Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля

СОЮЗ ССВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК аиЯОап 1260(594 0 01 11 ОЛИСАН ОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Манойлов В. Е. и др. Приборыконтроля окружающей среды. - М,:Атомиздат, 1980, с. 107-108,Авторское свидетельство СССР11 ф. 479994, кл, С 01 И 15/00, 1973.Евдокимов В, И., Попов Б. И.,Леонов И. И. Измерительный тракт высокочувствительного электроиндукционного пылемера. - В кн. Приборныеавтоматические системы и их элементы. Л., ЛИАП, 1975, с. 130-134,(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ, ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ ( 57) Устройство для измерения конРцентрации дисперсной фазы аэрозоля1может найти применение в горнодобывающей, перерабатывающей и других отраслях промьппленности. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение динамического диапазона за счет адаптивного изменения постоянной времени измерения и чувствительности усилителя, а также синхронизации источника питания, Устройство содержит последовательно ч, установленные по ходу движения аэрозоля зарядную камеру, подключенную к выходу импульсного источника питания, и измерительную камеру, вы.ход которой подключен к входу избирательного усилителя, синхронный детектор, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, и индикатор. Устроиство также имеет первую резистпвную матрицу, объединенные и входов которой соединены с входом избирательного усилителя, а и выходов подключены к и входам первого коммутатора. Выход первого коммутатора соединен с объединенныЩ С ми и выходами второй резистивной е матрицы и выходом избирательного усилителя, и выходов второй резистивной матрицы подключены к и вхо- Сф дам второго коммутатора, Выход второго коммутатора соединен с входом синхронного детектора, управляющий выход синхронного цетектора подклю- файф чен к управляющеь г.,оду источника ЬР питания, при этом выход амплитудно- ф 1 го детектора соединен с входом ана-лого-цифрового преобразователя, фвыход которого подключен к входу ф индикатора и входу преобразователя кода, а выход преобразователя кода соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов и установочным входом индикатора. 1 ил.1 О 15 20 Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения дисперсной Фазы аэрозоля, и может быть использовано в горнодобывающей, перерабатывающей и другой отраслях промышленности, а так-, же для контроля загрязненности окружающей среды.Цель изобретения " повышение быстродействия и расширение динами" ческого диапазона за счет адаптивного изменения постоянной времени измерения и чувствительности усилителя, а также синхронизации источника питания. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содЕржит установленные последовательно по потоку в цилиндрическом газоходе 1 зарядную камеру 2 типа игла-цилиндр и измерительную камеру 3 индукционного типа, Цилиндр 4 зарядпой камеры 2 подключен к выходу импульсного источника 5 питания, а второй электрод - игла 6 заземлен. Измерительная камера 3 подключена к входу избирательного усилителя 7. Выход усилителя 7 соединен с объединенными входами второй резистивной матрицы 8. Выходы резистивной матрицы 8 через второй коммутатор 9 соединены с входами синхронного детектора 10 с коммутаторами 11. Первая резистивная матрица 12 и первый коммутатор 13 включены в цепь отрицательной обратной связи. усилителя 7. Объединенные входы резистивной матрицы 12подключены к инвертирующему входу усилителя 7, а выходы через коммутатор 13 - к выходу усилителя 7. Число элементов матриц 8 и 12, а также число ключей коммутаторов 9 и 13 одинаково, Управляющие входы коммутаторов 9 и 13 подключены к выходу преобразователя 14 кода. Коммутатор 11 синхронного детектора 10 соединен с управляющим входом источника 5 питания, а выход синхрон,ного детектора 10 подключен черезамплитудный детектор 15 к входу аналого-цифрового преобразователя 16.Выход аналого-цифрового преобразователя 16 соединен с входом индикатора 17 и с входом преобразователя 14 кода Выход преобразователя 1подключен гакже к установочному,входу индикатора 17. Устройство работает следующимобразом. Поток аэрозоля с постоянной скоростью пропускается через газоход 1. В зарядной камере 2 во время импульса коронного разряда образуется поток униполярных ионов. Частицы аэрозоля, пересекающие этот поток униполярных ионов, приобретают заряд, величина которого зависит от пара метров потока ионов и размеров частицы. Поскольку питание на зарядную камеру подается импульсно, то образуются пачки заряженных частиц, чередующиеся с пачками незаряженныхчастиц. Плотность объемного заряда в пачке заряженных частиц пропорциональна концентрации частиц, а также зависит от их среднего размера, Впотоке аэрозоля после зарядной камеры 2 образуется периодическая последовательность пачек заряженных час" тиц. Каждая пачка заряженных частицнаводит на измерительной камере 3заряд, величина которого пропорциональна заряду пачки, На входе усилителя 7 наведенный заряд преобразуется в напряжение, частота изменения которого определяется частотой следования пачек и, соответственно, частотой зажигания коронного разряда, Усиленная по амплитуде первая гармоника напряжения совместно с шумовой составляющей с выхода усилителя 7 через одни из регистров резистивной матрицы 8 и соответствующий замкнутый ключ второго коммутатора 9 поступает на вход синхронного детектора 10, Постоянная временизаряда конденсаторов синхронногодетектора 10 задается сопротивлением резистора из матрицы 8, и следовательно, кодов управляющего сигна;ла на управляющем входе коммутатора 9, ОЗначение постоянной