CN104115350A - 电离监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了空气电离监测装置(200)和方法。在所描述的实施例中，空气电离监测装置(200)包括：离子源(202)，其适于发射离子(204)；电容器(208)，其包括第一导体(210)和第二导体(212)，所述第一导体被布置成暴露于所述离子源(202)发射的离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子源(202)发射的离子。所述监测装置(200)还包括换相电路(234)，其能在第一构型和第二构型之间进行操作，所述第一构型用于将所述电容器(208)充电至第一预定电压，所述第二构型用于使用所述离子源(202)发射的离子(204)将所述电容器(208)放电达预定时间，从而导致所述电容器(208)具有第二电压。所述装置(200)使用所述第一电压和所述第二电压来确定所发射的离子的离子电流。

Description

电离监测装置和方法

技术领域

本发明涉及电离监测装置和方法。

背景技术

电离装置或离子发生器产生待递送到目标区域的正离子和负离子，并且通常在各种行业中用于去除工作区域中累积的静电荷或者使静电荷减至最少。离子发生器通常也被称为静电荷中和器。

离子发生器的例子是电离鼓风机。电离鼓风机通常包括离子源，所述离子源使用所谓的“电晕方法”产生正离子和负离子。电离鼓风机包括一个风扇(或多个风扇)或加压气体流以将离子吹向或导向目标区域。

采用电晕方法，高电压(例如，5kV-20kV)被施加到一组尖点(常常是针状结构)，在这些尖点附近建立了具有电强度向量梯度超高值的密集电场。该电场将自由电子加速至足够高的能量，以便允许自由电子与分子碰撞，使分子电离。当一个点上的电压为正时，正离子被排斥到环境中，并且当一个点上的电压为负时，负离子被排斥到环境中。

可将电晕离子发生器设计为使用AC电压或DC电压，并且使用AC或DC电压可提供不同的益处。也存在其它类型的离子源并且这些离子源可用于电离装置中。例如，离子源也可经由所谓的α离子发生器方法使用电离辐射生成离子。

采用离子发生器，重要的是监测中和静电荷的效率并且通常是用放电时间(或衰减时间)来度量效率的，所述放电时间是静电荷的静电位降至给定百分比(通常10％)所需的时间。可以使用所谓的CPM(充电板监测器)方法测量衰减时间，在该方法中，将传感器板放置在将要测量电离的工作区域中。传感器板首先被充电至预设电压，接着被允许在测量放电持续时间的同时消散至指定电压。传感器板通常被设计成具有20pF固定板-地电容的导电板，并且衰减时间被定义为传感器板上的电荷从1000V降至100V所花费的时间。

这种方法常常被用于表征离子发生器，但对于监测而言可能并不方便，因为它需要将大体积的传感器板放置在工作区域中，周期性地将其充电至1000V的高压，等待数秒至数分钟，直到板放电为止。

表征离子发生器的替代方式是基于离子电流测量。离子电流可包括各单元区域递送到目标区域的多个离子，并且可受离子源的类型和质量以及一个风扇(或多个风扇)或(加压气体离子发生器的)气压的强度影响，所述加压气体离子发生器递送来自电离装置的电离空气或气体。可以使用所谓的BPM(偏压板监测器)方法测量离子电流，在该方法中，传感器板通过隔离的电流仪连接到高压电源。这种技术提供了基于离子电流值间接确定衰减时间的可能性并且可缩短测量时间。然而，这种技术仍然需要高压电源和额外的布线。

本发明的目的在于提供用于应对现有技术的至少一个缺点和/或为公众提供可用选择的电离监测装置和方法。

发明内容

根据第一方面，提供了一种空气电离监测装置，所述电离监测装置包括：离子源，其适于发射离子；电容器，其包括第一导体和第二导体，所述第一导体被布置成暴露于所述离子源发射的离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子源发射的离子；换相电路，其能在第一构型和第二构型之间进行操作，所述第一构型用于将所述电容器充电至第一预定电压，并且所述第二构型用于使用所述离子源发射的离子将所述电容器放电达预定时间，从而导致所述电容器具有第二电压，所述装置使用所述第一电压和所述第二电压来确定所发射的离子的离子电流。

