Устройство для измерения микроконцентраций пыли в воздухе

мтект нс ",". 1 н-е.":;ОП ИСАНЙЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 201277(21) 2557658/18-25с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -С 01 В 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытиЯ(71) ЗаяВИтЕЛЬ Ленинградский институт авиационного приборостроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ Изобретение относится к устройствам для измерения размеров частиц и их концентраций и может найти применение в различных отраслях техники, например, для определения количест венного содержания частиц пыли в герметизированных помещениях.Известно устройство и способ измерения концентрации пыли в воздухе, основанный на зарядке частиц пыли в поле импульсного коронного разряда и последующем измерении электродвижущей силы, наводимой ими на измерительном электроде 1).Известное устройство не обеспечивает требуемой точности измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения микроконцентраций пы 20 ли в воздухе.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены камера генерации помехи, установленная в воздуховоде между зарядной и измерительной 25 камерами и подключенная к выходу высоковольтного модулятора реверсивный интеграторсигнальный вход которогоподключен к детектору, а выход - к индикатору, и синхронизатор, подключен ный выходом к управляющим входам выНаиболее близким к предлагаемомуизобретениюпо технической сущностиявляется устройство, которое содержитвоздуходувку, зарядную камеру, подключенную к высоковольтному модулятору, измерительную камеру и соединечные с ней усилитель с детектором ииндикатор, а также формирователь импульсов, подключенный входом через линию задержки к выходу модулятора, авыходом - к схеме управления ключом,включенным мвкду усилителем и индикатором (2),недостатком устройства является низкая точность измерения микроконцентраций (менее 0,1 мг/м ) пыли, чтоьобусловлено существенной зависимостью погрешности измерения от стабильности скорости воздуха, от степени корреляции сигнала и шума, что не позволяет при практической реализации повысить отношение сигнал/шум для помехи, синхронной с сигналом, Влияние последнего источника погрешности наиболее ощутимо, так как принцип действия устройства требует применения импульсного коронного разряда, являющегося мощным источником помехи, синхронной с сигналом.соковольтного модулятора и реверсивного интегратора.На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.В воздуховоде 1 последовательно по . направлению движения потока воздуха установлены наружный 2 и внутренний игольчатый 3 электроды зарядной камеры, камера генерации помехи 4, измерительная камера 5 и воздуходувка б. Наружный электрод 2 зарядной камеры и камера генерации помехи 4, имеющие форму тонкостенного цилиндра, подключены к выходам высоковольтного модулятора 7. Внутренний электрод 3 зарядной камеры установлен на оси камеры генерации помехи 4 и заканчивается острием в центре наружного электрода 2 зарядной камеры, Измерительная камера 5 соединена со входом усилителя 8, выход которого через детектор 9 подключен к сигнальному входу реверсивного интегратора 10, выход которого подсоединен.к индикатору 11. Синхронизатор 12 подключен к уйравляющим входам высоковольтного модулятора 7 и реверсивного интегратора 10. Высоко вольтный модулятор 7, управляемый синхронизатором 12, осуществляет последовательнбе во времени подключение импульсного высокого напряжения к наружному электроду 2 зарядной ка меры и к камере генерации помехи 4,Устройство работает следующим образом.Процесс измерения состоит из двух равных по длительности тактов. Дли тельность каждого такта задается синхронизатором 12. Во время первого такта высокое напряжение с модулятора 7 подается на наружный электрод 2 зарядной камеры. Реверсинный интегратор 4 О 10 при этом работает в режиме накопления выходного сигнала детектора 9. Частицы пыли, увлекаемые потоком воздуха, попадают в зарядную камеру иприобретают электрические заряды в поле униполярного импульсного коронного разряда, возникающего под. действием высокой разности потенциалов между цилиндрическим электродом 2 и острием электрода 3, Попадая во внутрь измерительной камеры 5 заряженные частицы индуцируют на ней переменный заряд, пропорциональный их концентрации. Во входной цепи усилителя 8 индуцированный заряд преобразуется в напряжение, которое усиливается усилителем, выпрямляется детектором 9 изатем поступает на сигнальный входреверсивного интегратора 10. На выходе детектора,кроме полезного сигнала; пропорционального концентрации 6 Очастиц, присутствует также сигнал помехи, который в общем случае-определяется шумамй усилителя и напряжением,наводимым на входной цепи усилителя и напряжением, наводимым на входной 65 цепи усилителя 8 электрическим полем коронного разряда. Таким образом, интегральное значение сигнала, накопленного за время первого такта реверсивным интегратором 10, оказывается равным сумме интегральных значений полезного сигнала, пропорционального концентрации пыли, и сигнала помехи,Во время второго такта измерения высокое напряжение с модулятора 7 подается на камеру генерации помехи 4 и реверсивный интегратор 10 работает в режиме считывания интегрального значения сигнала, накопленного за предыдущий такт. В пространстве между камерой 4 и цилиндрической частью электрода 3 возникает импульсное элек- трическое поле, индуцирующее на входной цепи усилителя 8 напряжение помехи, величина которого равна величине напряжения помехи, наводимого полем коронного разряда во время первого такта измерения. Так как во время второго такта зарядка частиц пыли не производится, то входной сигнал усилителя равен сумме сигнала помехи и собственного шумового сигнала. Этот сигнал усиливается, детектируется и так же, как во время первого такта, подается на сигнальный вход реверсивного интегратора 10. Так как реверсивный интегратор в течение второго такта измерения работает в режиме считывания сигнала, Накопленного за предыдущий такт, то интегральное значение сигнала, подаваемого по окончании второго такта на индикатор 11, равно интегральному значению полезного сигнала, а следовательно, пропорционально концентрации пыли в воздухе.Введение новых элементов - камеры генерации помехи, реверсивного интегратора и синхронизатора - позволяет устранить влияние на точность измерения нестабильности скорости воздушного потока и помехи, синхронной с полезным сигналом. Погрешность измерения концентрации пыли в диапазоне от 0,0005 до 0,005 мг/мз снижается с 20-40 до 4.Формула изобретенияУстройство для измерения микроконцентраций пыли в воздухе, содержащее зарядную камеру, измерительную камеру и воздуходувку, установленные последовательно в воздуховоде, высоковольтный модулятор, подключенный выходом к зарядной камере, детектор, подключенный через усилитель к измерительной камере, и индикатор, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство содержит камеру генерации помехи, установленную в воздуховоде между зарядной и измерительной камерами и подключенную ко второму выходу вы693163 соковольтного модулятора, реверсивный интегратор, сигнальный вход которого подключен к детектору, а выходк индикатору, и синхронизатор, подключенный выходом к управляющим входамвысоковольтного модулятора и реверсивного интегратора. Составитель О, Алексеева ова Техред З,анта Корректор А. Гриценк Жактор одписное ого комитета СССРний и открытийушская наб., д, 4/5 ПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Ф Заказ 6064/11 ЦНИИП по 113035, МТираж 107Государственелам изобретква, Ж, Р Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 340942, кл. 6 01 М 15/00, 30,10.70. 2. Авторское свидетельство СССР Р 479994, кл. 6 01 И 15/00, 23.07. 73