Устройство для измерения плотности объемных электрических частиц в газе

Устройство для измерения плотности объемных электрических частиц в газе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеоа Соаетенми

Соцмалмстнчеснни

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ

0 ) 602829 (61) Дополнительное к авт. евнд-ву (22) Заявлено 06.12.7Я21) 2 26613/18-25

Я (5)) М. Кл, С 01 и 1М00 с присоединением заявки % (23) Приоритет— (43) Опублнмовано15.04 78,Бюллетень %14

Гиеударстееавй «веет

Вввата Мииимрев ИР в дмаи имбувеииа и еткуиаий

{53) YgK 541.12.

,.035 (088.8) (45) Дата опубликования описания 27.03.78 Б. 10. Кольцов, Л. A. Нейман, Б. И. Попов, В. В. Румянцев и В. И. Турубаров (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ

ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

"lACTHIL В ГАЗЕ

Изобретение относится к области измерения концентрации заряженных частиц, содержащихся в газе, и может быть применено

I в различных отраслях науки и техники, например, для измерения электрических характеристик атмосферы, при измерении эффективности генераторов ;аэроионов и электроаэрозолей.

Известны устройства для измерения плотности объемного электрического заряда, ос- 1е, нованные на накоплении заряда на фильтрую шем элементе $1$ .

Однако эти устройства обладают низким быстродействием, цикличностью процесса измерения и малой точностью вследствие ие- 1й стабильности контактной разности потенциалов между фильтруюшим -элементом и корпусом устройства.

Известны также устройства для непре- еа рывного измерения объемного электрического заряда газа, основанные на модуляции объемного электрического заряда импульсным электрическим полем.и регистрации переменной электродвижушей силы или тока, щ

2 вызываемого осаждением заряженных частиц в измерительном электроде 12 .

Эти устройства имеют большее быстродействие и точность, чем устройства, основанные на накоплении заряда на фильтруюшем элементе, но позволяют определить величину плотности объемного электрического заряда лишь на основании ряда последовательных измерений.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являет я устройство, содержащее корпус, в котором установлены по оси потока газа 1наружный и внутренний цилиндрические электроды создания поперечного электрического поля, подключенные к источнику импульсного напряжения, и индукционный измерительный электрод, подключенный к измерительной схеме 3 . Измерение объемного электрического заряда производится путем модуляции его плотности в импульсном электрическом поле за счет осаждения в течение импулЬса на электродах, создающих упомянутое поле, части с подвижностью, большей некоторого значения К „„, и

ВО2Е

3 регистрацйи амплитуды и фазы переменной

-электродвижущей силы, наводимой на изме,рительном электроде частицами, проходящими

ti через пространство между электродами для создания поперечного электрического поля, в течение времени, когда напряженность этого, ноля равна нулю. Величина К, эа-! мин висит от соотношения между длиной электродов для создания поперечного электрического поля, напряженностью ноля, расстоянием между электродами, их кривизной и скоро . стью газового потока и влияет на точность измерения плотности объемного электрического заряда. Для повышения точности изме

:рения необходимо, чтобы величина, К ц стремилась к нулю, а эффективность осажде., ния части с равной подвижностью, но с зарядами разных знаков была одинаковой для обоих электродов.

Недостатком известного устройства явФ ляется низкая точность измерения, обусловленная низкой эффективностью осаждения малоподвижных частиц на электродах для создания поперечного электрического поля вслед- ствие того, что напряженность вышеупомяну- и того поля не может быть увеличена до необходимого значения из-за возникновения корон ного разряда с центрального электрода, что нарушает работоспособность устройства, а уменьшение расстояния между электродами щ приводит к уменьшению пороговой чувствительности устройства из-за снижения анализируемого объема газа. Кроме того, существенное неравенство радиусов электродов обуснорливает разную эффективность осажде- З5 ния частиц одной йодвижности, но несущих заряды разных знаков.

Целью изобретения является повышение точности измерения плотности объемного электрического заряда .частиц в газе за счечщ1 увеличения эффективности осаждения малоподвижных частиц и выравнивания эффективностей осаждения частиц, несущих заряды разных зйаков, но одной подвижности.