所描述的实施例的优点在于，由于可与屏蔽所发射的离子、外部静电电压或电磁场的第二导体相关地测量离子电流，因此可更准确地测量离子电流。另外，由于电容器最初没有被电阻器分流，因此消除了对最大有效电离电阻测量值的限制。另外，这种监测装置可以提供造成较短时段的有效测量。

第二电压可以是非零的，介于所述第一预定电压和零之间，或大致为零(即，电容器被完全放电)。

优选地，所述换相电路被布置成以周期性间隔在所述第一构型和所述第二构型之间切换。以这样的方式，允许监测装置周期性检验离子源的电离效果。

所述换相电路还能在第三构型中操作，以将所述电容器彻底放电。在这种情况下，所述换相电路可以被布置成以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。所述第三构型允许电容器被完全放电，为下一次测量做好准备。

优选地，所述空气电离监测装置还可以包括处理器，所述处理器被配置成控制所述换相电路，使其在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。在这种情况下，处理器可以由软件算法来控制并且允许独立地操作监测装置。

所述空气电离监测装置还可以包括信号调节电路，所述信号调节电路被配置成基于所述电容器从所述第一预定电压放电至所述第二电压来产生指示所述离子电流的信号。接着，所述处理器可以被配置成基于所述第一预定电压和所述第二电压之间的差值来计算所述离子源的电离衰减。优选地，所述处理器可以还被配置成将所述电离衰减与基准衰减进行比较并且基于比较来产生输出信号。

可以使用可听的反馈，并且输出信号可以包括如果电离电压衰减超过所述基准衰减则响起警报。

所述信号可以包括与所述第一预定电压成比例的第一信号和与所述第二电压成比例的第二信号。所述离子电流可以源于所述第一信号和所述第二信号之间的差值。优选地，所述信号调节电路包括放大器，所述放大器用于放大与所述第一预定电压和所述第二电压对应的信号。有利地，所述信号调节电路可以包括峰值保持检测器，所述峰值保持检测器用于跟踪并保持经放大信号的最大值以测量所述第二电压。另外，所述信号调节电路可以包括模数转换器，所述模数转换器用于将所述第一预定电压和所述第二电压转换成数字信号以供处理器处理。

优选地，所述第一导体和所述第二导体可以被电介质分隔开。

所述换相电路可以包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置用于将电压源电联接到所述第一导体，所述第二开关装置电联接到所述第一导体以形成放电路径。在所述第一构型中，所述第一开关装置可以被配置成处于闭合位置并且所述第二开关装置可以被配置成处于打开位置，使所述电压源将所述电荷传感器充电至所述第一预定电压。

在所述第二构型中，所述第一开关装置和所述第二开关装置可以被配置成处于打开位置。在所述第三构型中，所述第一开关装置可以被配置成处于打开位置并且所述第二开关装置可以被配置成处于闭合位置，以使所述电容器能够完全放电。

优选地，所述电压源的第一端子连接到所述第一导体并且所述电压源的第二端子连接到与所述第二导体相同的地电位。有利地，至少在所述电容器的充电和放电期间，所述第二导体被配置成连接到地电位。所述空气电离监测装置可以包括阻抗，所述第二导体经由所述阻抗连接到所述地电位。优选地，所述阻抗可以主要包括电阻阻抗。更优选地，所述阻抗包括与所述第二导体电联接的电阻器，其中所述电容器可以被布置成通过所述电阻器被充电至所述第一预定电压。

