ограничители подключены к одному из входов соответствующих ключей, другие входы которых объеди нены и подключены к выходу масштаб.кого усилителя, соединенному через аналого-циеЬровой преобразователь с одним из сигнальных входов блока вычисления радиуса и плотности частиц, к другим сигнальным входам которого подк1Ш чены выходы счетчиков, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих . ключей, счетные входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а установочные входы соеди нены с управляющим выходом блока вы числения радиуса и плотности частиц управляющий вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, соединенного с последним по потоку аэрозоля индукционным измерительным кольцом, а, информационный выход к индикатору. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. В корпусе 1 последовательно по потоку аэрозоли установлены электро 2 и 3 для создания коронного разряда, подключенные к источнику 4 высо кого напряжения, и индукционное измерительное кольцо 5, которым в сужающейся части корпуса размещены, п изолированных друг от друга допол-г нительных индукционных колец . За последним из колец установлены воздуходувка 7. К измерительному кольцу 5 подключен усилитель 8, выполненный как линейный масштабный, а к дополнительным измерительным ко цам подключены усилители огра ничители . Выход усилителя 8 п ключен к первому управляющему входу 4 каждого из ключей 10, в качестве которых могут .быть применены R-S.триггеры, и ко входу аналого-цифрового преобрг зоватёля 1 1 (АЦП). Ко второму управляющему входу каждого из ключей10подключен выход соответствующего усилителя 9. Выходы ключей 10 подключены к управляющим входам соответствующих счетчиков 12, счетные входы которых объединены и подключены к генератору тактовых импульсов 13. Установочные входы счетчиков 12 подключены к управляющему выходу блока вычисления радиуса и плотности частиц 14, а их выходы, а также выход 11АЦП - к его соответствующим сигнальным входам. Выход п-го усилителя 9 подключен к управляющему входу блока вьгаислений радиуса и плотности частиц14, представляющий специализированную микро-ЭВМ. Информационный выход блока вычисления радиуса и плотности частиц подключен к индикатору 15. Устройство работает следующим образом. При прохождении воздушным потоком участка корпуса с переменным поперечным сечением происходит изменение скорости потока. Так как аэрозольные частицы обладают определенной инерцией, величина которой зависит от массы частицы, то при изменении скорости воздушного потока скорость частицы устанавливае.тся равной скорости воздушного потока с некоторым запаздыванием, величина которого зависит от соотношения между поверхностью частицы и ее плотностью. Изменение скорости аэрозольной частицы относи.тельно скорости увлекающего ее воздушного потока опись|вается линейным дифференциальным уравнением , Н где А и В - постоянные, характеризующие конструкцию устройства;V - скорость частицы относительно воздушного потока;Р - плотность вещества частицы;г - радиус частицы ,

Откуда следует, что для определения плотности вещества частицы необходимо знать величину ее радиуса и решение дифференциального уравнения j представляющее собой значение скорости частицы относительно скорости воздушного потока в определенные фиксированные моменты времени.

Измерение размера аэрозольных частиц и их плотности в предлагаемом устройстве производится следующим образом.

Аэрозольная частица, увлекаемая потоком воздуха, создаваемым воздуходзгвкой .7, проходит через зону коронного разряда, создаваемого электродами 2 и 3, на которые подается высокое .напряжение с :источника 4 высокого напряжения. При этом аэрозольная частица приобретает заряд, пропорциональный квадрату ее радиуса. Заряд регистрируется усилителем 8, подключенный к индукционному измерительному кольцу 5, при прохождении через него заряженной аэрозольной частицы. Сигнал с выхода этого -усилителя поступает на вход 11 АЦП, где вырабатывается двоичное число, величина которого пропорциональна квадрату радиуса частицы. Кроме того, сигнал с выхода усилителя 8 поступает на вход каждого из ключей 10 и устанавливает их в состояние, разрешающее счет тактовых импульсов, поступающих с.ге нератора тактовых импульсов 13 на счетный вход счетчиков 12. Предварительно в каждом из счетчиков 12 записывается число, представляющее собой число тактовых импульсов с генератора 13 за время, равное врмени прохождения воздушным потоком расстояния от измерительного кольца 5 до соответствующего дополнительного измерительного кольца 6, При прохождении аэрозольной частицей каждой измерительного кольца 6 ее заряд регистрируется подключенным к ней усилителем 9, вырабатывающим импульс, запрещающий дальнейший сче тактовых импульсов счетчиком 12, которые включены.так, что поступающие на них тактовые импульсы с генератора 13 вычитаются из предварительно записанного числа,,В результате по окончании счета в каждо из счетчиков 12 оказьгеается записанным двоичное число, пропорционально

