Гранулометр аэрозоля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7234 5/ Ц 5 60 НИЕ ИЗОБРЕМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А ЕНИ К АВТО введен электродвигатель, на оси которого расположен установленный с возможно стью вращения экранирующий электрод с залей. М,: АН ика аэ0 рогранулометр оким пределом Тартусского горту, 1981, с.84 -р. Эле с ши аписк 588, Т нцентрации части Изобретение ной технике, а им измерения концен става частиц в газ вако для контроля также в системах ния и регулирования газе.Известно устрой концентрации и дисп золей, состоящее из положенных, изолир ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повысить точность с одновременным упрощением процесса измерений, Для этого, в известный гранулометр, содержащий зарядное устройство, анализатор подвижности, состоящий из двух расгюложенных коаксиально изолированных друг от друга электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный разделен на изолированные друг от друга секции, устройство для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительное устройство, содержащее усилитель и аналого-цифровой преобразователь,тносится к измерительнно к устройствам для рации и дисперсного сои может быть использоапыленности воздуха, а втоматического измересекторной прорезью, одна сторона которого обращена к выполненному в виде диска жестко закрепленному приемному электроду, соединенному с сигнальным входом измерительного устройства, а другая сторона - к группе жестко закрепленных чередующихся потенциальных электродов, выполненных в виде секторов и размещенных с образованием кругового кольца. При этом каждый четный сектор соединен с одной из секций наружного электрода и одновременно через высокоомное соединение - с землей, а все нечетные сектора соединены с источником компенсирующего напряжения, причем экранный, приемный и потенциальные электроды расположены в параллельных плоскостях. Кроме того, в гранулометр дополнительно введены дополненные, например, электрооптические датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода при его вращении с каждым четным сектором группы потенциальных электродов и датчик начала (окончания) цикла измерения, соединенные с входами первого и второго тактовых генераторов соответст- венно, выходы которых соединены с соответствующими входами измерительного устройства. 4 з. п,ф-лы, 1 ил. тво для определения ерсного состава аэро- двух коаксиально расванных друг от другаэлектродов, один из которых заземлен, а другой соединен с источником постоянного напряжения, устройства для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительного устройства.Недостатками этого устройства являются большая трудоемкость нахождения спектра распределения аэрозолей по размерам (по подвижностям) и невысокая точность измерений в случае пространственно-неоднородных потоков аэрозолей, так как для получения функции распределения частиц по размерам во всем диапазоне размеров исследуемых частиц нужно повторить операцию измерений при нескольких значениях приложенного к одному из электродов напряжения. Время проведения полного цикла измерений при этом составляет порядка 10 мин, за это время параметры аэрозольного потока успевают значительно измениться,Наиболее близким к предлагаемому яв-. ляется устройство - гранулометр аэрозоля, содержащий зарядное устройство, анализатор подвижности, состоящий из двух расположенных коаксиально, изолированных оди . от другого электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный электрод разделен на изолированные одна от другой секции, устройство для создания потока воздуха и аэрозоля, и измерительное устройство, содержащее блок усилителей и аналого-цифровой преобразователь.Однако известное устройство характеризуется повышенной сложностью (содержит 26 отдельных усилителей - по числу секционированных электродов) и недостаточной точностью, так как трудно создать идентичные условия усиления по каждому из каналов. Кроме того, усилители постоянного тока, применяемые в каждом из каналов, обладают значительным дрейфом и большим временем установления показаний (20-100 с). Все это - неодинаковые коэффициенты усиления усилителей, длительное время измерений, когда между началом и концом измерений проходит несколько минут и значительно меняются свойства исследуемого потока аэрозолей - приводит к снижению точности измерений спектра распределения аэрозолей по размерам. Целью изобретения является повышение точности измерений с одновременным упрощением процесса измерений,На чертеже представлена блок-схема гранулометра аэрозолей,Гранулометр содержит устройство длясоздания потока аэрозоля и воздуха, выполненное в виде отсасывающего вентилятора1, расположенного на оси электродвигате 5 ля, зарядное устройство 2, канал 3 для вводааэрозоля, канал 4 для вывода аэрозоля сискаженным спектром, анализатор 5 подвижности, канал 6 для ввода чистого воздуха, внутренний электрод 7, внешний10 секционированный электрод 8, блок 9 питания, соединенный с зарядным устройством2.