所述空气电离监测装置还可以包括输出格栅，将被发射的离子通过所述输出格栅射出所述离子发生器，并且所述电容器的所述第一导体设置在所述输出格栅处。

在本发明的第二方面，提供了一种监测空气电离的方法，所述方法包括通过离子源发射离子；将电容器暴露于所述离子源发射的离子，所述电容器包括第一导体和第二导体，所述第一导体被暴露于所述离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子；在第一构型中，将所述电荷传感器充电至第一预定电压，在第二构型中，使用所述离子将所述电容器放电至第二电压；基于所述第一电压和所述第二电压确定所发射的离子的离子电流。

所述方法可以包括以周期性间隔在所述第一构型和所述第二构型之间切换。所述方法还可以包括，在第三构型中，将所述电容器彻底放电。

优选地，所述方法还可以包括以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。所述方法可以包括基于所述电容器从所述第一预定电压放电至所述第二电压来产生指示所述离子电流的信号。所述方法还可以包括基于所述第一预定电压和所述第二电压之间的差值来计算所述离子源的电离衰减。

优选地，所述方法还可以包括将所述电离衰减与基准衰减进行比较并且基于比较来产生输出信号。所述方法还可以包括如果所述电离电压衰减超过所述基准衰减则响起警报。具体地讲，所述第一构型可以包括闭合开关，所述第二构型可以包括打开开关。

设想到，离子源可不形成监测装置的一部分，因此，本发明的总体表达涉及的是包括电荷传感器的电离监测装置，所述电离监测装置包括：电荷传感器，其包括第一导体和第二导体，所述第一导体被布置成暴露于离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子；换相电路，其能在第一构型和第二构型之间操作，所述第一构型用于将所述电荷传感器充电至第一电压，所述第二构型使离子能够将所述电荷传感器放电至第二电压。电荷传感器可以是电容器，并且第一导体和第二导体可以被电介质分隔开。第一电压可以是预定的并且第二电压可以是通过离子将所述第一电压放电之后的残余电压。电离监测装置可以是空气电离监测装置或气体电离监测装置，诸如氮。

附图说明

现在，将参照附图描述本发明的例子，其中：

图1是已知的电离衰减测试设备的示意性框图；

图2是根据本发明的实施例的空气电离监测装置的示意性框图，所述空气电离监测装置包括换相电路和作为电荷传感器的电容器；

图3是使用图2的换相电路和电容器进行离子电流测量的等效电路图，其中换相电路包括第一开关和第二开关；

图4a是连接在地和图2和图3的电容器之间的电阻器的电压图，并且其中第一开关闭合以允许电压源对电容器进行充电；

图4b是对应于图4a的电容器的电压图；

图4c是图4a的电阻器的电压图，其中在电容器被充电至预设电压之后第一开关和第二开关处于打开位置；

图4d是对应于图4c的电容器的电压图；

图4e是图4c的电阻器的电压图，其中第一开关处于打开位置而第二开关处于闭合位置，使电容器的电压放电至地平面；和

图4f是对应于图4e的电容器的电压图。

具体实施方式

图1是已知电离衰减测试设备100的示意图，这基于电离有效性与离子化空气或气体的等效电阻相关，并因此可以基于此电阻的测量值得到衰减时间的理解。设备100包括离子鼓风机102，用于吹动离子发射器(未示出)发射的离子104。设备100还包括传感器板106，用于接收所发射的离子104。传感器板106通过电阻器110连接到地平面108并且还联接到放大器112。放大器112的输出连接到A/D转换器114，所述A/D转换器114进而连接到微控制器116。微控制器116被配置成控制显示驱动器118和缓冲器120，并且缓冲器120被布置成对与传感器板106连接的电容器122进行充电。换句话讲，以上布置允许通过电容122从缓冲器120对传感器板的输出电压进行充电。

如果传感器板106没有暴露于离子104，则传感器板上的电压(例如，通过电容器122充入的)随电阻器110和电容器122所确定的时间常数减小，这个放电速率可以被存储在微控制器116的存储器中。当传感器板106暴露于离子104时，由于离子的效应，导致基于新的时间常数加速了放电过程，并且可确定离子发生器衰减时间。

