CN110087775A - 用于检测静电过滤器的状态的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种空气净化系统,其包括静电沉降空气过滤器,该静电沉降空气过滤器包括收集电极、排斥电极、以及电晕线;检测系统,该检测系统用于检测颗粒;其特征在于:该检测系统被配置为根据收集电极上存在的颗粒的数量确定静电沉降过滤器的状态。还提供了用于确定静电沉降空气过滤器的状态的方法以及用于确定空气中的颗粒尺寸分布的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于检测基于静电的空气过滤器的使用寿命的方法和系统。本发明的其他方面涉及用于颗粒检测的系统和方法。
背景技术
现有技术的空气净化系统通过吹动空气通过颗粒过滤器来去除颗粒。静电沉降(ESP)是另一种用于从空气中去除颗粒的众所周知的技术。处于高DC电压的细电晕线附近的电晕放电充当单极气体分子离子的来源,而单极气体分子离子又对空气携带的颗粒充电。收集电极和排斥电极的阵列被加以相反的HV电压并且位于电晕线的下游,用于从空气流中有效地去除带电颗粒。随着时间推移,由于设备内部积聚的颗粒,空气过滤的效率会下降。
目前市场上的产品不会提供应当何时对ESP设备进行清洁的指示。在用户不知情的情况下,未被清洁的ESP设备导致过滤效率较低。
此外,当ESP设备未被及时清洁时,它们遭受“背电晕(back-corona)”击穿(breakthrough)事件,导致产生令人不快的声音。
与现有技术的ESP设备有关的另一问题是产生气味,该气味与例如香烟或其他烟雾成分在设备中的沉积有关。
需要一种ESP设备,其能够自动检测应当何时对该设备进行清洁,并且在过滤器的效率处于不可接受的水平之前,或在“背电晕”击穿事件发生之前,或在开始产生不可接受的气味之前通知用户。
US5679137A描述了一种用于电子空气净化器的单元传感器。光学检测机构用于确定在净化器中的孔中聚集的灰尘的数量。US5679137A没有提及检测空气中的颗粒以确定空气过滤器的状态。
US 2010/037767A1描述了一种用于确定ESP设备的灰尘负载的方法。据描述,火花率与静电板上灰尘的存在有关。US 2010/037767A1没有提及检测空气中的灰尘颗粒以确定空气过滤器的状态。
发明内容
在一个方面,提供了一种空气净化系统,其包括静电沉降空气过滤器,该静电沉降空气过滤器包括收集电极、排斥电极、以及电晕线;检测系统,该检测系统用于检测颗粒;其中该检测系统被配置为根据存在于收集电极上的颗粒的数量确定静电沉降过滤器的状态。
该检测系统包括致动部件,其被配置为用于致动收集电极,使得当被激活时,收集电极上存在的或聚集的颗粒被从收集电极分离。该检测系统还包括检测器,其被配置为从被分离的收集电极颗粒(例如,从空气中的被分离的收集电极颗粒)来确定存在于收集电极上的颗粒的数量。
根据实施例,检测系统被配置为断开电晕线电压,断开收集电极电压,并且断开排斥电极;之后,激活致动部件以将颗粒从收集电极分离;之后,光学检测通过将颗粒从收集电极分离而产生或形成的颗粒云中的被分离的颗粒的数量。
根据实施例,检测机构被配置为:断开电晕线电压,维持收集电极电压,并且维持排斥电极电压;之后,激活致动部件以将颗粒从收集电极分离;之后,分析收集电极的电流信号以确定被分离的颗粒的数量。
根据实施例,检测系统还被配置为通过将收集电极的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。
根据实施例,检测机构被配置为:断开电晕线电压,断开收集电极电压,并且断开排斥电极;之后,激活致动部件以将颗粒从收集电极分离;之后,在断开之前为收集电极供应等于排斥电极电压电平的电压电平,并且在断开之前为排斥电极供应等于收集电极电压电平的电压电平,并且分析排斥电极的电流信号以确定被分离的颗粒的数量。
根据实施例,检测系统还被配置为通过将排斥电极的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。
根据实施例,致动部件是振动部件。例如,超声换能器。致动部件定位在收集电极上或其附近,使得当被激活时,它可以致动(例如,振动)收集电极。选择致动部件的力,使得收集电极上聚集的灰尘可以从收集电极分离。