Каждая секция внешнего электрода 8соединена с одним из секторов 10 (четные15 сектора) группы потенциальных электродов, размещенных с образованием кругового кольца.Равные им и чередующиеся с ними нечетные сектора 11 группы потенциальных20 электродов соединены с источником 12 компенсирующего напряжения, Каждая секцияэлектрода 8 соединена через высокоомноесопротивление 13 утечки с землей,Приемный электрод 14, выполненный в25 виде металлического жестко закрепленногодиска. соединен с измерительным устройством, содержащим усилитель 15 импульсныхсигналов. Между приемным электродом 14и группой секторов 10 и 11 в плоскости,30 параллельной им обоим, размещен с возможностью вращения выполненный в видедиска экранирующий электрод 16 с секторной прорезью 17, форма и размеры которойравны размерам каждого из секторов груп 35 пы потенциальных электродов.Электрод 16 укреплен на оси электродвигателя 18, По внешней окружности дискаэкранирующего электрода 16 расположеныотверстия 19 и сектор 20, над которым рас 40 положены лампочки 21 и 22, а под дискомэлектрода, напротив лампочек, - фотодиоды23 и 24,Лампочка 21 вместе с фотодиодом 23образует оптоэлектронный датчик (оптрон)а 5 начала (окончания) цикла измерения, а лампочка 22 вместе с фотодиодом 24 образуетдатчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода (при его вращении) скаждым четным сектором 10 группы потен 50 циал ьн ых электродов. Выходы фотодиодов23 и 24 оптоэлектронных датчиков соединены с запускающими входами тактовых генераторов 25 и 26, вырабатывающих импульсызапчска измерительного устройства,55 Выход усилителя 15 импульсных сигналов соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 27,выход которого соединен с сигнальным входом анализатора 28 импульсов, Выход тактового генератора 25 соединен с входом5 10 20 25 30 40 45 50 запуска анализатора 28 импульсов, Светонепроницаемые шторки 29 и 30 обеспечивают срабатывание оптоэлектронных датчиков только от своей лампочки. Блок электродов (экранного, приемного и потенциального) экранируется внешним экраном от внешних электромагнитных и электростатических помех,Устройство работает следующим образом.Движение аэрозоля и воздуха осуществляется устройством, выполненным в виде отсасывающего вентилятора 1, расположенного на оси электродвигателя. Поток аэрозоля поступает в зарядное устройство 15 2 через канал 3. После зарядки та часть аэрозоля, которая подвергалась искажениям спектра, удаляется через канал 4, а оставшаяся часть аэрозоля поступает в анализатор 5 подвижности, в который через канал 6 поступает чистый воздух. Аэрозольные частицы проходят в электрическое поле, создаваемое внутренним электродом 7, и в зависимости от своих электрических подвижностей осаждаются на соответствующие секции внешнего электрода 8. Напряжение, поступающее на электрод 7, создается блоком 9 питания,Сигналы, снимаемые с каждой секции электрода 8, поступает на четные сектора 10 группы потенциальных электродов, которые установлены с чередованием с равными им нечетными секторами 11 и вместе с ними образуют круговое кольцо, Электроды нечетных секторов 11 соединены.с регулируемым источником 12 компенсирующего напряжения, с помощью которого перед проведением измерений выставляется нулевое положение прибора. Аэрозольные частицы, осевшие на секциях внешнего электрода, изменяют потенциалы . секций электродов 8, а следовательно, и потенциалы секторов 10 группы потенциальных электродов, При вращении экранирующего электрода 16 с секторной прорезью 17, равной по размерам секторам потенциальных электродов, поочередно экспонируются и экранируются все потенциальные электроды, при этом на приемном электроде 14 наводится серия импульсов, амплитуда каждого из которых пропорциональна изменению потенциала на соответствующей секции внешнего электрода гранулометра относительно нулевого потенциала, заданного с помощью источника 12 на секторах 11. Серия импульсов, полученных за один оборот диска, представляет собой спектральное распределение аэрозолей по электрическим падвижностям, содержащее информацию ораспределении аэрозолей по размерам.При больших отношениях сигнал/шум( 2 регистрация спектра аэрозольных частиц может проводиться с помощью запоминающего осциллографа, подсоединенного квыходу усилителя 15, при атеем для синхронизации получаемого изображения используются импульсы с тактового генератора 25,вырабатывающего импульс по завершенииполного оборота экранирующего электрода.