времениопределяет полосу прбпускания синхронного детектора 10 и, соответственно, время усреднения полезногосигнала, Сигнал с выхода синхронного детектора 10 поступает на входамплитудного детектора 15, на выходе которого образуется напряжениепостоянного тока, пропорциональноеконцентрации аэрозоля. Аналоговыйсигнал преобразуется аналого-циФровым преобразователем 16 в цифровойкод, который поступает на сигнальный вход индикатора 17 и на входпреобразователя 14 кода, Преобразователь 14 кода в зависимости от цифрового кода на выходе аналогоцифрового преобразователя 16, а ,следовательно, в зависимости от концентрации аэрозоля, вырабатывает позиционный код сигнала управления первыми ключами коммутаторов 9 и 13, В резистивных матрицах 8 и 12 при этом выбираются резисторы с макси 10 мальным сопротивлением. При увеличении концентрации аэрозоля по сигналу с преобразователя кода подключаются последующие ключи коммутаторов 9 и 13, а в резистивных матрицах подключаются резисторы с меньшим значением сопротивления, Соответственно уменьшаются постоянная времени синхронного детектора 1 О и коэффициент усиления усилителя 7, При уменьшении концентрации аэрозоля значение сигнала на выходе аналогоцифрового преобразователя 16 умень.шается, и по сигналу с преобразователя 14 кода подключаются соответ 25 ствующие ключи в коммутаторах и резисторы с большим сопротивлением в резистивных матрицах 8 и 12. Сигнал с выхода преобразователя 14 кода определяет номер включенных ключей коммутаторов 9 и 13 и тем самым определяет значение множителя на индикаторе 17, пропорционального выбранному коэффициенту преобразования концентрации в заряд пачки. Чис ло ключей коммутаторов 9 и 13, резисторов 8 и 12 наборов и разрядов индикатора 17 определяются заданным динамическим диапазоном и требуемым быстродействием устройства. Верхнее 40 и нижнее фиксированные значения сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 16, при которых вырабатываются управляющие сигналы на коммутаторы 9 и 13, определяются 45динамическим диапазоном аналого-цифрового преобразователя 16 разряд,ностью его кода и необходимым гистерезисом, обеспечивающим устойчивость работы устройства. Значения резисто Оров 8 и 12 наборов выбираются исходя,из условий требуемого быстродействия по условиям измерений, а так.же с учетом необходимости компенсации изменения коэффициента передачисинхронного детектора при изменении его постоянной времени. Импульсы с выхода коммутатора 11 синхронного детектора 1 О поступают на вход импульсного источника 5 питания, Одновременно с поступлением импульса на выходе источника 5 питания появляется напряжение, превышающее порог зажигания коронного разряда в зарядной камере 2, и начинает формироваться пачка заряженных частиц. Таким образом пачка заряженных частиц всегда начинает формироваться одновременно с замыканием одного определенного ключа коммутатора 11 синхронного детектора 1 О, Одновременно с размыканием этого или следующего ключа прекращается формирование пачки заряженных частиц. В процессе продвижения по газоходу 1 от зарядной камеры 2 до измерительной камеры 3 пачек заряженных частиц образуется временной сдвиг между наведением сигнала на входе усилителя 7 и началом формирования пачки заряженных частиц в зарядной камере 2, Этот временной сдвиг постоянен при фиксированной скорости потока аэрозоля, следовательно, каждый из конденсаторов синхронного детектора 1 О будет всегда включаться при определенном значении фазы полезного сигнала на выходе усилителя. Изменения частоты переключения коммутатора 11 будут сопровождаться таким же изменением частоты пачек, причем будут сохраняться неизменными все фазовые соотношения между сигналом и процессами зарядки конденсаторов синхронного детектора 1 О. При другом значении скорости аэрозольного потока будут сформированы другие фазовые соотношения, однако коэффициент передачи синхронного детектора 10 останется неизменным.формула изобретенияУстройство для измерения концентрации, дисперсной фазы аэрозоля, содержащее последовательно установленные по ходу движения аэрозоля зарядную камеру, подключенную к выходу импульсного источника питания и измерительную камеру, выход которой подключен к. входу избирательного усилителя, синхронный детектор, вы, ход которого соединен с входом амплитудного детектора, и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с12 б 0758 Составитель Д. ГромоРедактор М. Товтин Техред И.Попович орректор А. Зимокосо Тираж 778 Государственного делам изобретений Москва, Ж, Рау а 5219/40 ВНИИПИ Подитета СССРткрытийя наб., д. сн к 13 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. уУжгород, ул, Проектна целью повышения быстродействия и расширения динамического диапазона засчет адаптивного изменения постоянной времени измерения и чувствительности усилителя, а также синхронизации источника питания, устройство дополнительно снабжено первой резистивнай матрицей, объединенные и входовкоторой соединены с входом избирательного усилителя, а и выходов подключены к и входам первого, коммутатора, выход первого коммутатора соединен с объединенными и входами второйрезистивной матрицы и выходом избирательного усилителя, и выходов второй резистивной матрицы подключенык и входам второго коммутатора, выход второго коммутатора соединен свходом синхронного детектора, управляющий выход синхронного детектораподключен к управляющему входу источника питания, при этом выход амплитудного детектора соединен свходом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен квходу преобразователя кода, а выходпреобразователя кода соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов и установочным вхоцом индикатора.