设备100预先假定可以限制测得的最高有效电阻值的电阻器110已经分流的有效电离电阻。在确定可持续数秒的离子发生器衰减时间期间，传感器板110和信号调节电路112的输入会受外部静电电压和电磁场影响，这样会造成衰减时间测量中有人为结果。为了提高精度，衰减时间可以执行数次并且对结果求平均，但这将显著增加测量时间。另外，传感器板106可以具有十分大的输出阻抗，这会需要将调节电路112的前端配置成具有非常低的输入电流。

图2是根据本发明的实施例的空气电离监测装置200的框图。电离监测装置200包括离子发生器202和鼓风机206，离子发生器具有用于发射离子204的离子发射器(未示出)，鼓风机用于在特定方向上吹动所发射的离子204。电离装置200包括电荷传感器并且在这个实施例中，电荷传感器的形式是电容器208，所述电容器208具有第一导体210、第二导体212和第一导电210和第二导体212之间的非导电层214(诸如，电介质)。第一导体210包括未被覆盖的外部板，使得第一导体210被布置成暴露于所发射的离子204。换句话讲，第一导体210用作离子接收器。

第二导体212还包括板和通过小值电阻器216连接到地平面218的传感器线或传感器探针(未示出)。“小值”意味着电阻器216的值应该不影响下一级的输入电流。第二导体(进而传感器探针)被配置为屏蔽所发射的离子204。探针还可以被放置在封闭的金属表面中以使探针屏蔽外部场。

电离监测装置200还包括信号调节电路220，所述信号调节电路220包括放大器221、峰值保持检测器222和A/D转换器224。另外，电离监测装置200包括微处理器226和输出装置228。

第二导体212的输出电压信号联接到放大器221的输入221a，并且放大器221的输出221b联接到峰值保持检测器222的检测器输入222a。峰值保持检测器222的检测器输出222b连接到A/D转换器224的输入224a。A/D转换器的输出224b连接到微处理器226的输入226a，其中微处理器的输出226b连接到输出装置228。微处理器226还被配置用于借助检测器重置信号230和转换器重置信号232来控制峰值保持检测器222和A/D转换器224。

电离监测装置200还包括换相电路234，所述换相电路234联接到第一导体210并且受微处理器226控制。换相电路234被配置成将第一导体210连接到预设的正电压源或负电压源、地平面，或将第一导体210与其它电路隔离。

图3是使用图2的换相电路234进行离子电流测量的等效电路图。如图3中所示，换相电路234包括电压源236，所述电压源236具有预定或预设的电压U_预设。电压源236经由第一开关S1联接到电容器208的第一导体210。换相电路234还包括第二开关S2，所述第二开关S2将电容器208的第一导体210联接到与电阻器216的地平面同样的地平面218。设想到，地平面可以并非都是同样的，而是优选地都是同样的。

电压源236可具有相对于地平面218的正极性或负极性，在这个示例中，电压源具有+5V的正预设电压U_预设。可通过电离电阻器238(用虚线示出)表示电容器208上的所发射的离子的效应，电离电阻器238为电容器208形成通向地平面218的放电路径。

现在，将参照图2和图3描述电离监测装置200的操作。在初始状态，第一开关S1和第二开关S2都打开。

基于预定的测试算法，微处理器226控制换相电路234，使其处于将闭合第一开关S1的第一构型，第一开关S1可被控制成根据周期间隔或诸如受测试算法控制的时间间隔闭合(和打开)。当第一开关S1闭合(并且第二开关S2保持打开位置)时，来自电压源236的充电电流240将电容器208充至预设电压U_预设，从而形成电阻器216的指数级衰减的电压。

图4a是电阻器216的电压示图并且图4b是电容器208上的电压示图。当在t＝0处第一开关S1首先闭合时，电容器208等效于短路并且通过电阻器216传递正预设电压U_预设。因此，在时间t＝0时电阻器216上的峰值压降是预设电压U_预设，如图4a中所示。相反，由于在t＝0时电容器208等效于短路，因此电容器216上的压降为零，如图4b中所示。

