Устройство для измерения концентрации аэрозолей Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 

(54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в металлургической, энергетической, химико-технологической отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения концентрации твердых частиц в газоходах, содержащее отводную трубку, внутри которой имеется зонд, соединенный с прибором, измеряющим концентрацию частиц. В отводной трубке осуществлено движение газового потока с постоянной скоростью .

Недостатком устройства является снижение достоверности измерения за счет принудительного изменения скорости газового потока.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения объемной концентрации дисперсной фазы аэрозол.я, содержащее установленные в газоходе последовательно по потоку аэрозоля зарядную камеру, включающую внутренний,, соединенный с вь/соковольтным модулятором, и наружный электроды, отклоняющие электроды, один из которых подключен к источнику постоянного напряжения, а другой - к шине нулевого потенциала, и индукционную измерительную

камеру, подключенную к преобразователю. Устройство позволяет измерять объемную концентрацию дисперсной фазы аэрозоля.При известной плотности частиц можно получить значение массовой концентрации дисперсной фазы аэрозоля { 2j.

Недостатком устройства является невозможность определения текущего

10 и суммарного значения массы аэрозолей вследствие того, что в них учитывается информация об изменении скорости потока аэрозоля.

Целью изобретения является расши15рение функциональных возможностей устройства за счет измерения массы аэрозольных выбросов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем уста-

