Гранулометр аэрозоля

Гранулометр аэрозоля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повысить точность с одновременным упрощением процесса измерений . Для этого, в известный гранулометр, содержащий зарядное устройство, анализатор подвижности, состоящий из двух расположенных коаксиально изолированных друг от друга электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения , а наружный разделен на изолированные друг от друга секции, устройство для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительное ycYpouCTBO, содержащее усилитель и аналого-цифровой преобразователь, введен электродвигатель, на оси которого расположен установленный с возможностью вращения экранирующий электрод с секторной прорезью, одна сторона которого обращена к выполненному в виде диска жестко закрепленному приемному электроду, соединенному с сигнальным входом измерительного устройства, а другая сторона - к группе жестко закрепленных чередующихся потенциальных электродов, выполненных в виде секторов и размещенных с образованием кругового кольца. При этом каждый четный сектор соединен с одной из секций наружного электрода и одновременно через высокоомное соединение - с землей, а все нечетные сектора соединены с источником компенсирующего напряжения, причем экранный , приемный и потенциальные электроды расположены в параллельных плоскостях. Кроме того, в гранулометр дополнительно введены дополненные, например , электрооптические датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода при его вращении с каждым четным сектором группы потенциальных электродов и датчик начала (окончания) цикла измерения , соединенные с входами первого и второго тактовых генераторов соответственно , выходы которых соединены с соответствующими входами измерительного устройства. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. VJ ГО со 4 о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809274/25 (22) 02,04.90 (46) 30,03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Башкирский государственный университет им,40-летия Октября и Ленинградский государственный университет (72) Б.К.Сушко, P.3. Бахтизин и Л.С.Ивлев (53) 539.217 (088.8) (56) Фукс Н.А, Механика аэрозолей. M.: АН

СССР, 1955, с,116-120.

Мирме А.А. и др. Электрогранулометр аэрозольных частиц с широким пределом измерения. Ученые записки Тартусского госуниверситета. Вып. 588, Тарту, 1981, с.84—

92. (54) ГРАНУЛОМЕТР АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повысить точность с одновременным упрощением процесса измерений, Для этого, в известный гранулометр, содержащий зарядное устройство, анализатор подвижности, состоящий из двух расгюложенных коаксиально изолированных друг от друга электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный разделен на изолированные друг от друга секции, устройство для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительное ус гройство, содержащее усилитель и аналого-цифровой преобразователь, Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения концентрации и дисперсного состава частиц в газе, и может быть использовано для контроля запыленности воздуха, а также в системах автоматического измере« SU, 1723499 А1 введен электродвигатель, на оси которого расположен установленный с возможно стью вращения экранирующий электрод с секторной прорезью, одна сторона которого обращена к выполненному в виде диска жестко закрепленному приемному электроду, соединенному с сигнальным входом измерительного устройства, а другая сторона — к группе жестко закрепленных чередующихся потенциальных электродов, выполненных в виде секторов и размещенных с образованием кругового кольца. При этом каждый четный сектор соединен с одной из секций наружного электрода и одновременно через высокоомное соединение — с землей, а все нечетные сектора соединены с источником компенсирующего напряжения, причем экранный, приемный и потенциальные электроды расположены в параллельных плоскостях. Кроме того, в гранулометр дополнительно введены дополненные, например, электрооптические датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода при его вращении с каждым четным сектором группы потенциальных электродов и датчик начала (окончания) цикла измерения, соединенные с входами первого и второго тактовых генераторов соответст венно, выходы которых соединены с соответствующими входами измерительного устройства. 4 з. п,ф-лы, 1 ил. ния и регулирования концентрации частиц в газе.

Известно устройство для определения концентрации и дисперсного состава аэрозолей, состоящее из двух коаксиально расположенных, изолированных друг от друга

1723499 электродов, один из которых заземлен, а другой соединен с источником постоянного напряжения, устройства для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительного устройства.

Недостатками этого устройства являются большая трудоемкость нахождения спектра распределения аэрозолей по размерам (по подвижностям) и невысокая точность измерений в случае пространственно-неоднородных потоков аэрозолей, так как для получения функции распределения частиц по размерам во всем диапазоне размеров исследуемых частиц нужно повторить операцию измерений при нескольких значениях приложенного к одному из электродов напряжения. Время проведения полного цикла измерений при этом составляет порядка 10 мин, за это время параметры аэрозольного потока успевают значительно измениться.

Наиболее близким к предлагаемому яв-. ляется устройство — гранулометр аэрозоля, содержащий зарядное устройство, анализатор подвижности, состоящий из двух расположенных коаксиально, изолированных оди"-. от другого электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный электрод разделен на изолированные одна от другой секции, устройство для создания потока воздуха и аэрозоля, и измерительное устройство, содержащее блок усилителей и аналого-цифровой преобразователь.

