Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе

Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерению зарядов частиц и их концентраций и может быть использовано для контроля уровня загрязнения механическими примесями воздушной среды и технологических газов, контроля вакцинных аэрозолей. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства за счет уменьшения уровня помех, наводимых на измерительном электроде с отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частиц в потоке газа. Устройство состоит из установленных последовательно по потоку газа отклоняющей камеры и измерительного электрода, а также источника переменного биполярного напряжение частоты F, выход которого соединен с входом делителя частоты и с первым входом измерительной схемы, второй вход которой через избирательный фильтр на частоту F соединен с измерительным электродом, а выход делителя частоты соединен с отклоняющей камерой. Объемный заряд частиц в потоке газа модулируется по плотности с частотой F при подаче на отклоняющую камеру переменного биполярного напряжение с частотой F = F/2. Наведенный на измерительном электроде сигнал фильтруется на частоте F, что дает возможность ослабить влияние на результат измерения помех, наводимых на измерительный электрод с отклоняющей камеры, и помех, вызванных флуктуацией концентрации заряженных частиц в потоке газа. Ослабление уровня помех позволяет повысить чувствительность и точность измерения. Значения амплитуды и фазы измеренного сигнала пропорциональны величине и знаку заряда частиц в потоке газа. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (192 (112

А1 (1) G 01 N 15/00 l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H A8TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 4441503/31-25 (22) 15.06.88 (46) 15.03,90.Бюл, Ф 10 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.И,Евдокимов, Б.Ю, Кольцов, Д„Г.Попов и В,И.Турубаров (53) 541.12.035 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 602829, кл, G О! N 15/00, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМ- .

НОЙ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

ЧАСТИЦ В ГАЗЕ (57) Изобретение относится к измере-. нию зарядов частиц и их концентраций и может быть, использовано для контроля уровня загрязнения механическими . примесями воздушной среды и технологических газов, контроля вакцинных аэрозолей. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства за счет уменьшения уровня помех, наводимых иа измерительном электроде с отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частиц в потоке газа, Устройство состоит из установленных последовательно по потоку газа отклоняющей камеры и изИзобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения объемной плотности электрических зарядов частиц, содержащихся в газе, и может быть использовано для измерения электрических мерительного электрода, а также источника переменного биполярного напряжения частоты F выход которого соединен с входом делителя частоты и с первым входом измерительной схемы, второй вход которого через избирательный фильтр на частоту F соеди-. нен с измерительным электродом, а выход делителя частоты соединен с отклоняющей камерой. Объемный заряд .частиц в потоке газа модулируется по плотности с частотой F при подаче на отклоняющую камеру переменного биполярного напряжения с частотой

= F/2, Наведенный на измерительном электроде сигнал фильтруется с час- с: тотой f = F/2. Наведенный на измерительном электроде сигнал фильтруется на частоте F что дает возможность ослабить влияние на результат измерения помех, наводимых на измерительный электрод с отклоняющей камеры, и помех, вызванных флуктуацией концентрации заряженных частиц в потоке газа. Ослабление уровня помех позволяет повысить чувствительность и точность измерения. Значения амплитуды и фазы измеренного сигнала пропорциональны величине и знаку заряда частиц в потоке газа, 2 ил. характеристик атмосферы, в аэрозольтерапии при измерении эффективности. генераторов аэроинов, для контроля параметров окружаннцей среды и загрязненности технологических газов, 1550366

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства

8а счет уменьшения уровня помех, наводимых на измерительном электроде с отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частиц в потоке газа, На фиг.1 схематично изображена cxega предлагаемого устройства; на 1О фиг.2 — его рабочие характеристики, 1 Устройство содержит отклоняющую ,КаМеру 1, измерительный электрод 2,, делитель 3 частоты, избирательный фильтр 4, источник 5 переменного нап- !5 ,ряжения, измерительную схему 6, От;клоняющая камера 1 состоит из коак:сиально расположенных цилиндров из проводящего материала с неравномерно увеличивающимися к оси потока газа зазорами, причем четные цилиндры заземпены, а нечетные соединены элект рически между собой и подключены к выходу делителя 3 частоты, Измерительный электрод 2 выполнен в виде 25 цилиндра из проводящего материала, Измерительная схема 6 позволяет измерять фазу и амплитуду наводимого на измерительном электроде 2 сигнала, На фиг.2 приведены графики измене- 30 ния во времени напряжения U,(t), вырабатываемого источником 5 переменного напряжения, напряжения U<(t), прикладываемого к отклоняющей камере