времени запаздывания аэрозольной частицы относительно воздушного потока. После прохождения аэрозольной частицией последнего иэмерительцого кольца 6 сигнал с подключенного к нему усилителя 9 поступает на упраляющий вход блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 и разрешает запись в него двоичных чисел с выходов счетчиков 12, характеризующих скорость аэрозольной частицы относительно воздушного потока в каждой из п точек, в которых размещены индукционные измерительные кольца 6, и представляющих собой решение дифференциального уравнения движения частицы в аналитическом виде (табличное задание функции), Одновременно в блок вычисления радиуса и плотности частиц записывается число с выхода 11 АЦП, определяющее величину квадрата радиуса аэрозольной частицы. Блок вычисления радиуса и плотности частиц осуществляет , в цифровом виде решение дифференциального уравнения движения аэрозольной частицы, вычисляя ее скорость относительно воздушного потока для тех точек, в которых установлены индукционные измерительные кольца 6, При этом величина квадрата радиуса частицы является параметром, а плотность частицы варьируется до тех пор, пока результат вычислений блока вычисления радиуса и плотности частиц не совпадает с заданной точностью со значениями чисел, переписанных и память блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 со счетчиком 12,При совпадении этих значений с выхода блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 на индикатор 15 выводятся данные о размере аэрозольной частицы и ее плотности, а на установочные входы счетчиков 12 подается сигнал, устанавливающий их в исходное состояние. Количество измерительных колец определяет точность вычисления плотности материала аэрозольной частицы и допустимым диапазон ее изменений. При увеличении числа измерительных колец точность вычислений повьш1ается.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет одновременного определения размера аэрозольных частиц и плотности их материала. Формула изобретения Устройство для дисперсного анализа аэрозолей, содержащее электроды для создания коронного разряда-, индукционное измерительное кольцо и воздуходувку, установленные в корпусе последовательно по потоку аэрозоля, масштабный усилитель, подключенньй к индукционному измерительному кольцу, и иццикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно снабжено индукционными кольцами, изолированными друг от друг.а и установленными последовательно по потоку аэрозоля за первым индукционным измерительным кольцом в части корпуса, имеющей переменное сечеНие, усилителями-ограничителями, ключами и счет чиками импульсов, генератором тактовых импульсов,.аналого-цифровым преобразователем и блоком вычисления радиуса и плотности частиц, причем дополнительные индукционные измери г S ительные кольца через усилители-ограничители подключены к одному из входов соответствующих ключей, другие входы которых объединены и подключены к выходу масштабного усилителя, соединенному через аналого-цифровой rfpeобразователь с одним из сигнальных входов блока вычисления радиуса и плотности частиц, к другим сигнальным входам которого подключены «ыходы счетчиков, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, счетные входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а установочные входы соединены с управляющим выходом блока вы числения радиуса и плотности частиц, управляющий вход которого подключен к выходу усршител5# -ограничителя, соединенного с последним по потоку аэрозоля индукционным измерительным кольцом, а информационный выход - к индикатору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 550560, кл. G 01 N 15/02, 1975. 2,Авторское свидетельство СССР № 589569, кл. G 01 N 15/00, 1976 (прототип),