Однако известное устройство характеризуется повышенной сложностью (содержит 26 отдельных усилителей — по числу секционированных электродов) и недостаточной точностью, так как трудно создать идентичные условия усиления по каждому из каналов. Кроме того, усилители постоянного тока, применяемые в каждом из каналов. обладают значительным дрейфом и большим временем установления показаний (20-100 с). Все это — неодинаковые коэффициенты усиления усилителей, длительное время измерений, когда между началом и концом измерений проходит несколько минут и значительно меняются свойства исследуемого потока аэрозолей— приводит к снижению точности измерений спектра распределения аэрозолей по размерам.

Целью изобретения является повышение точности измерений с одновременным упрощением процесса измерений, На чертеже представлена блок-схема гранулометра аэрозолей, Гранулометр содержит устройство для создания потока аэрозоля и воздуха, выполненное в виде отсасывающего вентилятора

1, расположенного на оси электродвигате5 ля, зарядное устройство 2, канал 3 для ввода аэрозоля, канал 4 для вывода аэрозоля с искаженным спектром, анализатор 5 подвижности, канал 6 для ввода чистого воздуха, внутренний электрод 7, внешний

10 секционированный электрод 8, блок 9 питания, соединенный с зарядным устройством

2.

Каждая секция внешнего электрода 8 соединена с одним из секторов 10 (четные

15 сектора) группы потенциальных электродов, размещенных с образованием кругового кольца.

Равные им и чередующиеся с ними нечетные сектора 11 группы потенциальных

20 электродов соединены с источником 12 компенсирующего напряжения, Каждая секция электрода 8 соединена через высокоомное сопротивление 13 утечки с землей, Приемный электрод 14, выполненный в

25 виде металлического жестко закрепленного диска. соединен с измерительным устройством, содержащим усилитель 15 импульсных сигналов. Между приемным электродом 14 и группой секторов 10 и 11 в плоскости, 30 параллельной им обоим, размещен с возможностью вращения выполненный в виде диска экранирующий электрод 16 с секторной прорезью 17, форма и размеры которой равны размерам каждого из секторов груп35 пы потенциальных электродов.

Электрод 16 укреплен на оси электродвигателя 18. По внешней окружности диска экранирующего электрода 16 расположены отверстия 19 и сектор 20, над которым рас40 положены лампочки 21 и 22, а под диском электрода, напротив лампочек, — фотодиоды

23 и 24, Лампочка 21 вместе с фотодиодом 23 образует оптоэлектронный датчик (оптрон) а5 начала (окончания) цикла измерения, а лампочка 22 вместе с фотодиодом 24 образует датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода (при его вращении) с каждым четным сектором 10 группы потен50 циальных электродов. Выходы фотодиодов

23 и 24 оптоэлектронных датчиков соединены с запускающими входами тактовых генераторов 25 и 26, вырабатывающих импульсы запуска измерительного устройства, 55 Выход усилителя 15 импульсных сигналов соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 27, выход которого соединен с сигнальным входом анализатора 28 импульсов, Выход тактового генератора 25 соединен с входом

1723499

10

25

40

55 запуска анализатора 28 импульсов, Светонепроницаемые шторки 29 и 30 обеспечивают срабатывание оптоэлектронных датчиков только от своей лампочки. Блок электродов (экранного, приемного и потенциального) экранируется внешним экраном от внешних электромагнитных и электростатических помех, Устройство работает следующим образом.

Движение аэрозоля и воздуха осуществляется устройством, выполненным в виде отсасывающего вентилятора 1, расположенного на оси электродвигателя. Поток аэрозоля поступает в зарядное устройство 15

2 через канал 3. После зарядки та часть аэрозоля, которая подвергалась искажениям спектра, удаляется через канал 4, а оставшаяся часть аэрозоля поступает в анализатор 5 подвижности, в который через канал 6 поступает чистый воздух. Аэрозольные частицы проходят в электрическое поле, создаваемое внутренним электродом 7, и в зависимости от своих электрических подвижностей осаждаются на соответствующие секции внешнего электрода 8.

Напряжение, поступающее на электрод 7, создается блоком 9 питания.

Сигналы, снимаемые с каждой секции электрода 8, поступают на четные сектора

10 группы потенциальных электродов, которые установлены с чередованием с равными им нечетными секторами 11 и вместе с ними образуют круговое кольцо. Электроды нечетных секторов 11 соединены.с регулируемым источником 12 компенсирующего напряжения, с помощью которого перед проведением измерений выставляется нулевое положение прибора.

