CN111426615B - 一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及颗粒物浓度检测技术领域，具体涉及一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置，包括筒体，筒体内设置有金属板，金属板沿筒体的直径方向间隔设置，金属板与电流检测装置电连接，能够更加全面的感应颗粒物，此外，采用金属板，在筒体轴线方向上具有一定的延伸，从而在筒体轴线方向上是具有一定持续性的感应检测，进一步增加了感应信号，相比于是传统的棒状、环状电极感应信号强度低的问题，本方案信号强度大幅提高，检测精度大幅提高。

Description

一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置

技术领域

本发明涉及颗粒物浓度检测技术领域，具体涉及一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置。

背景技术

粉尘是作业过程中产生的漂浮状态的颗粒物，普遍存在各种行业，比如矿山、水泥厂、建筑工地、钢厂、面粉厂、珠宝打磨等，长期吸入粉尘的劳动者容易患有尘肺病，因此对于作业场所实现粉尘浓度的实时在线监测及有效治理刻不容缓。

目前为了避免粉尘传感器使用过程中的频繁维护，发展了一种新的粉尘浓度检测技术，电荷感应法粉尘浓度检测技术，其探测电极的形状决定了探测电极的信号强度。目前的探测电极形状主要有中煤科工重庆研究院的环状电极（CN201410438764.9）、山东科技大学的多圆环状电极（CN201310451896.0）以及其他网状或棒状电极。

上述各类探测电极虽然各有优势，但是，环状电极、棒状电极和三环状电极，它们的感应空间有限，比如环状电极难以感应环状电极中间区域的气流粉尘，棒状电极难以感应管道壁面附近的气流粉尘，其灵敏度比较低，探测电极获取的感应信号很弱，网状探测电极的感应信号强，但是感应信号带宽比较低，获取的信号强度也比较低。

发明内容

本发明的目的针对目前电荷感应法检测粉尘浓度技术中电极感应信号强度低造成精度低的问题，提供一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置，包括筒体，所述筒体内设置有金属板，至少两个所述金属板沿所述筒体的直径方向间隔设置，所述金属板与电流检测装置电连接，可以设置三块、五块或七块金属板，具体数量可以根据筒体的直径确定，越大可以设置越多。

作为优选，多个所述金属板均与绝缘连接板固定连接，所述绝缘连接板固定设置在所述筒体内。

作为优选，处于中部的金属板在所述筒体直径方向上的尺寸大于处于两端的金属板的尺寸。

作为优选，相邻所述金属板的间隔不大于9mm，且不小于7mm。

作为优选，所述金属板的材料为黄铜，所述金属板的含铜量为62%。

作为优选，所述金属板厚度100μm±50μm，所述金属板数量为5个。

作为优选，所述筒体的一端设置有风机以引动气流流向所述金属板。

作为优选，所述筒体由塑料制成，所述筒体外还套设有金属制成的外筒，所述外筒的远离所述风机的一端设置有端盖，所述端盖覆盖所述筒体的一端，所述端盖中部设置有通风孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果：处于筒体直径中间部位的金属板能够感应到从筒体中间部位穿过的颗粒物，处于筒体直径边沿的金属板能够感应到从筒体边沿部位穿过的颗粒物，多块金属板叠加在一起就相当于存在多个感应点，并且多个感应点将筒体内的空间分割开来而均与分布，从而能够更加全面的感应颗粒物，此外，采用金属板，在筒体轴线方向上具有一定的延伸，从而在筒体轴线方向上是具有一定持续性的感应检测，进一步增加了感应信号，相比于是传统的棒状、环状电极感应信号强度低的问题，本方案信号强度大幅提高，检测精度大幅提高。

附图说明：

图1为本申请颗粒物浓度检测装置的结构示意图；

图2为图1中B-B剖面图；

图中标记：1-风机，2-金属板，3-风机的叶轮，4-筒体，5-外筒，6-端盖，7-连接板.

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置，包括外筒5、筒体4、电流检测装置、设置在筒体4一端的风机1和设置在筒体4内的金属板2，筒体4由绝缘的塑料制成，筒体4外还套设有金属制成的外筒5，外筒5的远离风机1的一端设置有端盖6，端盖6覆盖筒体4的一端，端盖6中部设置有通风孔，以便由风机1带入筒体4内的气流能够通过通风孔流出。

筒体4内设置有多个金属板2，金属板2沿筒体4的直径方向间隔设置，金属板2与电流检测装置电连接，电流检测装置就是检测金属板2电流强弱的装置，电流检测装置捕捉金属板2上感应产生的电流信号，并且把电流信号转化为电压信号，并对电压信号进行滤波、放大和AD转化等电学原理处理，然后输入到单片机处理器等就可以检测金属板2的电流强弱，电流越强代表颗粒物浓度越高，电流强弱和颗粒物的浓度有大致的对应关系，该对应关系可以采用实验得出，比如采用已知浓度的气流通过金属板2然后检测电流强弱，这类技术在本领域是常规技术，此处不再赘述。