在本发明的一个方面,提出了一种用于确定静电沉降空气过滤器的状态的方法,该静电沉降空气过滤器具有收集电极、排斥电极、以及电晕线,该方法包括:通过以下步骤来确定沉降空气过滤器的状态:首先,确定收集电极上聚集的颗粒的数量;其次,基于所确定的聚集的颗粒的数量来确定静电沉降空气过滤器的状态。确定收集电极上存在的聚集颗粒的数量包括:将聚集的颗粒从收集电极分离,从而在空气中形成颗粒云;以及确定颗粒云中的颗粒的数量。
根据实施例,该方法还包括:在将聚集颗粒从收集电极分离之前,断开电晕线电压,断开收集电极电压,并且断开排斥电极电压,该电晕线电压,收集电极电压和排斥电极电压供应给静电沉降空气过滤器的不同部件,并且其中通过对颗粒云执行光学检测来确定颗粒云中的颗粒的数量。
根据实施例,该方法还包括:在将聚集的颗粒与收集电极分离之前,断开电晕线电压,并且维持收集电极电压,并且维持排斥电极电压,该电晕线电压,收集电极电压和排斥电极电压供应给静电沉降空气过滤器的不同元件,并且其中颗粒云中的颗粒的数量由收集电极的电流信号确定。
在监测收集电极或排斥电极处的电流信号,用于检测收集电极上的颗粒的数量或检测存在于收集电极上的颗粒的一种或多种类型的实施例中,检测系统可以包括用于测量电流信号的设备。例如,耦合到收集电极的电流测量设备。检测系统还可以包括处理器或控制器,其被配置为用于分析由电流测量设备测量的电流信号。
在本发明的一个方面,提出了一种用于确定颗粒尺寸分布的方法,其包括用于确定静电沉降空气过滤器的状态的方法,其中颗粒云中的颗粒的数量由收集电极的电流信号确定。被分离的颗粒的颗粒尺寸分布通过将收集电极的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定。
根据实施例,用于确定颗粒尺寸分布的方法还包括:在将聚集的颗粒从收集电极分离之前,断开电晕线电压,断开收集电极电压,并且断开排斥电极电压;以及在将聚集的颗粒从收集电极分离之后,在断开之前为收集电极供应等于排斥电极电压的电压电平,并且在断开之前为排斥电极供应等于收集电极的电压电平,并且其中颗粒云中的颗粒的数量由排斥电极的电流信号确定。
在本发明的一个方面,提出了一种用于确定颗粒尺寸分布的方法,其包括用于确定静电沉降空气过滤器的状态的方法,其中颗粒云中的颗粒的数量由排斥电极的电流信号确定。被分离的颗粒的颗粒尺寸分布通过将排斥电极的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定。
根据实施例,聚集的颗粒从收集电极的分离通过振动收集电极来执行。
在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征和其他从属权利要求的合适的并且不仅仅像权利要求中明确阐述的特征组合。
参考下文所描述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见,并且得以阐明。
附图说明
图1图示了根据实施例的用于净化或纯化空气的系统;
图2图示了实施例中的收集电极上的电流;
图3图示了实施例中的排斥电极上的电流;
图4图示了对于1m/s的颗粒起始速度,颗粒的重新收集部分(recollectedfraction)与时间的关系;以及
图5图示了对于10m/s的颗粒起始速度,颗粒的重新收集部分与时间的关系。
附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中,出于说明的目的,元件中的一些元件的尺寸可能被夸大,并未按比例绘制。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
在不同的附图中,相同的附图标记是指相同或类似的元件。
具体实施方式
参照特定实施例并且参照某些附图,对本发明进行描述,但是本发明不限于此,而仅由权利要求限定。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中,出于说明的目的,元件中的一些元件的尺寸可能被夸大,并未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应实施本发明的实际缩小尺寸。
更进一步地,说明书和权利要求书中的术语第一、第二等用于区分相似元件,并不一定用于在时间上、空间上、排序中或以任何其他方式描述序列。应当理解,如此使用的术语在适当的情况下是可互换的,并且本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于本文中所描述或说明的顺序操作。
