Способ определения концентрации дисперсной фазы аэрозоля и устройство для его осуществления

/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭ льскийи .П.КозИзмеренергия ры дл Химия Н ЦЕ НТ- РОЗОЛЯ относится к измере астиц в аэродисперс айти применение в раз омышленности для конокружающей сред цине с целью определ доз различных аллерген нных промышленных и нию ных лич- троы, в ения овв ометения - повышение и ерений концентрации ор- азь Поставленная це непрерывно заряжае униполярного коронн ный поток направляю рительную диэлект электрически связан ским усилителем, и ос зарядов осевших час виде постоянной и и виси объе врем Изобретени концентрации средах и может ных отраслях пр ля загрязнени санитарной мед аспирационных условияхзапыле щений.Цель изобре мативности изм аэрозоля,ь достигается тем, что мый в поле импульсного ого разряда аэрозольна импакционно-измерическую подложку, ую с электрометричеуществляют измерение иц и частиц в потоке в еременной составляюИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование изобретения; измерение концентоации частиц в аэродисперсных средах для контроля загрязнения окружающей среды. Сущность изобретения: поток аэрозоля пропускают через зарядное устройство и направляют на импакционно-измерительную подложку, представляющую собой металлическую пластину, покрытую с одной стороны диэлектриком, С помощью электрометрического усилителя и блока анализа измеряют переменную и составляющую сигнала, по которым определяют концентрации общей и респирательной фракции частиц. 2 с,п, ф-лы, 2 ил. щих выходного сигнала электрометрического усилителя соответственно.Согласно теории импакции на подложку, расположенную перпендикулярно оси воздушного потока, будут оседать под действием аэродинамических сил частицы, диаметр б которых больше некоторого значения, называемого границей фракционирования бо.Значение б опресопла и подложки ивоздушного потока и деляется геометрией С) мпактора, скоростью 1(,Д плотностью материала а частиц,Если подложку выполнитрически изолированной плавсего из диэлектрических мосаждающиеся на ней заряжебудут создавать на ее поверхнвающийся заряд ц величинт от концентрации часмной скорости воздушнени импакции, Но однов в виде электстинки (лучше териалов), то нные частицы ости ндкдплиа которого заТИЦ С б бо, ого потока и еменно с про 1800316цессом накопления зарядов на поверхности площадки существует процесс их рассасывания, обусловленный токами утечки в диэлектрике, рекомбинантным процессом и т.д,В результате одновременного воздействия двух противоположных процессов возникает определенное динамическое равновесие, характеризуемое конечной величиной накопленного заряда цн, зависящего от концентрации частиц аэрозоля с б бо при прочих равных условиях. Если на обратной стороне подложки установить металлическую пластинку, то в результате можно получить простой плоскостной конденсатор, у которого одной из обкладок служит заряженный поверхностный слой осевших частиц аэрозоля. В результате на металлической пластине возникает индуцированный заряд цин, равный по величине и противоположный по знаку накопленному заряду рн Этот заряд цин в свою очередь преобразуется в соответствующий емууровень постоянного напряжения при помощи электрометрического усилителя,При своем движении в воздушном потоке от сопла к подложке и далее над ее поверхностью заряженные частицы согласно теории электростатической индукции, наводят в ней индуцированные заряды, которые . также воздействуют на металлическую пластину (измерительный электрод). Но так как зарядка частиц осуществляется в поле униполярного импульсного коронного разряда, наведенные заряды также будут промодулированы по,величине с частотой изменения короны, Это приводит к по явлению на выходе электрометрического усилителя переменного напряжения, размах которого будет соответствовать общему заряду всех частиц аэрозоля, находящихся в данный момент времени в пространстве над импакционно-измерительной подложкой, следовательно, будет пропорционален общей концентрации аэрозоля.Таким образом, на выходе усилителя суммарный сигнал состоит из постоянной составляющей, характеризующей дисперсную фазу аэрозоля с ббо и переменной составляющей, пропорциональной общей концентрации частиц, Если конструктивно установить значение б, равное, например, верхней границе аспирационного диапазона, то путем несложной обработки обеих составляющих выходного сигнала можно получить информацию об аспирационной фракции и ее соотношении с общей концентрацией полидисперсного аэрозоля.На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ определения дисперсной фазы аэрозоля.В корпусе 1 последовательно по потоку установлены входное сопла 2, воздушный 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фильтр 3, анод 4 зарядной камеры, игольчатый электрод 5, сопло 6 импактора, импакционная подложка 7, измерительный электрод 8, электрометрический усилитель 9, блок 10 анализа сигналов. Для питания зарядной камеры используется высоковольтный источник 11 импульсного униполярного напряжения, Отвод воздуха из устройства осуществляется через выходной штуцер 12 при помощи вакуум-насоса,При включении устройства поток аэрозольных частиц проходит через входное сопла 2 в зарядную камеру, где в зоне импульсного коронного разряда, создаваемого между анодами 4 и игольчатым электродом 5, происходит дрейфовая зарядка частиц в период горения короны (фиг,2 а, О - пороговое напряжение зажигания короны). Часть внешнего воздуха, засасываемого через фильтр 3, создает рубашку чистого воздуха вокруг аэрозольной струи на выходе сопла 2. Создание рубашки позволяет, с одной стороны, осуществить разбавление концентрации аэрозоля до основного диапазона измерения, а во-вторых, значительно уменьшить осаждение частиц аэрозоля на стенках анода под действием электрического поля короны и ионного "ветра". Из зарядной камеры аэрозольный поток, промодулированный по величине заряда, поступает через сопло 6 в измерительную камеру, в которой расположена импакционная площадка 7 перпендикулярно оси воздушного потока. Принцип работы площадки описан выше.Наводимые на измерительном электроде 8 заряды преобразуются в потенциальный сигнал при помощи усилителя 9. Блок 10 анализа осуществляет разделение постоянной и переменной составляющих сигнала и их измерение и обработку с целью определения концентраций дисперсной фазы аэрозоля и его заданной фракции.На фиг,2 представлены графики временных зависимостей сигналов: 2 а - импульсное напряжение питания зарядной камеры; 2 б - выходной сигнал усилителя 9, где О- - постоянная составляющая сигнала, характеризующая фракцию аэрозоля с размером частиц бб, а О переменная составляющая, пропорциональная общей концентрации частиц аэрозоля,Формула изобретения 1. Способ определения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, включающий зарядку частиц аэрозоля в поле импульсного униполярного коронного разряда и измерение заряда частиц электрометрическим усилителем и определение концентрации частиц, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения информативности измерений, поток заряженных аэрозольных частиц направляют на импакционно-измерительную диэлектрическую подложку, электрически связанную с электрометрическим усилителем, и осуществляют измерение зарядов осевших частиц, и частиц в потоке в виде постоянной и переменной составляющих выходного сигнала электрометрического усилителя соответственно.2. Устройство для определения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, содержащее последовательно по ходу потока входное сопло, анод, коронирующий электрод, соединенные с высоковольтным источником импульсного униполярного напряжения вакуум - насос, электрометрический усилитель, соединенный с устройством для анализа сигналов, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения информативности из мерений концентрации дисперсной фазыаэрозоля, после коронирующего электрода по ходу потока установлены ускоряющее сопла и импакционно-измерительная подложка, представляющая собой металлическую 10 пластину, покрытую со стороны набегающего потока слоем диэлектрика и электрически связанную через электрометрический усилитель с устройством анализа сигнала, которое включает в себя блок разделения 15 постоянной и переменной составляющихсигнала,1800316 3 етрова едак Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производств Заказ 1159 ВНИИПИ Госуд Составител Техред М,М