Устройство для дисперсного анализааэрозолей

Устройство для дисперсного анализааэрозолей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

G 01 и 15/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) П риорнтет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23. 05. 81. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 30. 05. 81 (53) УДК543,275 (088. 8) РСФСР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРСНОГО АНАЛИЗА

АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение относится к измерению размеров частиц и их концентрации и может найти применение в различных областях техники, где требуется определение размера аэрозольных частиц и их плотности, например в машино5 строении для контроля качества очистки трубопроводов, когда необходима I точная идентификация аэрозолей.

Известны устройства предназна9 !

О ченные для дисперсного анализа аэрозолей, основанные на зарядке частиц в поле коронного разряда и измерении их заряда, содержащие воздуходувку, электроды для создания коронного разряда и установленное за ними в корпусе последовательно по потоку аэрозоля индукционное измерительное кольцо, подключенное через масштабный усилитель к индикатору (11, 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для дисп pcHoго анализа аэрозолей, которое и зволяет анализировать аэрозольный поток при скоростях движения в трубопроводах ,вьппе 1,5 м/с и, имея малое аэродинамическое сопротивление, .не требует дополнительной мощности на ускорение аэрозольнаго потока (2j.

Недостатком известного устройства является невозможность одновременного определения размера аэрозольных частиц и их плотности, что затрудняет проведение идентификации аэрозолей и сужает функциональные возможности устройства

Цель. изобретения — расширение функциональных возможностей устройств за счет одновременного определения.размера аэрозольных частиц и их плотности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее электроды для создания коронного разряда, индукционное измерительное кольцо и воздуходувку, установленные в корпусе последовательно по потоку

30

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

В корпусе 1 последовательно по потоку аэрозоли установлены электроды

2 и 3 для создания коронного разряда, подключенные к источнику 4 высокого напряжения, 14 индукционное измерительное кольцо 5, которым в сужающейся части корпуса размещены. и изолированных друг от друга допол-.

50 нительных индукционных колец 6 -6„.

За последним из колец установлены воздуходувка 7. К измерительному кольцу 5 подключен усилитель 8, выполненный как линейный масштабный, 55 а к дополнительным измерительным кольцам 6 -6 подключены усилители-огра д ничители 9 -9 . Выход усилителя 8 под 1 ключен к первому управляющему входу

3 8324 аэрозоля, масштабный усилитель, подключенный к индукционному измерительному кольцу, и индикатор, дополнительно снабжено индукционными кольцами, изолированными друг от друга и установленными последовательно по потоку аэрозоля за первым индукционным измерительным кольцом в части кбрпуса, имеющей переменное сечение, усилителями-ограничителями, ключа- 10 ми и счетчиками импульсов, генератором тактовых импульсов, аналогоцифровым преобразователем и блоком вычисления радиуса и плотности частиц, причем дополнительные индукционные измерительные кольца через усилители-ограничители подключены к одному из входов соответствующих ключей, другие входы которых объедииены и подключены к выходу масштаб- 20 ного усилителя, соединенному через аналого-цифровой преобразователь с одним из сигнальных входов блока вычисления радиуса и плотности частиц, к другим сигнальным входам 25 которого подключены выходы счетчиков, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, счетные входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а установочные входы соединены с управляющим выходом блока вычисления радиуса и плотности частиц, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, 35 соединенного с последним по потоку аэрозоля индукционным измерительным кольцом, а информационньй выход— к индикатору. где А и В— постояннь1е, характеризующие конструкцию устройства; скорость частицы относительно воздушного потока; плотность вещества частицы; радиус частицы .

24 4 каждого из ключей 10, в качестве которых могут .быть применены R-S триггеры, и ко входу аналого-цифрового преобр зователя !1 (АЦП). Ко второму управляющему входу каждого из ключей.

10 подключен выход соответствующего усилителя 9. Выходы ключей 10 подключены к управляющим входам соответствующих счетчиков 12, счетные входы которых объединены и подключены к генератору тактовых импульсов 13.

Установочные входы счетчиков 12 подключены к управляющему выходу блока вычисления радиуса и плотности частиц 14, а их выходы, а также выход

11 АЦП вЂ” к его соответствующим сигнальным входам. Выход n-ro усилителя 9 подключен к управляющему входу блока вычисления радиуса и плотности частиц 14, представляющий специализированную микро-ЭВМ. Информационный выход блока вычисления радиуса и плотности частиц подключен к индикатору 15.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении воздушным потоком участка корпуса с переменным поперечным сечением происходит изменение скорости потока. Так как аэрозольные частицы обладают определенной инерцией, величина которой зависит от массы частицы, то при изменении скорости воздушного потока скорость частицы устанавливается равной скорости воздушного потока с некоторым запаздыванием, величина которого зависит от соотношения между поверхностью частицы и ее плотностью. Изменение скорости аэрозольной частицы относительно скорости увлекающего ее воздушного потока описцвается линейным дифференциальФ, ным уравнением

5 8324

Откуда следует, что для определения плотности вещества частицы необходимо знать величину ее радиуса и решение дифференциального уравнения представляющее собой значение скорости частицы относительно скорости воздушного потока в определенные фиксированные моменты времени.