应当指出,权利要求中使用的术语“包括(comprising)”不应被解释为限于之后所列出的器件;它不排除其他元件或步骤。因此,应将其解释为指定所述特征、整数、步骤或部件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤或部件或其组。因此,表达“设备包括器件A和B”的范围不应限于设备仅由部件A和B组成。这意味着对于本发明,设备的唯一相关部件是A和B。
在整个该说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个该说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都是指相同的实施例,而是可以指相同的实施例。更进一步地,如本领域普通技术人员从本公开中显而易见的,在一个或多个实施例中,特定特征、结构或特点可以以任何合适的方式组合。
同样,应当领会,在本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各种特征有时在单个实施例、附图或其描述中被分组在一起,以便简化本公开并且帮助理解各个发明方面中的一个或多个发明方面。然而,本公开的该方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反,如以下权利要求所反映的,发明方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此,具体实施方式后面的权利要求在此明确地并入该具体实施方式中,其中每个权利要求自身作为本发明的单独实施例。
更进一步地,如本领域技术人员将理解的,虽然本文中所描述的一些实施例包括一些并未包括在其他实施例中的其他特征,但是不同实施例的特征的组合意味着落入本发明的范围之内,并且形成不同的实施例。例如,在以下权利要求中,所要求保护的实施例中的任一实施例可以以任何组合使用。
在本文中所提供的描述中,阐述了许多具体细节。然而,应当理解,可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中,尚未对众所周知的方法、结构和技术进行详细示出,以免模糊对本说明书的理解。
在整个说明书中,提及了“颗粒”。这可以是指不同尺寸的灰尘或微小颗粒,诸如PM2.5或PM10颗粒,也可以是指直径小于1μm的颗粒。
在整个说明书中,提及了“被分离的收集电极颗粒”。这些是随着时间推移而聚集或最初存在于收集电极上并且现在通过收集电极的致动(例如,振动)而与收集电极分离的颗粒。
在整个说明书中,提及了致动收集器以将颗粒与收集电极分离。这意味着致动收集电极(例如,通过振动收集电极)使得颗粒变为空气携带的颗粒。
本发明通过检测随着时间推移而聚集在收集电极上的颗粒(例如,灰尘)的数量并且将颗粒的数量与ESP设备的状态相关来解决上述问题。当需要对ESP设备进行清洁时,状态信息可以用于通知用户。
下文对详细实施例进行描述。
在本发明的一个方面中,提出了一种用于净化或纯化空气的系统,例如,空气净化系统。该系统具有静电沉降空气过滤器,其包括至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线。空气过滤器可以包括多个电晕线、多个收集电极和多个排斥电极。空气过滤器适于使得处于高DC电压的至少一个电晕线附近的电晕放电充当单极气体分子离子的来源,而单极气体分子离子又对空气携带的颗粒充电。空气过滤器还适于使得至少一个收集电极和至少一个排斥电极被加以相反的HV电压并且位于电晕线的下游,以从空气流中有效地去除带电颗粒。空气过滤器被放置在系统的管道中,使得通过管道的空气可以通过空气过滤器而被过滤。在实施例中,空气过滤器适于使得在管道中产生离子风。适配可以包括选择和定位一个或多个电晕线、一个或多个收集电极和一个或多个排斥电极以实现该技术效果。本领域技术人员已知这种适配。作为优点,无需附加的风扇来传播颗粒通过管道。
该系统还包括检测系统,其用于检测收集电极上的颗粒。这些颗粒是灰尘颗粒,它们随着时间推移聚集在收集电极上并且影响空气过滤器的过滤效率。检测系统被配置为用于根据所检测到的存在于收集电极上的颗粒的数量来确定静电沉降过滤器的状态。