Осциллограмма, содержащая информациюв импульсно-ординатной форме, фотогра-, фируется и в дальнейшем обрабатывается,При меньших отноШениях сигнала к шуму используется синхронное накоплениеполезного сигнала, при этом в качестве измерительного устройства используется промышленный анализатор импульсов (типаАИ - 256 - 6), работающий в режиме синхронного поканального накопления.Измерительное устройство запускаетсяимпульсом (длительностью 10 мкс), формируемым тактовым генератором 25 в моментзатемнения лампочек.С приходом запускающего импульса насинхронизирующий вход поступает серияиз и импульсов считывания, формируемыхтактовым генератором 26 в момент экспонирования приемного электрода 14 в поле соответствующего сектора 10 группыпотенциальных электродов, Эти импульсыуправляют аналоговым ключом на входеанализатора и запускают АЦП 27, преобразующий в цифровой код усиленные усилителем 15 импульсы полезного сигнала сприемного электрода 14. Результат преобразования записывается в блок памяти анализатора 28 импульса в канал, номеркоторого й соответствует номеру каждой изМ секций внешнего секционированногоэлектрода 8 гранулометра (йи). С приходом следующего импульса считывания с генератора 26 происходят преобразование изапись сигнала в канал памяти под номеромИ+1 и т,д. Таким образом, в блоке памятианализатора 28 содержится в цифровом виде весь спектр аэрозольных частиц, разбитый по и каналам.Весь процесс повторяется с приходомследующего запускающего импульса с выхода тактового генератора 25. В результатенакопления происходит сглаживание случайного шума и выделение полезного сигнала.Вывод информации, содержащейся впамяти анализатора 28, осуществляется наосциллографическую трубку или на цифропечатающее устройство,Использование предлагаемого устройства позволяет за счет введения бесконтактного емкостного коммутатора каналов автоматизировать процесс измерения спектрального распределения аэрозольных час тиц; в результате снижения времени измерения спектра и использования одного канала усиления по переменному току повысить точность измерений примерно в 2 - 3 раза; расширить область применения при бора путем получения возможности использовать его в системах автоматического управленияФ о р мул а и зоб ре те н и я 15 1, Гранулометр аэрозоля, содержащий зарядное устройство, связанное с анализатором подвижности, состоящим из двух расположенных коаксиально изолированных 20 друг от друга электродов, внутренний из которых выполнен в виде трубы и соединен с источником постоянного напряжения, а наружный электрод разделен на изолиро-ванные друг от друга секции и связан с уст рогством для создания потока воздуха и аэрозоля и измерительным устройством, содержащим усилитель и аналого-цифровой преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измере ний с одновременным упрощением процесса измерений, в него введен электродвигатель, на оси которого расположен установленный с возможностью вращения экранирующий электрод с секторной 35 прорезью, одна сторона которого обращена к выполненному в виде диска жестко закрепленному приемному электроду, соединенному с сигнальным входом измерительного устройства, а другая сторона - к группе жестко закрепленных чередующихся потенциальных электродов, выполненных в виде, секторов, четных и нечетных, размещенных с образованием кругового кольца, при этом каждый четный сектор соединен с одной из секций наружнОго электрода и одновременно через высокоомное сопротивление - с землей, а все нечетные сектора соединены с источником компенсирующего напряжения, причем экранный, приемный и потенциальные электроды расположены в . параллельных плоскостях.2. Гранулометр по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в него дополнительно введены датчик совпадения секторной прорези экранирующего электрода при его вращении с каждым четным сектором группы потенциальных электродов и датчик начала цикла измерения, соединенные с входами соответственно первого и второго тактовых генераторов, выходы которых соединены с соответствующими входами измерительного устройства.3, Гранулометр по п,2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что датчики совпадения и начала цикла измерений выполнены электрооптическими.4, Гранулометр по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что размеры и форма каждого из потенциальных электродов совпадают с размерами и формой прорези, выполненной в экранном электроде.5, Гранулометр по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительное устройство выполнено в виде цифрового спектрометра с поканальным накопителем сигналов..Черни Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1061 Ти ВНИИПИ Государственног 113035ж Подписноеомитета по изобретениям и открытиям при ГК Москва, Ж, Раушская наб 4(5