Измерение размера аэрозольных частиц и их плотности в предлагаемом 10 устройстве производится следующим образом.

Аэрозольная частица, увлекаемая потоком воздуха, создаваемым воздуходувкой .7, проходит через зону 15 коронного разряда, создаваемого электродами 2 и 3, на которые подается высокое .напряжение с:источника 4 высокого напряжения. При этом аэрозольная частица приобретает заряд, 20 пропорциональный квадрату ее радиуса. Заряд регистрируется усилителем 8, подключенный к индукционному измерительному кольцу 5, при прохождении через него заряженной аэрозольной частицы. Сигнал с выхода этого усилителя поступает на вход 11 АЦ1Т, где вырабатывается двоичное число, величина которого пропорциональна квадрату радиуса З0 частицы. Кроме того, сигнал с выхода усилителя 8 поступает на вход каждого из ключей 10 и устанавливает их в состояние, разрешающее счет тактовых импульсов, поступающих с ге- 35 нератора тактовых импульсов 13 на счетный вход счетчиков 12. Предварительно в каждом из счетчиков 12 записывается число, представляющее собой число тактовых импульсов 40 с генератора 13 за время, равное времени прохождения воздушным потоком

1 расстояния от измерительного кольца

5 pо соответствующего дополнительного измерительного кольца 6. При 45 прохождении аэрозольной частицей каждой измерительного кольца 6 ее заряд регистрируется подключенным к ней усилителем 9, вырабатывающим импульс, запрещающий дальнейший счет 50 тактовых импульсов счетчиком 12, которые включены.так, что поступающие на них тактовые импульсы с генератора 13 вычитаются из предварительно записанного числа.,В результате по окончании счета в каждом из счетчиков 12 оказывается записанным двоичное число, пропорциональное

24 6 времени запаздывания аэрозольной частицы относительно воздушного потока. После прохождения аэрозольной частицией последнего измерительного кольца 6 сигнал с подключенного к нему усилителя 9 поступает на управляющий вход блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 и разрешает запись в него двоичных чисел с выходов счетчиков 12, характеризующих скорость аэрозольной частицы относительно воздушного потока в каждой из и точек, в которых размещены индукционные измерительные кольца 6, и представляющих собой решение дифференциального уравнения движения частицы в аналитическом виде (табличное задание функции). Одновременно в блок вычисления радиуса и плотности частиц записывается число с выхода 11 АЦП, определяющее величину квадрата радиуса аэрозольной частицы. Блок вычисления радиуса и плотности частиц осуществляет в цифровом виде решение дифференциального уравнения движения аэрозольной частицы, вычисляя ее скорость относительно воздушного потока для тех точек, в которых установлены индукционные измерительные кольца 6. При этом величина квадрата радиуса частицы является параметром, а плотность частицы варьируется до тех пор, пока результат вычислений блока вычисления радиуса и плотности частиц не совпадает с заданной точностью со значениями чисел, переписанных в память блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 со счетчиком 12. При совпадении этих значений с выхода блока вычисления радиуса и плотности частиц 14 на индикатор 15 выводятся данные о размере аэрозольной частицы и ее плотности, а на установочные входы счетчиков 12 подается сигнал, устанавливающий их в исходное состояние. Количество измерительных колец определяет точность вычисления плотности материала аэрозольной частицы и допустимым диапазон ее изменений. При увеличении числа измерительных колец точность вычислений повышается..

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет одновременного определения раз832424

Формула изобретения

БНИИПИ Заказ 4081/87 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мера аэрозольных частиц и плотности их материала.

Устройство для дисперсного анализа аэрозолей, содержащее электроды для создания коронного разряда, индукционное измерительное кольцо

Ъ и воздуходувку, установленные в корпусе последовательно по потоку аэрозоля, масштабный усилитель, подключенный к индукционному измерительному кольцу, и индикатор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно снабжено индукционными кольцами, изолированными друг от друга и установленными последовательно по потоку аэрозоля за первым индукционным измерительным кольцом в части корпуса, имеющей переменное сечеиие, усилителями-ограничителями, ключами и счетчиками импульсов, генератором тактовых импульсов,.аналого-цифровым преобразователем и блоком вычисления радиуса и плотности частиц, причем дополнительные индукционные.измерительные кольца через усилители-ограничители подключены к одному из входов соответствующих ключей, другие входы которых объединены и подключены к выходу масштабного усилителя, соединенному через аналого-цифровой г1реобразователь с одним из сигнальных входов блока вычисления радиуса и плотности частиц, к другим сигнальным О входам которого подключены выходы счетчиков, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, счетные входы подключены к выходу генератора тактовых импуль1s сов, а установочные входы соединены с управляющим выходом блока вычисления радиуса и плотности частиц, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя=ограничителя, сое20 диненного с последним по потоку аэрозоля индукционным измерительным кольцом, а информационный выход — к индикатору.

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

¹ 550560, кл. G 01 N 15/02, 1975.

2, Авторское свидетельство СССР № 589569, кл, 6 01 N 15/00, 1976

30 (прототип).