本发明的优点是通过在早期阶段检测沉积在收集电极上的颗粒(例如,灰尘)的数量,可以通知用户应当清洁ESP设备以避免不可接受的过滤效率、烦人的“背电晕”击穿事件、或由诸如香烟烟雾成分之类的沉积成分产生的气味。
图1图示了具有电晕线104、收集电极102和排斥电极103的ESP设备100。这些部件位于空气管道中,使得存在于通过管道传播的空气流中的颗粒首先使用电晕线充电,然后通过调节收集电极上的电压而沉降在收集电极102上。这些部件形成空气过滤器101。此外,在收集电极102中的一个收集电极上定位致动部件105,用于致动收集电极102,以当被激活时将所收集的颗粒与收集电极102分离。在某些实施例中,在致动部件附近存在传感器,以执行对与收集电极102分离的颗粒的感测。
根据本发明的实施例,向用户通知静电沉降过滤器的状态,例如,在显示器上或经由系统的声音/警报。根据本发明的实施例,当所检测到的存在于收集电极上的颗粒的数量超过预先定义的阈值时,系统通知用户。预先定义的阈值是指存在于收集电极上的颗粒的可允许/可接受的数量。在该预先定义的阈值处,不会产生气味,也不会发生“背电晕”击穿事件,更不会出现不可接受的过滤效率。可以在实验期间提前定义预先定义的阈值,在该实验中,确定在收集电极上存在多少颗粒时,开始出现不同的问题。
根据本发明的实施例,检测系统包括致动部件,其被配置为用于致动收集电极,使得当被激活时,存在于收集电极上的颗粒与收集电极分离并且变为空气携带的颗粒。例如,致动部件可以是振动部件,其定位成使得当被激活时,引起收集电极振动,并且随着时间推移聚集在收集电极上的颗粒被抖落并且在系统内变为空气携带的颗粒。致动部件可以是超声换能器,例如,超声压电换能器。致动部件可以定位在收集电极上或机械耦合到收集电极。致动部件的目的是仅解放或释放收集电极上聚集的少量颗粒,而非将这用作系统的清洁步骤。进一步地,该检测系统包括检测器或传感器,其被配置为从空气中的被分离的收集电极颗粒来确定存在于收集电极上的颗粒的数量。因此,检测器被定位和配置为通过使用致动部件致动收集电极来检测从收集电极抖落的颗粒的数量。换句话说,检测器检测从收集电极产生的颗粒云中的颗粒的数量,该颗粒云通过致动收集电极产生。
根据实施例,选择致动部件施加在收集电极上以将聚集颗粒与收集电极分离的力的幅度量级,使得分离或抖落的颗粒的最小速度为0.5m/s。例如,分离或抖落的颗粒的速度介于0.5m/s和5m/s之间。确定这种速度允许更好地检测到颗粒。可以在一系列实验中提前确定该力的幅度量级,在这些实验中,不同类型的颗粒暴露于不同的力。
根据实施例,检测系统包括控制器,例如,处理器,其用于控制供应给一个或多个电晕线、一个或多个收集电极和一个或多个排斥电极的不同电压。该控制器可以用于通过调节供应给系统的不同部件的电压来实现本公开中所描述的不同检测技术。
根据本发明的实施例,检测系统被配置为断开电晕线电压,断开收集电极电压,并且断开排斥电极;之后,激活致动部件以将颗粒与收集电极分离;之后,光学检测被分离的颗粒的数量。
因此,首先断开电晕线、收集电极和排斥电极的所有高压。第二,激活耦合到收集电极的致动部件,以通过例如振动收集电极使收集电极上的聚集颗粒变为空气携带的颗粒,从而形成颗粒云。第三,使用光学颗粒检测器(例如通过分析引向颗粒云的激光束的散射光)检测颗粒云中的颗粒的数量。为了光学检测颗粒的数量,可以使用Vecsel激光二极管的“自混合干涉”(SMI)原理。使用该原理是有利的,因为它仅需要一个光学元件,这个光学元件同时充当光源和检测器。
根据本发明的实施例,检测机构被配置为断开电晕线电压,但是维持收集电极电压并且维持排斥电极电压;之后,激活致动部件以将颗粒与收集电极分离;之后,分析收集电极的电流信号以确定被分离的颗粒的数量。
在该实施例中,检测技术基于如下概念:(例如通过超声脉冲)从收集电极被抖落的颗粒在收集器的前面被气体离子充电。然后,带电颗粒朝向选定的检测电极加速,该选定的检测电极是收集电极或排斥电极,在此带电颗粒以电流脉冲的形式被记录。
因此,功能如下:
1)在短于1ms的时间内完成断开电晕线电压。优选地,在短于0.1ms的时间内完成断开电晕线电压。优选快速断开(例如,小于0.1ms),因为在这种情况下颗粒检测的信背比(signal-to-background)更好。