就在t＝0之后，电容器208开始进行充电，如图4b的升压曲线242所示，相应地电阻器216上的电压开始随时间推移而下降，如图4a的衰减电压曲线244所示。τ＝RC电容器充电的时间和电阻器上的电压放电的时间是基于R是电阻器216的值并且C是电容器208的电容的情况。

当电容器208被充电至预设电压U_预设时，这被传递到信号调节电路220，以产生对应于预设电压U_预设的第一信号。具体地讲，放大器221被布置成产生与预设电压U_预设成比例的第一放大信号。峰值保持检测器222被配置成跟踪并保持第一放大信号的最大值并且将最大值传递到A/D转换器224，以将其转换成数字值(成为第一信号)接着传递到微处理器226。在电容器208被充电至U_预设的预定时间(如预定的)之后，微处理器226将换相电路234切换成第二构型，该第二构型将打开第一开关S1(使第二开关S2保持打开)以使用或允许所发射的离子204将电容器208的电压U_预设放电。该效应在图3中示出，放电电流246(虚线箭头)通过电离电阻器238和电阻器216进行放电，并且自然地，电容器208的电压减小。

图4c是电阻器216的电压图，示出了在第一开关S1和第二开关S2都处于打开位置时的压降。电阻器216的电压由负电压电平248表示。图4d是开关S1,S2都处于打开位置时电容器208的电压图，并且将电容器208上的所发射的离子204的效应作为从U_预设至第二电压U_第二的衰减曲线250而示出。在图4d中，可以理解，预设电压U_预设是基于时间常数τ_离子＝R_离子C进行放电的；其中，R_离子是电离电阻器238的电阻并且C是电容器208的电容。

在过去特定时间Δt之后，所发射的离子204将使电容的电压(当第一导体210被暴露于所发射的离子204时)放电至某个程度，并且在图4中用U_第二表示残余电压。电容器208的电压因此将减少ΔU，ΔU是U_预设和U_第二之间的差值。接着，基于ΔU确定离子电流大小，事实上已经发现在时间段Δt期间，离子电流大小与ΔU成比例。

可以在第二开关S2闭合(即换相电路234的第三构型)时电容器208连接到地平面218时测量U_第二。

图4e是电阻器216的电压图，并且图4f是当第一开关S1保持打开并且第二开关S2闭合时横跨电容器208的对应电压图。在第二开关S2闭合之后的初始时刻(t＝0)，横跨电阻器216产生的电压峰值等于电容器208的残余电压U_第二，但具有相反极性，如图4e中所示。当第二开关S2闭合时，形成供电容器208的电压放电的第二放电路径，这由图4f中的放电电流252(点划线箭头)和相应的放电曲线254示出。在第二开关S2闭合时的t＝0处，信号调节电路220产生与残余电压U_第二成比例的第二信号，供微处理器226进行操纵。具体地讲，放大器221被布置成基于残余电压产生第二放大器信号，并且峰值保持检测器222被配置成跟踪并且保持第二放大信号的峰值的最大值，使峰值被微处理器226处理以确定离子电流测量值。应该理解，电阻器208的电压的峰值振幅与离子电流值成反比并且与离子化介质的有效电阻成正比。

基于离子电流值，微处理器226接着确定相关的电离衰减或电离效率，将电离衰减与基准衰减进行比较并且借助输出装置228产生输出。根据结果，输出装置产生对应的输出以将结果反馈给用户。例如，可以响起警报以警告用户衰减时间大于基准衰减。

一旦微处理器226能够确定残余电压U_第二，微处理器226接着就启动检测器和转换器重置信号230,232以重置峰值保持检测器222和A/D转换器224，为下一个测量做好准备。在第二开关S2闭合的第三构型中，基于与图4a的时间触点类似的时间触点，如果如图4f的曲线254所示U_第二是非零值，则电容器208因此被完全放电。