20 новленные в газоходе последовательно по потоку аэрозоля зарядную камеру, включакяцую внутренний, соединенный с высоковольтным модулятором, и наружный электроды, отклоняющие элект25роды, один из которых подключен к источнику постоянного напряжения, а другой - к шине нулевого потенциала, и индукционную измерительную камеру, подключенную к преобразова30телю, наружный электрод зарядной камеры выполнен в виде двух секций, разделенных изолятором, и в устройст во введены два блока усиления, блок деления, блок сравнения, блок вычисления массы аэрозолей и задатчик отношения коронных токов, подключённый к первому входу блока сравнения , второй вход которого подключен к выходу блока деления, соединенного через блоки усиления с секциями наружного электрода зарядной камеры выход блока сравнения подключен к входу высоковольтного модулятора и к первому входу блока вычисления массы аэрозолей, второй вход которо подключен к выходу преобразователя. Измерение объемной концентрации дисперсной фазы потока аэрозоля при непрерывном измерении скорости потока путем определения перераспреде ления коронного тока между секциями наружного электрода зарядной камеры достигаемое предложенной конструкцией зарядной камеры и введением в устройство новых блоков, позволяет определить текущее и суммарное значение массы аэрозолей. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. кривая зависимости изменения скорос потока аэрозоля V во времени и соот ветствующая ей кривая изменения выходного напряжения высоковольтного модулятора и. Устройство для измерения концент рации аэрозолей содержит установлен ные в газоходе 1 последовательно по потоку аэрозоля зарядную камеру, включающую внутренний электрод 2, выполненный в виде иглы, и наружный электрод 3, выполненный в виде двух секций, разделенных изолятором 4, отклоняющие электроды 5 и б и индVк ционную.измерительную камеру, содер жащую электроды 7 и 8. Кроме того, устройство содержит высоковольтный модулятор 9, источник 10 постоянного напряжения, преобразователь 11, блоки 12 и 13 усиления, блок 14 деление, блок 15 сра нения, задатчик 16 .отношения коронных токов и блок 17 вычисления маесы аэрозолей. Для определения текущего значени массы аэрозолей блок 17 вычисления массы аэрозолей выполнен в виде умножителя. При необходимости опреде ления также и значения суммарной массы аэрозолей в течение необходимого интервала времени в блок 17 вычисления массы аэрозолей вводят дополнительно интегратор. Устройство работает следукхцим об разом. С высоковольтного модулятора 9 на внутренний.электрод 2 зарядной камеры подак) импульсный унйполярный сигнал с фиг. 2) и между внутренним электродом 2 и наружным.электродом 3 зарядной камеры возникает коронный разряд, ионизирующий межэлектродный промежуток. Из поступающего в газоход 1 потока аэрозоля в зарядной камере формируются пачки заряженных частиц, которые далее проходят между отклоняющими электродами 5 и 6 в индукционную измерительную камеру. В зарядной камере аэрозольные частицы приобретают заряд, пропорциональный квадрату их радиуса. В электростатическом поле отклоняняцих электродов 5 и 6 происходит смещение частиц на величину, пропорциональную их радиусу. В результате часть аэрозольных частиц, попавших в пространство между электродами 7 и 8 измерительной камеры, наводит на электрод 8 заряд, величина которого прямо пропорциональна объемной концентрации измеряемого потока аэрозоля. Полученный сигнал подается на преобразователь 11, прокалиброванный с учетом известного значения плотности аэрозольных частиц. С выхода усилителя 11 сигнал, пропорциональный массовой концентрации аэрозоля, поступает на вход блока 17 вычисления массы аэрозолей. Коронные токи, cHHMaetvMe с секций наружного электрода 3 зарядной камеры, усиливаются блоками 12 и 13 усиления и далее вычисляется их отношение в блоке 14 деления, что обеспечивает независимость процесса измерения от параметров среды (температуры, влахсности, концентрации аэрозоля и т.д.). С бло,ка 14 деления сигнал подается на .вход блока. 15 сравнения, на другой вход которого от задатчика 16 отношения коронных токов подается опорный сигнал, соответствующий заданной сксЗрости потока аэрозоля. Поскольку при изменении скорости потока аэрозоля происходит перераспределение тока короны между секциями зарядной камеры из-за наличия сноса ионов., увлекаемых потоком воздуха, с выхода блока 15 сравнения снимается разностный сигнал, пропорциональный текущей скорости потока аэрозоля, который поступает на другой вход блока 17 вычисления массы аэрозолей, где умножается сигнал, пропорциональный массовой концентрации аэрозоля, и на вход высоковольтного модулятора 9. в модуляторе по входному сигналу регулируется уровень постоянной составлянвдей выхо.дного напряжения V для корректировки величины сноса ионов при изменении скорости пото ка , фиг. 2), что обеспечивает расширение дин-амического диапазона измерения скорости потока аэрозоля. В блоке 17 формируется сигнал, пропорци-. опальный текущему значению массы аэрозольных выбросов, а при его дополнительном интегрировании процорциональный суммарному значению масс аэрозолей в течение необходимого ин тервала времени. Таким образом, предлагаемое устройство для измерения концентрации аэрозольных выбросов може. быть использовано для экспресс-контроля текущим и суммарным значениями массы аэрозолей в газоходах промышленных предприятий. Формула изобретения --Устройство для измерения концент рации аэрозолей/ содержащее установ ленные в газоходе последовательно по потоку аэрозоля зарядную камеру, включающую внутренний, соединенный с высоковольтным модулятором, и наружный электроды, отклоняющие элект роды) один из которых подключен к источнику постоянного напряжения, а другой - к шине нулевого потенциала индукщюнную измерительную камеру. подключенную к преобразователю,отличающееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет измерения массы аэрозолей, наружный электрод зарядной камеры выполнен в виде двух секций, разделенных изолятором, и в устройство введены два блока усиления, блок деления, блок сравнения, блок вычисления массы аэрозолей и задатчйк отношения коронных токов, подключенный к первому входу блока сравнения, второй вход которого подьслючен к выходу блока деления, соединенного через блоки усиления с секциями наружного электрода зарядной камеры, выход блока сравнения подключен к входу высоковольтного модулятора и к первому входу блока вычисления массы аэрозолей, второй вход кoтopo го подключен к выходу преобразователя . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Франции 2388268, кл. G 01 N 1/24, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 40912, кл. G 01 N 27/62, 1972.