Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 51) 4 С 0 1 М 1 5 / 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ является п ния за сче Целью изобре шение точности адаптивной стаб женця аэрозоляыдвиции скорос ерительной ере. ГОСУД АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Московский институт электроннойтехники(56) Манойлов В.Еи др. Приборыконтроля окружающей среды, М.; Атомиздат, 1980, с. 107-108.Евдокимов В,И. и др. Измерительный тракт высокочувствительногоэлектроиндукционного пылемера,В кн.: Приборные автоматические системы и их элементы. Труды ЛИАП, Л.:1975, с. 130-134,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано в электронной технологии и других отраслях промьппленности. Целью изобретения является повышение точности измерения за счетадаптивной стабилизации скоростидвижения аэрозоля. Устройство дляизмерения концентрации дисперснойфазы аэрозоля дополнительно содержити элементов выборки-хранения, входы Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля уровня запыпенности и може быть использовано в электронной тех нологии и других отраслях промышлен ности,2 его объединены и соединены с выходом синхронного детектора. Дополнительные управляющие входь 1 синхронного детектора подключены к управляющимвходам элементов выборки-хранения, выходы его соединены с входами коммутатора, первый и второй выходы коммутатора подключены к первому и, второму входам блока деления, выходы которого соединены с входом блока отключения и первым входом компаратора, Второй вход компаратора подключен к входу источника опорного напряжения, Выход компаратора соединен с входом распределения импульсов и с управляющим входом блока отклю- сФ чения, выход которого подключен к объединенным входам функциональных преобразователей, п входов распределения импульсов соединены с управляющими входами коммутатора и функциональных преобразователей. Их выходы подключены к входу интегратора, вы- ход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выхопу блока задания скорости, а выход элемента сравнения через усилитель мощности соединен с управляющим входом побудителя расхода. 2 ил.1497510 5 О На фиг, 1 приведен а Фун кцион ал ьная схема коммутатора; на фиг. 2 принципиальная схема коммутатора,Устройство содержит последовательно установленные по ходу движения аэрозоля в цилиндрическом газо- ходе 1 зарядную камеру 2 типа игла- цилиндр и измерительную камеру 3 индукционного типа. Цилиндр 4 заряд ной камеры 2 подклочен к выходу импульсного источника 5, а второй электрод - игла 6 заземлен. Измерительная камера 3 подключена к вхоцу избирательного усилителя 7. Выход 15 усилителя 7 соединен с синхронным детектором 8, состоящим из резистора 9, подключенного к общей точке соединения обкладок одинаковых конденсаторов 10-12 и ключей 13-15, коммутирующих вторые обкладки конденсаторов 10-12 к общему проводу устройства. Общая точка соединения обкладок конденсаторов 10"12 соеди,нена с входом детектора 16 и объеди 25 ненными входами элементов 17-19 выборки-хранения. Выход детектора 16 подключен к входу индикатора 20. Генератор 21 импульсов подключен к входу кольцевого сдвигового регистра 22, выходы которого соединены с управля 1 ощими входами ключей 13-15 и . с управляющими входами элементов 1719 выборки-хранения, Управляющий вход ключа 15 соединен с входом им пульсного источника 5 питания, Выходы элементов 17-19 выборки-хранениясоединены с входами коммутатора 23, два выхада которого подключены к пер -вому и второму входам блока 24,целения. Выход блока 24 деления соединенс первым входом компаратора 25 ивходом блока 26 отключения. Второйвход компаратора 25 подключен к выходу источника 27 опорного напрякения. Выход компаратора 25 соединенс управляющим входом блока 26 отключения и входом распределителя 28 импульсов, Выход блока 26 отключениясоединен с объединенными входамифункциональных преобразователей 2931, Выходы распределителя 28 импульсов соединены с управляющими входамикоммутатора 23 и входами управлениявключения функциональных преобразователей 29-31. Объединенные выходыФункциональных преобразователей 2931 подключены к входу интегратора 32,выход которого соединен с первым входом элемента 33 сравнения, второйвход которого подключен к выходублока 34 задания скорости, а выход -к входу усилителя 35 мощности, Выход усилителя 35 мощности подключенк входу побудителя 35 расхода, выполненного, например, в виде электродвигателя с крыльчаткой на валу.