Цель достигается тем, что в предлагае- 45 мнм устройстве между электродами создания поперечного электрйческого поля установлены с неравномерно увеличивающимися к оси потока зазорами коаксиальные цилиндры оса ждения малоподвижных частиц, из которых 50 нечетные от оси потока подключены к наружному, а четные к внутреннему электроду

На чертеже показано схематичное изобч ражение предлагаемого. устройства.

Устройство содержит наружный электрод 65

1 и внутренний электрод 2 для создания поперечного газовому потоку электрического поля между которыми установлены цилинд ры 3 осаждения малоподвижных частиц, причем нечетные от оси потока соединены с 6О

4 электродом 1, а четные — с электродом 2.

К электродам 1 и 2 и связанным с ними цилиндрам 3 подключен источник 4 импульсного напряжения для создания понеречно|о электрического поля. За электродами 1 и 2 последовательно по потоку иониэированного газа в корпусе 5 установлен измерительный электрод 6, представляющий собой индукционное кольцо, к которому подключена измерительная схема 7, регистрирующая амплитуду и фазу наводимой электродвижущей силы.

Процесс измерения производится следующим образом.

Поток исследуемого газа пропускается внутри корпуса 5. На электроды 1 и 2 И подключенные g ним цилиндры 3 осаждения малоподвижных частиц от источника 4 подается униполярное импульсное напряжение.

Втечение времени, когда это напряжение отлично от нуля, заряженные частицы под действием сил электрического поля движутся к электродам 1 и 2 и подключенным к ним цилиндрам 3 осаждения малоподвижных частиц. При этом происходит осаждение частиц с подвижностью, большей некоторого значения М

ra3. поступает в измерительный электрод 6 и наводит на нем электродвижущую силу, амплитуда переменной составляющей которой пропорциональна величине электрического объемного заряда частиц из диапазона подвижностей М и н < K w. Знак заряда часt тиц преобладающей концентрации определяется по разности фаз между наведенной электродвижущей силой и импульсным напряжением. Величина амплитуды наведенной электродвижущей силы и разности фаз измеряется схемой 7..

Так как после установки между электродами цилиндров осаждения малоподвижных частиц расстояние между смежными weMenтами устройства, на которые подается им« пульсное налряжение, меньше исходного расстояния между электродами, то значение

К > и н оказывается существенно меньшим величины К,„„, йри неизменной амплитуде импульсного напряжения.. Равенство знаФ

Гений К „„для любой нары смежных элементов устройства при одинаковой веро-. ятности осаждения частиц достигается. увеличением к оси газового потока зазоров между цилиндрами. Кроме того, величина радиусов. смежных элементов в этом случае отличается несущественно, что обусловливает одинаковую эффективность осаждения частиц одной подвижности, но несущих заряды разных знаков, а следовательно, и высокую

602829

Уаиж

Составитель А. Журавлева

Редактор И. Шубина Техред Н. Андрейчук Корректор Е» Папп

Заказ 1839/39 Тираж 1112 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 точность измерения. Потеря чувствительности устройства из-за уменьшения анализируемого объема газа, вызванного установкой цилиндров осаждения малоподвижных частиц, не превышает 1-2%, а точность измерения повышается в 20-100 раз в зависимости от содержания в воздухе малоподвижных час- .

THIl »

Формула изобретения

Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе, содержащее корпус, в котором установ лены по оса потока газа наружный и внут- lS ренний цилиндрические электроды создания цоперечного электрического поля, подключенные: к источнику импульсного напряжения и индукционный, измерительный элек грод, подключенный к измерительной схеме, о т- 26 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, между электродами создания поперечного электрического поля установлены с неравномерно увеличивающимися к оси потока зазорами коаксиальные цилиндры осаждения малоподвижных частиц, из которых нечетные от оси потока подключены к наружному, а четные к внутреннему электроду.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Таммет X. Ф. Аспирационный метод измерения спектра аэроионов, ГТУ, вып. 195, Тарту, 1967, с. 45, 46.

2.,gonad А.,Sgrrgel 3,, Гйаиеь d,Ettl egiHeleren4 direeKdu ьресЕ е des pe54a оиа аЬио&рпе чде а&ъе 1вбЬ if angel

waste Makbeynafik and physi4 13® ), Р : 272-278, 4962.

3. Заявка М 1942974,кл. Cj 01 X 15 0, 1973, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.