Адаптивный пылемер Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 

I

Изобретение относится к определению концентрации твердых частиц в потоке аэрозоля и может найти применение в медицине, энергетике, метеорологии и других .ртраслях народного хозяйства ч

Известно устройство для непрерывного измерения концентрации твердого компонента в потоках аэрозолей, содержащее трубопроводы, подачи воздуха и аэрозоля, емкостные датчики, схему преобразования сигнала, заслонку, привод и два корпуса, причем в первом корпусе установлены измерительный датчик, периодически заполняемый пробой тве|здого компонента, а во втором два компенсационных датчика l.

Недостатками известного устройства являются бопьшая погрешность измерения малых концентраций аэрозоля емкостными датчиками, сложность автоматизации и длительность процесса взятия пробы твердого компонента и последующей очистки с пробой.

Известен также прибор для определения величины и знака заряда аэрозоля, содерк ащая корпус с каналом, электроды, высоковольтный источник питания, фотоэлектрическими счетчик и анализатор импульсов 2.

Недостатком известного прибора является большая погрешность при изме10рении высоких концентраций пыли, обусловленная большими погрешностями фотоэлектрического счетчика при больших концентрациях пыли,

Наиболее близким к изобретению

15 является автоматический пылемер ЭИП-9М, содержащий фотоэлектрическую измерительную линию, состоящую из осветителяj входнрго патрубка, измерительной камеры, расходомера,

,регулятора расхода, фотоумножителя и усилителя, электростатическую измерительную линию, состоящую из входного патрубка, соединенного с заряд-,

ной камеры, индукционного кольца, расходомера, регулятора расхода и зарядочувствительного усилителя, подавитель пульсаций потока, воздуходувку, амплитудный анализатор, 5 схему цифровой индикации, устройство вывода на ленточный носитель, причем первый выход индукционного кольца соединен со входом зарядочувствительного усилителя, а второй подклю- О чен ко входу расходомера, выход коорого соединен с одним из входов воздуходувки, к другому входу которой подключен регулятор расхода. Пылемер обладает высокой точностью при 5 измерении малых концентраций пыли, т.е. таких концентраций, при которых, световой луч в измерительной камере фотоэлектрической измерительной линии в каждый момент времени пересё- 20 кает только одна частица пыли. При увеличении концентрации пыли погрешности от наложения сигналов нескольких частиц и от многократного рассеяния света резко возрастают З. 25

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения высоких концентраций пыли с помо1цью фотоэлектрической измерительной линии и возможность использова- 30 ния устройства только при ст ильных электрофизических характеристиках аэрозоля.

Цель изобретения - повышение точности измерения высоких концентраций 35 пыли и расширение области применения пылемера.

Поставленная цель достигается тем, что в пылемер, содержащий схему индикации и две измерительные линии, 40 одна из которых состоит из последовательно соединенных осветителя, измерительной камеры, фотоэлектрического умножителя и усилителя, а вторая включает в себя пробоотбррный патру- 5 бок, соединенный с зарядной камерой, индукционное кольцо, первый выход которого соединен со входом зарядочувствительного усилителя, а второй подключен ко входу расходомера, выход JQ которого соединен с одним из входов воздуходувки, к другому входу которой подключен регулятор расхода, дополнительно снабжен электростатическим одулятором, содержащим модулирующие 55 электроды, установленные в пробооторном патрубке, управляемый источник высокого напряжения, блок управения, блок деления и блок перемножения, причем измерительная камера соединена с выходом зарядной камеры и входом индукционного кольца, а выходы усилителя, зарядчувствительного усилителя и первый выход блока управления подключены ко входам блока деления, выход блока деления, второй выход блока управления и выход зарядочувствительного усилителя подключены ко входам блока перемножения, вЫход которого подключен ко входу системы индикации, а третий выход блока управления подключен ко входу управляемого источника высокого напряжения, выход которого подключен к модулирующим электродам.

На фиг.1 представлена блок-схема адаптивного пылимера, на фиг.2 - временные диаграмы, иллюстрирующие работ устройства.

Пылемер содержит измерительную линию, состоящую из осветителя, фотоэлектрического умножителя И усилителя 1, измерительную камеру 2, пробоотборный патрубок 3, модулирующие электроды k, зарядную камеру Si индукционное кольцо 6, расходомер 7, воздуходувку 8, регулятор 9 расхода, управляемый источник 10 высокого напряжения, зарядочувствительный усилитель 11, блок 12 управления, блок 13 деления, блок Н перемножения, схему 15 индикации.

Контролируемый аэрозоль с помощью воздуходувки 8 протягивается последовательно через пробоотборный патрубок 3, модулирующие электроды 4, зарядную камеру 5, измерительную камеру 2 с индукционным кольцом 6 и расходомер 7. Расход аэрозоля регулируется регулятором 9 расхода.