Число конденсаторов 10-12 а также число элементов 17-19 выборкихранения для простоты рассмотренияограничено тремя, однако при необходимости может быть увеличено, В этомслучае коммутатор 23 имеет три инФормационных, три управляющих входаи два выхода, а распределитель 28импульсов - три выхода.Коммутатор 23 содержит, например,шесть идентичных аналоговых ключей37-42. Входы ключей 37 и 38 соединены с выходом элемента 17 выборкихранения, входы ключей 39 и 40 соединены с выходом элемента 18 выборки-хранения, а входы ключей 41 и 42 -с выходом элемента 19 выборки-хранейия,Выходы ключей 37-39 объединены иподключены к первому входу блока 24деления, а объединенные выходы ключей 40-42 подключены к второму входублока 24 управления, Управляющиевходы ключей 37 и 41, 38 и 40, 39и 42 попарно объединены и подключенысоо гветственно к первому,- второму итретьему выходам распределителя 28импульсов.Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля работает следующим образом,Поток аэрозоля с постоянной скоростью пропускается через газоходВ зарядной камере 2 во время импульса коронного разряда образуется поток униполярных ионов. Частицы аэрозоля, пересекающие этот поток унипо-лярных ионов, приобретают заряд, величина которого зависит от параметров потока ионов и размеров частицы.Поскольку питание на зарядную камеруподается импульсно, то образуютсяпачки заряженных частиц, чередующиеся с пачками незаряженных частиц.Плотность объемного заряда в пачкезаряженных частиц пропорциональнаконцентрации частиц, а также зависитот их среднего размера, В потоке аэрозоля после зарядной камеры 2 обра"зуется периодическая последователь 5 149 ность пачек заряженных частиц. Каждая пачка заряженных частиц наводит на измерительной камере 3 заряд, величина которого пропорциональна заряду пачки. На вьгходе усилителя 7 наведенный заряд преобразуется в напряжение, частота изменения которого определяется частотой следования пачек и соответственно частотой зажигания коронного разряда, Усиленнаяпо амплитуде первая гармоника напряжения совместно с шумовой составляю - цей с выхода усилителя 7 поступает на вход синхронного детектора 8, где она через резистор 9 поступает на общую точку соединения обкладок кон - денсаторов 10-12, Вторые обкладки конденсаторов 10-12 периодически синхронно с частотой импульсов, запускащцих импульсный источник 5, замыкаются ключами 13-15 на общий провод устройства Постоянная времени заряда конденсаторов 10-12 задается сопротивлением резистора 9. Она определяет время усреднения полезного сигнала, Величина заряда каждого из конденсаторов определяется амплитудой полезного сигнала, постоянной интегрирования и фазовым сдвигом относительно импульсов, запускающ х импульсный источник питания, Фазовый сдвиг определяется временем переноса заряженных частиц от камеры коронного разряда до измерительной камеры, При постоянной скорости потока аэрозоля фазовый сдвиг будет оставаться постоянным, Следовательно, амплитуда напряжения, до которой зарядитея каждый конденсатор, изменяется при колебании скорости потока. Сигнал с выхода синхронного детектора 8 поступает на вход детектора 16, на выходе которого образуется напряжение пос - тоянного тока, пропорциональное концентрации аэрозоля, измеряемое индикатором 20. Импульсы с одного из выходов распределителя 28 импульсов поступают на вход импульсного источника 5. Одновременно с поступлением импульса на выходе источников 5 появляется напряжение, превышающее порог зажигания коронного разряда в зарядной камере 2, и начинает формироваться пачка заряженных частиц. Таким образом, пачка заряженных частиц всегца начинает Формироваться одновременно с подачей управляющего напрякения на один из ключей, Одно 75106 510 15 20 рой входы блока 24 деления, Выходной 25 30 35 40 45 50 55 временно с размыканием этого ключапрекращается Формирование пачки за-ряженных частиц. Следовательно, фазавключения каждого из конденсаторов10-12 относительно Фазы полезногосглгнала будет изменяться при колебании скорости потока аэрозоля. Навыходах элементов 17-19 выборки-хранения при синхронной работе их управляющих входов и ключей 13 - 19 формируются сигналы, соответствующиеуровням напряжений на конденсаторах10-12. В исходном состоянии коммутатор 23 под действием управляюцего сигнала с первого выхода распредели -теля 28 импульсов коммутнрует выходыэлементов 17 и 19 выборки-хранениячерез ключи 37 - 41 на первый и втосигнал блока 24 деления, соответствующий отношению уровней напряжений на конденсаторах 10 и 12 через блок2 б отключения поступает на объединенные входы Функциональных преобразователей 29-31. Сигналом с первоговыхода распределителя 28 импульсоввключен Функциональный преобразователь 29, на выходе которого формируется сигнал, соответствуюций уровнюскорости, определяемому отношениемуровней напряжений на конденсаторах10 и 12, При изменении скорости потока аэрозоля может установиться такойфазовый сдвиг, что напряжение наконденсаторе 12 уменьшится до нуля,В этом случае выходной сигнал блока17 деления возрастает и выйдет за пределы нормированного диапазона.