2)之后,激活部件由激活信号激活一个短时间段(例如,短于1ms)。例如,由短电脉冲表示的激活信号被递送到充当致动部件的超声换能器,以从收集电极抖落或抖起颗粒。该电脉冲与断开电晕线电压的时刻很好地同步。例如,在断开电晕线电压后1ms内递送电脉冲。激活信号和电晕线电压断开之间的这种同步的技术效果是颗粒可以从电晕电流的强背景中容易地分离。如果激活信号太早,则来自颗粒的电流脉冲难以从电晕电流的强背景中分离。如果激活信号太晚,则所有的气体离子已经被收集电极重新捕获,并且抖落的颗粒不再能够被充电。
3)之后,对应于抖落和带电的颗粒的电流脉冲作为重新捕获的气体离子的指数衰减背景上的峰值而被测量。
图2图示了在实验期间在收集电极上测量的电流。不同的电流脉冲与收集电极上的重新收集的颗粒有关。水平轴表示在断开电晕线电压和激活信号之后的时间。图2示出了直径约为3μm的颗粒将在最短的时间内(约0.8ms)被重新收集,而较小和较大的颗粒将需要更长的时间(最多约2.5ms)才能返回到收集电极。进一步示出了由于重新收集的颗粒引起的电流脉冲的幅度的量级可以为10-5至10-4A,其与现有技术中的检测困难相比,能够被容易地测量。关于重新收集时间和电流幅度的信息可以用于区分不同的颗粒。
根据实施例,检测系统还被配置为通过将收集电极的电流信号随着时间推移的不同电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。因此,该设备可以用于确定哪种类型的颗粒传播通过空气过滤器,并且因此存在于空气中。这在图2中图示,该图2示出了随着时间推移的不同的电流曲线及其峰值,这与不同的颗粒尺寸有关。
根据实施例,检测机构被配置为:断开电晕线电压,断开收集电极电压并且断开排斥电极;之后,激活致动部件以将颗粒与收集电极分离;之后,在断开之前向收集电极供应排斥电极的电压电平,以及在断开之前向排斥电极供应收集电极的电压电平;之后,分析排斥电极的电流信号以确定被分离的颗粒的数量,或备选地,使用光学检测器确定被分离的颗粒的数量。
因此,功能如下:
1)断开所有电压,这些电压包括电晕线电压、收集电极电压和排斥电极电压。理想情况下,在短于1ms的时间内完成断开电压。优选地,在短于0.1ms的时间内执行断开。
2)之后,激活部件使用激活脉冲被激活。该脉冲可以是10ms或更短。例如,短电脉冲被递送到超声换能器,该超声换能器机械耦合到收集电极以从该电极抖落颗粒。该激活信号与断开电压的同步不如前述实施例中那么重要,因为由于颗粒充电所需的气体离子没有被吸引到收集电极而在容积内停留的时间长得多。
3)之后,排斥电极的电压被设置为电晕放电期间收集电极所具有的电压电平,并且收集电极的电压被设置为电晕放电期间排斥电极所具有的电压电平。这可以通过例如将ESP收集电极置于反向电压来实现。这种电压反向的时序并不重要,但断开所有电压和接通反向ESP电压之间的延迟Δtdel应在0-10ms范围内。现在,气体离子和颗粒必须从抖动的收集电极前面的容积向最近的排斥电极漂移。由于收集电极和排斥电极之间的距离的量级选择为毫米,所以颗粒的漂移时间的量级为0.1至30秒。收集电极和排斥电极之间的距离dCR与它们的相对电压差ΔVCR有关。对应的平均电场强度大约对应于ΔVCR/dCR=1kV/mm。优点是检测电子设备不必那么快。这对于确定颗粒尺寸分布也是有利的。更进一步地,如果颗粒行进更长的距离(量级为mm),则这使得更容易光学检测到颗粒。
4)之后,抖落的带电颗粒被记录为在最近的排斥电极处测量的电流脉冲,或备选地,抖落的带电颗粒被使用光学传感器来光学检测。
图3示出了在实验期间排斥电极处的电流。水平轴表示在断开和激活信号之后的时间。不同的曲线表示不同的粒径。与图2相比,电流脉冲的幅度约低3个数量级,因为电流脉冲的宽度大3个数量级(秒代替毫秒)。作为优点,容易区分各种颗粒尺寸。因此,同样对于该实施例,检测系统可以被配置为通过将排斥电极的电流信号随着时间推移的不同电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。因此,该设备可以用作颗粒检测器并且用于确定哪种类型的颗粒传播通过空气过滤器,并且因此存在于空气中。