为了概括以上操作，电容器208在第一构型中被充电至+5V的预设电压U_预设，接着监测装置200切换至第二构型，以允许所发射的离子将预设电压放电达预定时间段(可根据应用而变化)并且得到第二电压U_第二。一旦得到第二电压U_第二的值，换相电路234就在第三构型中操作，以将电容器208完全放电。第二电压U_第二的值因此取决于离子发生器202的操作并且具体地由于电离效应而导致的电离电流。基于U_预设和U_第二之间的差值可以确定衰减时间。根据Δt，第二电压U_第二可以是U_预设和零之间的值、非零值或可能为零值(完全放电)。

换相电路234的第一开关S1和第二开关S2的操作受微处理器226控制，换句话讲，微处理器226控制换相电路234，使其在第一构型、第二构型和第三构型之间操作。然而，设想到，作为监测装置200内部的微处理器226，可以在外部例如通过将监测装置200连接到外部计算装置来控制换相电路234。

应该理解，所描述的实施例具有许多优点。由于电容器208最初没有被电阻器分流，因此这消除了对最大有效电离电阻测量值的限制。另外，因第二导体携带屏蔽发射离子204、外部静电压和电磁场的传感器探针，使得对离子电流的测量可靠得多。在这种布置中，传感器探针可具有非常低的输出阻抗，使得其更容易与信号调节电路220匹配，并且这也增加了传感器探针的抗扰度。电容器放电时间Δt容易受微处理器226控制，从而可以在广动态范围内测量离子电流，而无需任何或大量的硬件变化。

所描述的实施例不应该被理解为是限制性的。例如，电离监测装置200可不包括离子发射器202，并且装置200可以被改造为现有的离子发生器。在这种情况下，电压源236可位于电离监测装置外部。装置200还可以通过数据电缆联接到现有的离子发生器，包括分接来自现有的离子发生器的电源。

所描述的实施例使用正电压源236作为例子，并且电压源可以是负的。事实上，换相电路234可以包括正电压源(经由第一开关S1联接到电容器208的第一导体210)和经由第三开关联接到电容器208的第一导体210的负电压源。以此方式，比方说-5V的负电压可用于对电容器208进行充电并且进行测量，以基于一段时间内负电荷的减少量来确定对应的离子电流。以此方式，也可以确定衰减时间。应该理解，第三开关的操作与第一开关S1类似，不需要进一步详述。

作为空气的替代，监测装置也可适于与气体离子发生器(诸如，氮)一起工作。

在所描述的实施例中，电容器208的输出电压信号被传递到放大器221，并且经放大的信号被传递到峰值保持检测器222的输入。然后，检测到的输出被传递到A/D转换器224以被数字化。然而，并非必须如此。例如，可去除峰值保持检测器222，并且放大器221的输出220b可直接连接到A/D转换器224的输入224a。作为另外一种选择，可同时去除峰值保持检测器222和A/D转换器224，并且放大器221的输出可直接连接到实现内部A/D转换的微处理器226。

在所描述的实施例中，可以使用其它类型的开关装置诸如继电器开关来替代开关S1、S2。

在所描述的实施例中，所有的地平面218是公用的，事实上，至少在电容器208的充电和放电期间，第二导体212连接到地电位，并且优选地，对于联接到电压源236的地平面，地电位是公用的。以此方式，确保了当换相电路处于第二构型时以及当换相电路处于第三构型时放电过程期间的公共基准地。

在所描述的实施例中，电容器208的第二导体212经由电阻器216接地。然而，设想到可以使用其它形式的阻抗，但优选地阻抗主要是电阻性的。电容器208在所描述的实施例中被用作具体实例，但可以使用用于发送所发射的离子的更通用的电荷传感器。具体地讲，电荷传感器包括由电介质分隔开的一对导体，并且这对导体与电容器208的第一导体210和第二导体212类似，其中，这对导体中的一个被暴露于所发射的离子204并且这对导体中的第二个屏蔽所发射的离子204。优选地，与电容器208的配置类似，这对导体中的第二个导体通过这对导体中的第一个导体屏蔽所发射的离子204。