При этом сработает компаратор 25,выходной сигнал которого запретитпрохождение через блок 2 б отключениясигнала с блока 24 деления на входыфункциональных преобразователей 2931 и одновременно переведет распределитель 28 импульсов в следующеесостояние, при котором сигнал с еговторого выхода откроет ключи 38 и 40коммутатора 23 (Фиг. 2) и включитфункциональный преобразователь 30.В результате этого к первому и второму входам блока 24 деления подклю-.чаются выходы элементов 17 и 18 выборки-хранения и вычисляется отношение уровней напряжений на конденсаторах 10 и 11. Компаратор 25 переходит в исходное состояние, блок 26отключения разрешает прохождение сигнала с выхоа блока 24 деления навходы функционапьцых преобразователей 29-31, В дальнейшем при изменении скорости потока аэрозоля коммутатор 23 переключает для вычцслецця отношения уровней напряжений выходы следующей пары элементов 18 и 19 выборки-хранения и включается функциональный преобразователь 31, Таким образом, с выходов функциональных преобразователей 29-31 сигнал, соответствующий изменению скорости потока аэрозоля, поступает на первый вход элемента 33 сравнения, на второй вход которого с блока 3 э задания скорости поступает сигнал, соответствуощий заданной скорости потока аэрозоля через измерительную камеру 3.11 а выходе элемента 33 сравнения формцруется сигнал отклонения скорости прокачки аэрозоля от заданной, Этот сигнал воздействует через усилитель 35 мощности н электродвигатель 36 побудителя расхода таким образом, что Скорость .вращения электродвигателя 25 изменяется в направлении компенсации возникшего измерения скорости потокааэрозоля,Интегратор 32, имея постоянную 30 времени большую, чем время переключения блока 2 б отключения, коммутатор 23 и фуцкциоцапьцых преобразователей 29-31, предотвращает скачкообразнье изенния сигнала на пе 1 эвом ходе 35 элемента 33 сравцения.формула ц з о б р е т е и и яУстройство для измерения концентрации дцсперсцой фазы аэрозоля, содержащее последовательно установленные по ходу движения аэрозоля зарядную камеру, подключенную к выходу импульсного источника питания, измерцтельцу 1 о камеру, выход которой через избирательный усилитель подключен к входу синхронного детектора, выход которого через детектор сое,динен с входом индикатора, а управляющий вы:;од подключен к управляющемувходу импульсного источника питания,а также побудитель р асхода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения за счетадаптивной стабилизации скоростидвижения аэрозоля в измерительнойкамере, устройство дополнительно содержит и элементов выборки-хранения(где и - число звеньев в синхронномдетекторе), коммутатор, блок деления, блок отключения, компаратор,распределитель импульсов и функциональных преобразователей, интегратор, элемент сравнения, усилительмощности, источник опорного напряжения, блок задания скорости, причемвходы элементов выборки-храненияобъединены и соединены с выходомсинхронного детектора, дополнительные управляющие выходы которого подключены к управляющим входам элемен -тов выборки-хранения, выходы элементов выборки-хранения соединены свходами коммутатора, первый и второй выходы которого подключены кпервому ц второму входам блока деления, выход блока деления соединен свходом блока отключения и первымвходом компаратора, второй вход ко -торого подключен к выходу источникаопорного напряжения, выход компаратора соединен с входом распределенияимпульсов и с управляющим входомблока отключения, выход которогоподключен к объединенным входамфункциональных преобразователей, ивыходов распределения импульсов соединены с управляющими входами коммутатора и функциональных преобразователей, выходы которых объединены иподключены к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй входкоторого подключен к выходу блоказадания скорости, а выход элементасравнения через усилитель мощностисоединен с управляющим входом побудителя расхода,1497510 Помол аспдеделителя цтпульсаВ 2 В 0 2 Составитель О.ГромовТехред М.Дидык Коррек алецедактор Ю,Сере Подписн ираж 789 Заказ 443 ИИПИ Госу изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О твенного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж"35, Раушска ВОгф бли о,оопу блага цяя м и открытиям при ГКНТ ССнаб д 4/5