由此，检测时，粉尘等颗粒物在风机1作用下进入到筒体4内，颗粒物从金属板2之间的间隔空间流过，通过静电感应原理在金属板2上获得的感应信号，颗粒物从金属板2之间穿过从而在金属板2上产生感应电流，电流检测装置通过检测金属板2电流的大小即可测得颗粒物的浓度；处于筒体4直径中间部位的金属板2能够感应到从筒体4中间部位穿过的颗粒物，处于筒体4直径边沿的金属板2能够感应到从筒体4边沿部位穿过的颗粒物，多块金属板2叠加在一起就相当于存在多个感应点，并且多个感应点将筒体4内的空间分割开来而均与分布，从而能够更加全面的感应颗粒物，此外，采用金属板2，在筒体4轴线方向上具有一定的延伸，从而在筒体4轴线方向上是具有一定持续性的感应检测，进一步增加了感应信号，相比于是传统的棒状、环状电极感应信号强度低的问题，本方案信号强度大幅提高，检测精度大幅提高。

优选方案中，所有间隔布置的金属板2由一块板弯折多次形成，从而能够形成多块间隔布置的金属板2，整体性较好。

更有选的，上述间隔布置的金属板2由一块板弯折多次形成，虽然能够检测，但是各个金属板2之间作为检测点而言是类似于串联的关系各个感应点相互影响，甚至会产生信号的相互抵消，噪声大，不利于颗粒物感应信号的提取，进而影响颗粒物浓度的检测，由此，可以采用更有选的方案，具体的，金属板2固定设置在绝缘连接板7上，从而各个金属板2之间是绝缘独立存在的，如图2所示，多个金属板2独立存在方案优于多个金属板2由一整块金属板2弯折多次形成的方案。因为相互绝缘独立存在的各个金属板2，作为检测点是并联关系，各个检测点所产生的的信号不会相互影响，产生的噪声比较低，检测更加准确。

金属板2可以采用导电率相对较高的材料制成，在本申请的优选方案中，金属板2采用H62铜制成，因为H62铜有较好的柔软性、抗氧化、抗腐蚀、厚度低、成本低、易加工、易安装等优点。

金属板2的两侧均有筒体4内连接，从而所有流过筒体4内的气流都会从金属板2板面附近流过，这样就使得处于中部的金属板2在筒体4直径方向上的尺寸大于处于两端的金属板2的尺寸，进一步提高检测精度。

优选方案中，在筒体4内的直径方向上每间隔7mm-9mm布置一个金属板2，金属板2间距过小，颗粒物容易堵塞通道，另一方面间距过小会占据颗粒的通过空间，抽入到风筒里面颗粒物数量减少，产生的感应信号强度减少，不利于检测颗粒物浓度；若金属板2间距偏大，感应探测点将减少，感应信号强度也会降低，同样不利颗粒物浓度于检测，金属板2的材料为黄铜H62，也就是金属板2的材料为含铜量为62%的黄铜，金属板2厚度100μm±50μm，也就是不小于50微米，不大于150微米，尽量减小金属板2占据筒体4内的空间。

Claims (7)

1.一种栅状探测电极的电荷感应法颗粒物浓度检测装置，其特征在于，包括筒体（4），所述筒体（4）内设置有金属板（2），至少两个所述金属板（2）沿所述筒体（4）的直径方向均匀间隔设置；多个所述金属板（2）均与绝缘连接板（7）固定连接，所述绝缘连接板（7）固定设置在所述筒体（4）内；所述筒体（4）由塑料制成，所述筒体（4）外还套设有金属制成的外筒（5）。

2.根据权利要求1所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，处于中部的金属板（2）在所述筒体（4）直径方向上的尺寸大于处于两端的金属板（2）的尺寸。

3.根据权利要求1所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，相邻所述金属板（2）的间隔不大于9mm，且不小于7mm。

4.根据权利要求1所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述金属板（2）的材料为黄铜，所述金属板（2）的含铜量为62%。

5.根据权利要求1所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述金属板（2）厚度100μm±50μm，所述金属板（2）数量为5个。

6.根据权利要求1所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述筒体（4）的一端设置有风机（1）以引动气流流向所述金属板（2）。

7.根据权利要求6所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述外筒（5）的远离所述风机（1）的一端设置有端盖（6），所述端盖（6）覆盖所述筒体（4）的一端，所述端盖（6）中部设置有通风孔。

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