在本发明的一个方面,提出了一种颗粒传感器。该颗粒传感器具有至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线。至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线适于使得处于高DC电压的至少一个电晕线附近的电晕放电充当单极气体分子离子的来源,而单极气体分子离子又对空气携带的颗粒充电。颗粒传感器还适于使得当被激活时,至少一个收集电极和至少一个排斥电极被加以相反的HV电压并且位于电晕的下游。至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线被放置在空气管道中。在该空气管道中,至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线可以被布置成在空气管道中产生离子风。这无需附加的风扇来产生空气流。
颗粒传感器还包括检测机构,其用于检测收集电极上的颗粒。检测系统被配置为用于检测在收集电极上聚集的颗粒的类型。在颗粒传感器的实施例中,检测系统包括致动部件,其被配置为用于致动(例如,振动)收集电极,使得当致动被激活时,收集电极上存在的颗粒从收集电极分离或抖落;以及检测器,其被配置为从被分离的收集电极颗粒确定存在于收集电极上的颗粒的类型。如在其他方面和实施例中所述,可以通过分析由这些电极上的重新收集的颗粒引起的收集电极或排斥电极上的电流脉冲来进行检测。重新收集的颗粒是首先从收集电极表面抖落,然后依据在收集电极和排斥电极上施加的电压返回到收集电极或排斥电极的表面上的颗粒。如在其他方面和实施例中所述,致动部件在收集电极上施加力,用于从收集电极分离或抖落颗粒。
根据实施例,通过断开电晕线电压并且维持收集电极电压和排斥电极电压来进行检测;之后,激活致动部件以将颗粒与收集电极分离;之后,分析收集电极的电流信号以确定颗粒的类型。
根据实施例,可以通过将随着时间推移测量的来自收集电极的不同的电流脉冲信号与不同的颗粒类型相关来执行进一步的颗粒尺寸分布。
根据本发明的实施例,检测通过以下各项来完成:通过断开电晕线电压,断开收集电极电压并且断开排斥电极;之后,激活致动部件以将颗粒与收集电极分离;之后,向收集电极供应排斥电极的电压电平,该电压电平在断开之前被供应给收集电极,并且向排斥电极供应收集电极的电压电平,该电压电平在断开之前被供应给排斥电极;以及分析排斥电极的电流信号以确定颗粒的类型。
根据实施例,可以通过将随着时间推移测量的来自排斥电极的不同的电流脉冲信号与不同的颗粒类型相关来执行进一步的颗粒尺寸分布。
在本发明的实施例中,致动部件可以被配置为使得施加在收集电极上的力(例如,振动)的幅度适于应当被检测到的颗粒的类型。换句话说,由致动部件产生并且施加在收集电极上的力的幅度可适应或适于颗粒类型,例如,颗粒尺寸。控制器可以耦合到致动部件,用于将由致动部件产生的力的幅度适配到颗粒类型。例如,控制器被配置为向致动部件供应特定电压电平;电压电平适于必须被检测到的颗粒类型。
例如,对于尺寸较小的颗粒,可以增加力的幅度以更准确地检测到小颗粒。反之亦然,对于尺寸较大的颗粒,可以减小力的幅度以更准确地检测到大颗粒。这在图4和图5中图示。图4图示了对于1m/s的起始速度,颗粒的重新收集部分与时间的关系。图5图示了对于10m/s的起始速度,颗粒的重新收集部分与时间的关系。如可以在图5中注意到,与图4中的曲线图相比,尺寸为10um的颗粒304可以与尺寸更小的颗粒301,302,303更准确地区分开。因此,通过使颗粒速度适应必须被检测的特定颗粒类型,可以提高特定颗粒检测的准确性。
在空气净化系统的背景中描述的任何实施例也适用于颗粒检测器并且可以在这种颗粒检测器中实现。
Claims (14)
1.一种空气净化系统(100),包括:
静电沉降空气过滤器(101),包括收集电极(102)、排斥电极(103)、以及电晕线(104);以及
检测系统(105),用于检测颗粒;其中所述检测系统(105)被配置为根据存在于所述收集电极(102)上的颗粒的数量来确定所述静电沉降过滤器(101)的状态;并且其中所述检测系统(105)包括:
致动部件,被配置为用于致动所述收集电极(102),使得当被激活时,所述收集电极(102)上存在的颗粒被从所述收集电极(102)分离;
检测器,被配置为从空气中的被分离的收集电极(102)颗粒来确定存在于所述收集电极(102)上的颗粒的数量。
2.根据权利要求1所述的空气净化系统(100),
其中所述检测系统(105)被配置为:
断开所述电晕线(104)电压、所述收集电极(102)电压和所述排斥电极(103)电压;之后
激活所述致动部件,以将颗粒从所述收集电极(102)分离;
之后
光学检测被分离的颗粒的数量。
3.根据权利要求1所述的空气净化系统(100),
其中所述检测系统(105)被配置为:
断开所述电晕线(104)电压,并且维持所述收集电极(102)电压和所述排斥电极(103)电压;之后
激活所述致动部件,以将颗粒从所述收集电极(102)分离;
之后
分析所述收集电极(102)的电流信号,以确定被分离的颗粒的数量。
4.根据权利要求3所述的空气净化系统(100),其中所述检测系统(105)还被配置为:通过将所述收集电极(102)的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关,来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。
5.根据权利要求1所述的空气净化系统(100),
其中所述检测系统(105)被配置为:
断开所述电晕线(104)电压,断开所述收集电极(102)电压,并且断开所述排斥电极(103)电压;之后
激活所述致动部件,以将颗粒从所述收集电极(102)分离;
之后
在断开之前为所述收集电极(102)供应所述排斥电极(103)电压,并且在断开之前为所述排斥电极(103)供应所述收集电极(102)电压;以及
分析所述排斥电极(103)的电流信号,以确定被分离的颗粒的数量。
6.根据权利要求5所述的空气净化系统(100),其中所述检测系统(105)还被配置为:通过将所述排斥电极(103)的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关,来确定被分离的颗粒的颗粒尺寸分布。
7.一种颗粒检测器,包括:
至少一个收集电极、至少一个排斥电极和至少一个电晕线;以及
检测系统,包括:
致动部件,被配置为用于致动所述收集电极,使得当所述
致动部件被激活时,所述收集电极上存在的颗粒被从所述收集电极分离;以及
检测器,被配置为从空气中的被分离的收集电极颗粒来确定存在于所述收集电极上的颗粒的类型。
8.根据权利要求7所述的颗粒检测器,其中所述颗粒检测器是用于检测颗粒的特定类型的颗粒检测器;并且其中将由所述致动部件施加在所述收集电极上的力的幅度适于颗粒的所述特定类型。
9.一种用于确定静电沉降空气过滤器(101)的状态的方法,所述静电沉降空气过滤器包括收集电极、排斥电极和电晕线,所述方法包括:
通过以下步骤来确定所述沉降空气过滤器(101)的状态:
确定所述收集电极(102)上聚集的颗粒的数量;以及
基于所确定的聚集的颗粒的数量来确定所述静电沉降空气过滤器(101)的所述状态;以及
其中确定存在于所述收集电极(102)上的聚集的颗粒的数量包括:
将所述聚集的颗粒从所述收集电极(102)分离,从而形成空气携带的颗粒云,以及
确定所述颗粒云中的颗粒的数量。
10.根据权利要求9所述的方法,还包括:
在将所述聚集的颗粒从所述收集电极(102)分离之前,断开所述电晕线(104)电压、所述收集电极(102)电压和所述排斥电极(103)电压,以及
其中通过对所述颗粒云执行光学检测,来确定所述颗粒云中的颗粒的数量。
11.根据权利要求9所述的方法,还包括:
在将所述聚集的颗粒从所述收集电极(102)分离之前,断开所述电晕线(104)电压,并且维持所述收集电极(102)电压和所述排斥电极(103)电压,以及
其中由所述收集电极(102)的电流信号,来确定所述颗粒云中的颗粒的数量。
12.一种用于确定颗粒尺寸分布的方法,包括根据权利要求11所述的方法,并且其中被分离的颗粒的颗粒尺寸分布通过将所述收集电极(102)的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定。
13.根据权利要求9所述的方法,还包括:
在将所述聚集的颗粒从所述收集电极(102)分离之前,断开所述电晕线(104)电压,断开所述收集电极(102)电压并且断开所述排斥电极(103)电压,以及
在将所述聚集的颗粒从所述收集电极(102)分离之后,在断开之前为所述收集电极(102)供应所述排斥电极(103)电压,并且在断开之前为所述排斥电极(103)供应所述收集电极(102),以及
其中所述颗粒云中的颗粒的数量由所述排斥电极(103)的电流信号确定。
14.一种确定颗粒尺寸分布的方法,包括根据权利要求13所述的方法,其中被分离的颗粒的颗粒尺寸分布通过将所述排斥电极(103)的电流信号随着时间推移的不同的电流脉冲与不同的颗粒尺寸相关来确定。
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