Цикл работы пылемера состоит из периода адаптации и периода измерения. В течение периода адаптации напряжение U на выходе блока 12 управления равно нулю. При этом управляемый источник 10 высокого напряжения,; вырабатывает высокое напряжение U4 поступающее на электроды i модулятора потока аэрозоля. Напряжение U выбирается такой величины, что через модулятор проходят лишь те частицы аэрозоля, траектория которых лежит в середине межэлектродного расстояния, т.е. на наибольшем удалении от электродов модулятора. Остальные частицы под действием электрического поля осаждаются из потока аэрозоля, в результате чего концентрация аэрозоля снижается до уровня tiq, при котором измерение концентрации пыли измерительной ли, нией 1 осуществляется с высокой точ ностью. Частицы твердой фазы аэрозоля из модулятора попадают в зарядную камеру 5, где приобретают электростатический заряд, и далее попадают в измерительную камеру 2 ;с индукционным кольцом 6. В измери;Тельной камере 2 происходит измере ние концентрации аэрозоля с помо |дью фотоэлектрической измерительной линии повышенной .точности при измерении малых концентраций пыли 1, а также измерение объемного заряда аэрозоля, пропорционального измеряе мой концентрации пыли, с помощью .индукционного кольца 6 и зарядочувствительногр усилителя 11. Результаты измерения поступают на входы блока 13 деления, где по сигналу 1 блока 12 управления производится деление выходного сигнала измерительной линии 1 на выходной сио1ал Хло арядомувствительного усилителя Результат деления сохраняется на вы ходе блока 13 деления до следующего периода адаптации. В течение периода измерения по сигналу и блока 12 управления высо кое напряжение Ул., поступащее на электроды модулятора, уменьшается и-аэрозоль поступает через модулятор и зарядную камеру 5 в измерительную камеру 2 без изменения концентрации . В измерительной камере с помощью индукционного кольца 6 и зарядочувст вительного усилителя 11 измеряется объемный заряд аэ|5озоля пропорционал ный измеряемой концентрации пыли f. Результат измерения Х2 поступает на вход блока Н перемножения, где по сигналу U,j блока 12 управления умн жаётся на выходной сигнал блока 13 деления. На выходе блока 14 умножения появляется сигнал х, определяе мый соотношением .J29,Hblb3 k. x,- Mr-: k-H .. 2., коэффициент преобразования И31- ерительной линии 1; коэффициент преобразования электростатической линии, состоящей из зарядной камер 5, индукциоВносо кольца 6 и зарядочувствительного уси лителя 11. Таким образом, коэффициент преобразования концентрации пыли к| в сигнал x-j равен коэффициенту преобразования измерительной линии 1, Следовательно погрешность преобразования не превышает погрешности измерительной линии 1 при измерений малых концентраций пыли. -Результат измерения концентрации пыли отображается схемой 15 индикации. Преимуществами предлагаемого адаптивного пылемера являются высокая точность измерения больших концентраций пыли, обусловленная высокой точностью фотоэлектрической измерительной линии при измерении малых концентраций пыЛи, и более широкая область применения пылемера, обусловленная независимостью коэффициента преобразования фотоэлектрической линии от электрофизических свойств пыли. Формула изобретения Адаптивный пылемер, содержащий схему индикации и две измерительные линии, одна из которых состоит из последовательно соединенных осветителя, измерительной камеры, фотоэлектрического умножителя и усилителя, а вторая включает в себя пробоотборный патрубок, соединенный с зарядной камерой, индукционное кольцо, первый выход которого соединен со входом зарядочувствительного усилителя, а второй подклйчен ко-входу расходомера, выход которого соединен с одним из входов воздуходувки, к другому входу - которой подключен регулятор расхода, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, .с целью повышения точности измерения высоких концентраций пыли и расширения области применения пылемера, в него дополнительно введены электростатический модулятор, содержащий модулирующие электроды. установленные в пробоотборном патрубке, управляемый источник высокого напряжения, блок управления, блок деления и блок перемножения, причем измерительная камера соединена с выходом зарядной камеры и входом инг дукционного кольца, а выходы усилителя, зарядочувствительного усилителя и первый выход блока управления подключены ко входам блока деления, выход блока деления, второй выход блока управления и выход зарлдочувствитеЛьного усилителя подключены ко входам блока перемножения, выход которого подключен ко входу схемы индикации, а третий выход блока управления подключен ко входу управляемого источника высокого напряжения, выход которого подключен к модулирующим электродам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 91 08 1.Авторское свидетельство СССР №.37669, кл. G 01 N 15/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 50872, кл. G 01 N 15/00, 197V. 3 Подольский А.А., Логвинов Л.М., Автоматический пылемер ЭИП-9М. - Из1977, № 12, мерительная техника с,66-67 (прототип).