项1是一种空气电离监测装置，包括：

离子源，其适于发射离子；

电容器，其包括第一导体和第二导体，所述第一导体被布置成暴露于所述离子源发射的离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子源发射的离子；和

换相电路，其能在第一构型和第二构型之间进行操作，所述第一构型用于将所述电容器充电至第一预定电压，所述第二构型用于使用所述离子源发射的离子将所述电容器放电达预定时间，从而导致所述电容器具有第二电压，所述装置使用所述第一电压和所述第二电压来确定所发射的离子的离子电流。

项2是根据项1所述的空气电离监测装置，所述第二电压是非零的。

项3是根据项1所述的空气电离监测装置，其中所述第二电压介于所述第一预定电压和零之间。

项4是根据项1所述的空气电离监测装置，其中在放电达预定时间之后，所述电容器被完全放电。

项5是根据项1所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路被布置成以周期性间隔在所述第一构型和所述第二构型之间切换。

项6是根据项1所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路还能在第三构型中操作，以将所述电容器彻底放电。

项7是根据项6所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路被布置成以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。

项8是根据项6所述的空气电离监测装置，还包括处理器，所述处理器被布置成控制所述换相电路，使其在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。

项9是根据项8所述的空气电离监测装置，还包括信号调节电路，所述信号调节电路被配置成基于将所述电容器从所述第一预定电压放电至所述第二电压来产生指示所述离子电流的信号。

项10是根据项8所述的空气电离监测装置，其中所述处理器被配置成基于所述第一预定电压和所述第二电压之间的差值来计算所述离子源的电离衰减。

项11是根据项10所述的空气电离监测装置，其中所述处理器还被配置成将所述电离衰减与基准衰减进行比较并且基于所述比较来产生输出信号。

项12是根据项11所述的空气电离监测装置，其中所述输出信号包括如果电离电压衰减超过所述基准衰减则响起警报。

项13是根据项9所述的空气电离监测装置，其中所述信号包括与所述第一预定电压成比例的第一信号和与所述第二电压成比例的第二信号。

项14是根据项14所述的空气电离监测装置，其中所述离子电流源于所述第一信号和所述第二信号之间的差值。

项15是根据项9所述的空气电离监测装置，其中所述信号调节电路包括放大器，所述放大器用于放大与所述第一预定电压和所述第二电压对应的信号。

项16是根据项15所述的空气电离监测装置，其中所述信号调节电路包括峰值保持检测器，所述峰值保持检测器用于跟踪并保持经放大信号的最大值，以测量所述第二电压。

项17是根据项16所述的空气电离监测装置，其中所述信号调节电路还包括模数转换器，所述模数转换器用于将所述第一预定电压和所述第二电压转换成数字信号以供处理器处理。

项18是根据项1所述的空气电离监测装置，其中所述第一导体和所述第二导体被电介质分隔开。

项19是根据项7所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置用于将电压源电联接到所述第一导体，所述第二开关装置电联接到所述第一导体，以形成放电路径。

项20是根据项19所述的空气电离监测装置，其中在所述第一构型中，所述第一开关装置被配置成处于闭合位置并且所述第二开关装置被配置成处于打开位置，使所述电压源将所述电荷传感器充电至所述第一预定电压。

项21是根据项20所述的空气电离监测装置，其中在所述第二构型中，所述第一开关装置和所述第二开关装置被配置成处于打开位置。

项22是根据项7所述的空气电离监测装置，其中在所述第三构型中，所述第一开关装置被配置成处于打开位置并且所述第二开关装置被配置成处于闭合位置，以使所述电容器能够完全放电。