1 c mmoga penHTensr 3 zacToTbr, заряда 3>

g <(t) частиц, переносимых потоком газа после отклоняющей камеры 1, заряда о (1) частиц, переносимых потоком газа после отклоняющей камеры

1 при флуктуации концентрации заРя- 40 женных частиц в потоке газа, напряжения U (t) на выходе избирательного фильтра 4, Устройство работает следующим образом, 45

Поток исследуемого газа поступает в отклоняющую камеру I к которой прикладывается переменное биполярное напряжение с выхода делителя 3 частоты, причем частоты этого напряF жения f = - -, где 7 — частота переменного биполярного напряжения, вырабатываемого источником 5 переменного напряжения. (см !1 () и !1 () фиг,2), Это напряжение может иметь как синусоидальную, так и прямоугольную форму. Под действием переменного электрического поля в отклоняющей камере эаряженные частицы, находящиеся в потоке газа, приобретают поперечную потоку газа составляющую скорости и часть из них оседает в отклоняющей камере 1, В результате объемный заряд частиц в потоке айвза оказывается промодулированным по плотности с частотой F (см, q (t) „ фиг,2). Затем поток газа поступает в измерительный электрод 2 и наводит на нем электродвижущую силу, причем частота этой электродвижущей силы оказывается равной частоте F, Кроме того, на полезный сигнал, снимаемый с измерительного электрода 2, накладывается сигнал от флуктуации концентрации заряженных частиц в потоке газа (q (t) фиг,2), который может и иметь произвольную частоту и амплитуду, и сигнал, наводимый с отклоняющей камеры 1, с частотой f, Поскольку избирательный фильтр 4 настроен на частоту F то сигналы с другими частотами подавляются (ослабляются).

Поэтому удается избавиться от помех, наводимых с отклоняющей камеры с

/ частотой f и значительно уменьшить влияние помех, вызванных фпуктуацией концентрации заряженных частиц в потоке газа, что позволяет повысить чувствительность устройства, Амплитуда выделенного избирательным усилителем 4 сигнала !1 (С) пропорциональна величине электрического объемного заряда частиц в газе, а знак заряда частиц преобладающей концентрации определяется по разности фаз между сигналом, поступающим с выхода избирательного фильтра 4, и напряжением, вырабатываемым источником 5 переменного напряжения, Эти амплитуды и разность фаз измеряются измерительной схемой 6 °

Пример, Амплитуда полезного сигнала, наводимого заряженными частицами на измерительный электрод, изменяется в пределах П„ = 20...200 мкВ.

Амплитуда U< помехи, наводимой с отклоняющей камеры 1 на измерительный электрод 2 по частоте f = 30 Гц, составляет 30 мкВ, Амплитуда помехи, вызванной флуктуацией концентрации заряженных частиц в потоке газа в диапазоне частот 1 Гц... 10 кГц, составляет 60 мкВ, По правилу суперпози ции амплитуда помехи на измерительном электроде 2 будет равна 90 мкВ, 5

Избирательный фильтр 4, настроенный на частоту F = 2f = 60 Гц, позволяет подавить U< до уровня 8 мкВ, а U до 10 мкВ, т.е, чувствительность устройства увеличивалась в 5 раз.

Формула изобретения

Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе, состоящее из последовательно установленных по потоку rasa отклоняющей камеры и измерительного электрода, а также измерительной схемы и источника знакопеременного напряжения частоты F выход которого соединен с первым входом измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е.е с я

0366 6 тем, что, с целью повьппения чувствительности устройства за счет уменьшения уровня помех, наводимых на из5 мерительном электроде с отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частиц в потоке газа, в устройство введены избирательный фильтр с полосой пропускания частоты

1п F вход которого соединен с измерительным электродом, а выход - с вторым входом измерительной схемы, и делитель частоты с коэффициентом разделения 2, вход которого соединен с первым входом измерительной схемы и с выходом источника знакопеременного напряжения, а выход — с отклоняющей к амерой, 1550366

Составитель А,Загнитько

Редактор N,ÖHòêèíà Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни

Тираж 500

Подписное Заказ 266

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101