Аэрозольные частицы, осевшие на секциях внешнего электрода, изменяют потенциалы . секций электродов 8, а следовательно, и потенциалы секторов 10 группы потенциальных электродов, При вращении экранирующего электрода 16 с секторной прорезью 17, равной по размерам секторам потенциальных электродов, поочередно экспонируются и экранируются все потенциальные электроды, при этом на приемном электроде 14 наводится серия импульсов, амплитуда каждого из которых пропорциональна изменению потенциала на соответствующей секции внешнего электрода гранулометра относительно нулевого потенциала, заданного с помощью источника 12 на секторах 11. Серия импульсов, полученных за один оборот диска, представляет собой спектральное распределение аэрозолей по электрическим падвижностям, содержащее информацию о распределении аэрозолей по размерам.

При больших отношениях сигнал/шум (> 2)) регистрация спектра аэрозольных частиц может проводиться с помощью запоминающего осциллографа, подсоединенного к выходу усилителя 15, при этом для синхронизации получаемого изображения используются импульсы с тактового генератора 25, вырабатывающего импульс по завершении полного оборота экранирующего электрода.

Осциллограмма, содержащая информацию в импульсно-ординатной форме, фотогра- . фируется и в дальнейшем обрабатывается.

При меньших отношениях сигнала к шуму используется синхронное накопление полезного сигнала, при этом в качестве измерительного устройства используется промышленный анализатор импульсов (типа

АИ вЂ” 256 — 6), работающий в режиме синхронного поканального накопления.

Измерительное устройство запускается импульсом (длительностью 10 мкс), формируемым тактовым генератором 25 в момент затемнения лампочек.

С приходом запускающего импульса на синхронизирующий вход поступает серия из и импульсов считывания, формируемых тактовым генератором 26 в момент экспонирования приемного электрода 14 в поле соответствующего сектора 10 группы потенциальных электродов. Эти импульсы управляют аналоговым ключом на входе анализатора и запускают АЦП 27, преобразующий в цифровой код усиленные усилителем 15 импульсы полезного сигнала с приемного электрода 14. Результат преобразования записывается в блок памяти анализатора 28 импульса в канал, номер которого N соответствует номеру каждой из

М секций внешнего секционированного электрода 8 гранулометра (й < и). С приходом следующего импульса считывания с генератора 26 происходят преобразование и запись сигнала в канал памяти под номером

8+1 и т,д. Таким образом, в блоке памяти анализатора 28 содержится в цифровом виде весь спектр аэрозольных частиц, разбитый по и каналам.

Весь процесс повторяется с приходом следующего запускающего импульса с выхода тактового генератора 25. В результате накопления происходит сглаживание случайного шума и выделение полезного сигнала.

Вывод информации, содержащейся в памяти анализатора 28, осуществляется на осциллографическую трубку или на цифропечатающее устройство.

1723499

Использование предлагаемого устройства позволяет за счет введения бесконтактного емкостного коммутатора каналов автоматизировать процесс измерения спектрального распределения аэрозольных час- 5 тиц; в результате снижения времени измерения спектра и использования одного канала усиления по переменному току повысить точность измерений примерно в 2 — 3 раза; расширить область применения при- 10 бора путем получения возможности использовать его в системах автоматического управления.

Формула изобретения 15

1. Гранулометр аэрозоля, содержащий зарядное устройство, связанное с анализатором подвижности, состоящим из двух расположенных коаксиально изолированных 20 друг от друга электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный электрод разделен на изолированные друг от друга секции и связан с уст- 25 рогством для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительным устройством, содержащим усилитель и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере- 30 ний с одновременным упрощением процесса измерений, в него введен электродвигатель, на оси которого расположен установленный с возможностью вращения экранирующий электрод с секторной 35 прорезью, одна сторона которого обращена к выполненному в виде диска жестко закрепленному приемному электроду, соединенному с сигнальным входом измерительного устройства, а другая сторона — к группе жестко закрепленных чередующихся потенциальных электродов, выполненных в виде, секторов, четных и нечетных, размещенных с образованием кругового кольца, при этом каждый четный сектор соединен с одной из секций наружнОго электрода и одновременно через высокоомное сопротивление — с землей, а все нечетные сектора соединены с источником компенсирующего напряжения, причем экранный, приемный и потенциальные электроды расположены в . параллельных плоскостях.

2. Гранулометр по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в него дополнительно введены датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода при его вращении с каждым четным сектором группы потенциальных электродов и датчик начала цикла измерения, соединенные с входами соответственно первого и второго тактовых генераторов, выходы которых соединены с соответствующими входами измерительного устройства.

3, Гранулометр по п,2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что датчики совпадения и начала цикла измерений выполнены электрооптическими.

4, Гранулометр по п.1, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что размеры и форма каждого из потенциальных электродов совпадают с размерами и формой прорези, выполненной в экранном электроде.

5. Гранулометр по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительное устройство выполнено в виде цифрового спектрометра с поканальным накопителем сигналов.

1723499

Составитель Б.Сушко

Техред М.Моргентал Корректор С Черни

Редактор С.Лисина

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

Заказ 1061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5