项23是根据项19所述的空气电离监测装置，其中所述电压源的第一端子联接到所述第一导体并且所述电压源的第二端子联接到与所述第二导体相同的地电位。

项24是根据项1所述的空气电离监测装置，其中至少在所述电容器的充电和放电期间，所述第二导体被配置成连接到地电位。

项25是根据项24所述的空气电离监测装置，还包括阻抗，所述第二导体经由所述阻抗连接到所述地电位。

项26是根据项25所述的空气电离监测装置，其中所述阻抗主要包括电阻阻抗。

项27是根据项25所述的空气电离监测装置，其中所述阻抗包括与所述第二导体电联接的电阻器，其中所述电容器被布置成通过所述电阻器被充电至所述第一预定电压。

项28是根据项1所述的空气电离监测装置，还包括输出格栅，被发射的离子将通过所述输出格栅射出所述离子发生器，其中所述电容器的所述第一导体设置在所述输出格栅处。

项29是一种监测空气电离的方法，所述方法包括：

通过离子源发射离子；

将电容器暴露于所述离子源发射的离子，所述电容器包括第一导体和第二导体，所述第一导体被暴露于所述离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子；

在第一构型中，将所述电荷传感器充电至第一预定电压，

在第二构型中，使用所述离子将所述电容器放电至第二电压；以及

基于所述第一电压和所述第二电压确定所发射的离子的离子电流。

项30是根据项29所述的方法，还包括以周期性间隔在所述第一构型和所述第二构型之间切换。

项31是根据项30所述的方法，还包括在第三构型中将所述电容器彻底放电。

项32是根据项31所述的方法，还包括以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。

项33是根据项32所述的方法，还包括基于将所述电容器从所述第一预定电压放电至所述第二电压来产生指示所述离子电流的信号。

项34是根据项33所述的方法，还包括基于所述第一预定电压和所述第二电压之间的差值来计算所述离子源的电离衰减。

项35是根据项34所述的方法，还包括将所述电离衰减与基准衰减进行比较并且基于所述比较来产生输出信号。

项36是根据项35所述的方法，还包括如果所述电离电压衰减超过所述基准衰减则响起警报。

项37是根据项29所述的方法，其中所述第一构型包括闭合开关。

项38是根据项37所述的方法，其中所述第二构型包括打开开关。

目前已经充分描述了本发明，本领域的普通技术人员应该清楚，在不脱离要求保护的范围的情况下，可对本发明进行许多修改。

Claims (10)

1.一种空气电离监测装置，包括：

离子源，其适于发射离子；

电容器，其包括第一导体和第二导体，所述第一导体被布置成暴露于由所述离子源发射的离子，并且所述第二导体被布置成屏蔽所述离子源发射的离子；和

换相电路，其能够在第一构型和第二构型之间进行操作，所述第一构型用于将所述电容器充电至第一预定电压，并且所述第二构型用于使用所述离子源发射的离子将所述电容器放电达预定时间，从而导致所述电容器具有第二电压，所述装置使用所述第一电压和所述第二电压来确定所发射的离子的离子电流。

2.根据权利要求1所述的空气电离监测装置，所述第二电压是非零的。

3.根据权利要求1所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路还能够在第三构型中操作，以将所述电容器彻底放电。

4.根据权利要求3所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路被布置成以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。

5.根据权利要求1所述的空气电离监测装置，其中所述第一导体和所述第二导体被电介质分隔开。

6.根据权利要求4所述的空气电离监测装置，其中所述换相电路包括第一开关装置和第二开关装置，所述第一开关装置用于将电压源电联接到所述第一导体，所述第二开关装置电联接到所述第一导体以形成放电路径。

7.根据权利要求6所述的空气电离监测装置，其中在所述第一构型中，所述第一开关装置被配置成处于闭合位置并且所述第二开关装置被配置成处于打开位置，以使所述电压源将所述电荷传感器充电至所述第一预定电压。

8.根据权利要求1所述的空气电离监测装置，其中至少在所述电容器的充电和放电期间，所述第二导体被配置成连接到地电位。

9.根据权利要求8所述的空气电离监测装置，还包括阻抗，所述第二导体经由所述阻抗连接到所述地电位。

10.根据权利要求9所述的空气电离监测装置，其中所述阻抗主要包括电阻阻抗。