Электростатический зонд

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свил.ву(22) Заявлено 10,06,76 (21)2372453/18-25с присоединением заявкиСоюз СоввтскихСоциалистическихРеспублик ц 591050 Ф2(51) М. КлСт 01 й 19/00 Гаеударственнвй кемнтет Совета Мнннетраа СССР пе делам нзоеретеннй н открытий(45) Дата опубли ования описания 11.09.78- повышение чувствищей способности потдельных частиц прио тока. Цель изобретения тельности и разрешаю выделению сигнала о большой плотности п эме -Изобретение относится к области изме-.рительной техники и может использоваться при разработке, производстве и эксплуатации самолетов в качестве регистрирующего элемента в системе ранней диагностики неисправностей двигателя.5Известны электростатические зонды дляопределения параметров потоков заряженных частиц в плазме. Однако применениетаких зондов для измерения малых зарядовф частиц, движущихся в потоке газа, неэффективноно.Наиболее близким к предложенному является электростатический зонд, содержащийцилиндрический измерительный электрод,экран и регистрирующее усгройсгвЭ,Он также не обеспечивает достаточнойчувствительности и точности при измерении малого заряда мелких частиц при большой плотности потока. Этот недостаток непозволяет использовать известный зонд вусловиях, когда полезный сигнал сравнимс амплитудой внешних и внутренних шумоввсей измерительной системы,Это достигается тем, что укаэанный экран выполнен в виде сетчатого электрода, охватывающего измерительный электрод, причем размеры ячейки экрана не превышают расстояния ог экрана до и рительного электрода.На фиг. 1 изображена схема электростатического зонда беэ экрана; на фиг. 2 то же, с заземленным экраном и входными параметрами регистрирующего усгройст ва (1 г - сопротивление входа усилителя, С - емкость); на фиг, 3 - осциллограммы сигнала движущейся заряженной частицы, снятые с электростатического зонда беэ экрана и с заземленным, экраном;,на фнг,4 - осциллограммы сигнала с зонда без эк рана и с экраном в газодинамическом по токе с плотностью заряженных частицтт ф 20 ч/см.Зонд работает следующим образом,591050Яс хс,.3Заряженггая зарядом Ячастица создает вокруг себя электрическое поле, которое приводит к появлению на заземленных, окружающих частицу поверхностях, заряда обратного знака - Яо . Приближаясь к 5 зонду, частица возбуждает на его поверхггости возрастающий заряд Я Ц, для которого выполняется условие Освобождающийся при разделении зарядов на зонде заряд определяет измеряемый на сопротивлении 1 входа Ч и емкости входа С измерительного устройства потеггпиял г( (Ф.)Нг:и установке заземленного экрана, на зонде гггг.э,)ылг 3 у г ся заряд тоггько то 1 дак н дг;заря;энная частица проходит через 2 Оячс-йку экрана в промежуток гг( между экраном и зопдом.Пои этом характерное время наведениязаряде, га зонде, определяемое соотношегггг;:, ( й К,1 К, существенно уменьшается1 г, , у,",1 с.ггьнгегггги Й е"г.г ";т Гл Гельность зонда определяетсясоотпогпегпге",л времени наведения зарядаи вро генц стокашгя заряда Я (Цчсрсз аз;.:ротттепие Я, которое равно 30г ". Й О . Если безразмерный па раме гр мепь 1 не едпггицы, то максимальная величи на регистрируемого падения потенциала6 оСВ реальных условиях )( 1, при этом измеряемый потенциал обратнопропорциона пеп Х , то есть Установка заземленного ячеистого акрана и приближение его к поверхности зон 4 да сушествеггно увеличивает величину сиг нала ( в момент касания частицей зонда при работе зонда в режиме минимального входного импеденса, когда и сопротггщгегггге входа К н емкость С выбирают- бо ся мингпильггымгг (например, гт Я 50 Ом, С = 10ф ). Сигнал в этом случае проггорционалег где гх - размер частиц; И -зазор между экраном и зондом.На фиг. 3 приведены сигналы а - с неэкранированного зонда, когда т Ф 10, и б - с экранированного зонда, когда ха 0,1. Видно, что установка экрана существенно увеличивает чувствительность зонда.Разрешающая способность зонда опре деляется условием Я%1, где безразмерный параметр Хгг И г (Здесь г -плотность заряженных частиц в единице обьема, 8 -эффективная площадь зонда, Ь- расстояние между зондом и заземленной поверхностью). Установка заземленного экрана на малом расстоянии от зонда уве личивает его разрушающую способность.Из фиг. 4 видно, что установка экране (б) позволила разрешить сигналы отдельных заряженных частиц при значительной их плотности в потоке. Без сетки (а) датчик позволяет измерить лишь суммарный электрический ток, который в рассмоуенном случае оказался на уровне 4.10 А.Использование заземленного ячеистого экрана, размещенного вблизи поверхности электростатического зонда, еущественно увеличивает чувствительность и разрешаю щчо способность зонда.Увеличение разрешающей способности зонда расширяет диапазон допустимых плотностей заряженных частиц при исследо ваниях электрогазодинамических течений двухфазных сред с твердыми частицами.Зкранироваггный зонд может использоваться при подсчете мелких заряженных частиц в струе реактивного двигателя, не обходимом при ранней диагностике неисправностей дпя предотвращения аварийных ситуаций. Формула изобретенияЭлектростатический зонд для регистрации заряженных частиц в потоке газа, содержащий цилиндрический измерительный электрод, экран и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпдения чувствительности и разрешающей способности по выделению сигнала отдельных частиц при болыцой плотности потока, экран выполнен в виде сетчатого алектрода, охватывающего измерительный электрод, а разиеры ячейки экрана не превышают расстояния от акрана до измерительного электрода.-05 Составитель В. Кимактор Л. Письман Техред 3. Фанта Корректор екм ов СССР иал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная аказ 6098/50 Тираж 3.070 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открь 113035, Москва, Ж, Раушскаи