Устройство для измерения плотности объемных электрических частиц в газе

Своз Советеннх Соцналнстнчесинх РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ(и) 802829 61) Дополнительное и авт. свнд.ву22) Заявлено 06.12.7 Я 21) 2426613/ М. Кл,Ст 01 Ю рнсоединеннем заяви ратаееай анитат а Мииюраа ИР АВВн иаабрвтаиаа и фткритий(72) Авторы изобретения 7) Заявнтел кий институт авиационного приборостроени енин ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНО ЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВЧАСТИБ В ГАЗЕ устройств объемного ованиые н звестны так ля неп ывного измерения го заряда газа, ос бъемного электрич ым электрическим еменной электрода электрическомодуляциияда импульсгистрации пе еского з полем.и ы или тока, щ Изобретение относится к области измерения конюентрации заряженных частиц, содержащихся в газе, и может быть примененов различных отраслях науки и техники, например, для измерения электрических характеристик атмосферы, при измерении эффективности генераторов ;аэроионов и электро- аэрозолей.Известны устройства для измерения плотности объемного электрического заряда, ос й , нованные на накоплении заряда на фильтрую шем элементе 11Однако эти устройства обладают низким быстродействием, цикличностью процесса из мерения и малой точностью вследствие не а стабильности контактной разности потенциалов между фильтруюшим элементом и корпусом устройства,вызываемого осаждением заряженных частицв измерительном электроде 12,Эти устройства имеют большее быстродействие и точность, чем устройства, основанные на накоплении заряда на фильтруюшемэлементе, но позволяют определить величинуплотности объемного электрического заряда. лишь на основании ряда последовательныхизмерений.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являетдя устройство, содержащее корпус, в котором установлены пооси потока газа Наружный и внутренний цилиндрические электроды создания поперечногоэлектрического поля, подключенные к источнику импульсного наприжения, и индукционный измерительный электрод, подключенныйк измерительной схеме 3, Измерениеобъемного электрического заряда производится путем модуляции его плотности в импульсном электрическом поле за счет осажденияв течение импулЬса на электродах, создающих упомянутое поле, части с подвижностью,большей некоторого значении К , и6 О 283регистрации амплитуды и фазы переменной .электродвижущей силы, наводимой на изме,рительном электроде частицами, проходящими через пространство между электродами для создания поперечного электрического поля, в течение времени, когда напряженность этого,поля равна нулю. Величина Кза вин висит от соотношения между длиной электродов для создания поперечного электрического поля, напряженностью поля, 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 М цщ стремилась к нулю, а эффективность осажде., ния части с равной подвижностью, но с зарядами разных знаков была одинаковой для обоих электродов.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная низкой эффективностью осаждения малоподвижных частиц на электродах для создания поперечного электрического поля вслед- ствие того, что напряженность вышеупомяну-й того поля не может быть увеличена до необходимого значения из-за возникновения коронного 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 обусуорливает разную эффективность осажде- З 5 ния частиц одной подвижности, но несущих заряды разных знаков.Целью изобретения является повышение точности измерения плотности объемного электрического заряда частиц в газе за счеп 4 О увеличения эффективности осаждения малоподвижных частиц и выравнивания эффективностей осаждения частиц, несуншх заряды разных зйаков, но одной подвижности.Цель достигается тем, что в предлагае мпм 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 электродуНа чертеже показано схематичное изот ражение предлагаемого устройства.Устройство содержит наружный электрод И 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 6 О 4электродом 1, а четные - с электродом 2. К электродам 1 и 2 и связанным с ними цилиндрам 3 подключен источник 4 импульсного напряжения для создания поперечно 1 о электрического поля. За электродами 1 и 2 последовательно по потоку ионизированного 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 к ним цилиндры 3 осаждения малоподвижных частиц от источника 4 подается униполярное импульсное напряжение. В .течение 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 ин . Во время паузы между импульсами объемный электрический заряд газа сохраняет свое исходное значение. Далее га 3, поступает в измерительный электрод 8 и наводит на нем электродвижущую силу, амплитуда переменной составляющей которой пропорциональна величине электрического объемного заряда частиЦ из диапазона подвижностей 8 ин 4 Код, Знак заряда частиц преобладающей концентрации определяется по разности фаз между наведенной электроавижущей силой и импульсным напряжением. Величина амплитуды наведенной электродвижущей силы и разности фаз измеряется схемой 71Так как после установки между электродами цилиндров осаждения малоподвижных частиц расстояние между смежными элементамиустройства, на которые подается им пульсное напряжение, меньше исходного расстояния между электродами, то значение Ки н оказывается существенно меньшим величины К йри неизменной амплитуде импульсного напряжения,.Равенство знаГений К для любой пары 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 высокую1839/39 Тираж 1112ЦНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретен113035, Москва, Ж, Р ПодписноеСовета Министров СС открытийкая набд. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5точность 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 часформула изобретения 10 Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе, содержащее корпус, в котором установ лены по оси потока газа наружный и внут ренний цилиндрические электроды создания поперечного электрического поля, подключенные: к источнику импульсного напряжения и индукционный,измерительный электрод, подключенный к измерительной схеме, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, между электродами создания поперечного электрическогополя установлены с неравномерно увеличивающимися к оси потока зазорами коаксиальные цилиндры осаждения малоподвижныхчастиц, из которых нечетные от оси потокаподключены к наружному, а четные к внутреннему электроду.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Таммет Х. Ф, Аспирационный методизмерения спектра аэроионов, ГТУ,вып, 195, Тарту, 1967, с. 45, 46.2.,Оопп А.,баиЯеЯ.,гйаиеьЮ,ЕнейееепФ. Аее ц ьресЬ е деа ре 2 йвоиа а 1 тоьр цечДеавъе ЬоЬ и 1 апДелцимкт,е МайеааГЙ опд 9 Ивй ЗФЗ),Р. 272-278, ЛЬ 2.3. Заявка1942974,кл. С 01 Х 15,О,1973, по которой принято положительноерешение о выдаче авторского свидетельства.