ES3036256T3 - Apparatus and process for measuring characteristics of particle flow - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato (1) y un proceso para medir las características de un flujo de partículas. La medición se realiza con dos diámetros de corte diferentes de una trampa de partículas (13), uno de los cuales se ajusta en función de las características medidas de las partículas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y proceso para medir las características de un flujo de partículas

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para medir características de un flujo de partículas según el preámbulo de la reivindicación 1. La presente invención se refiere además a un aparato, es decir, un sensor, para medir las características de un flujo de partículas según el preámbulo de la reivindicación 2 y, específicamente, a un aparato que permite la eliminación de partículas ultrafinas de la corriente de partículas.

Antecedentes de la invención

Existe un aumento constante en la demanda de control de partículas en tiempo real. Especialmente, el control de escape en tiempo real de los motores de combustión, tales como vehículos, requiere una monitorización de partículas fiable y económica. También existe un requisito para el control de partículas, p. ej., en la calidad del aire interior y la monitorización exterior o con la seguridad del tráfico aéreo. La cantidad de partículas se expresa, en la mayoría de los casos, como concentración de masa de partículas, en mg/m3 o equivalente.

Diversos dispositivos de medición de partículas se basan en cargar eléctricamente partículas y medir la corriente eléctrica transportada por tales partículas cargadas. Uno de tales métodos y aparatos de la técnica anterior para medir partículas finas se describe en el documento WO2009109688 A1, Pegasor Oy, 11/11/2009. En este método de la técnica anterior, se suministra gas limpio, esencialmente libre de partículas, al aparato y se dirige como un flujo principal a través de una cámara de entrada a un eyector provisto dentro del aparato. El gas limpio se ioniza adicionalmente antes y durante su suministro a la cámara de entrada. El gas limpio ionizado puede alimentarse preferiblemente al eyector a una velocidad sónica o cercana a la sónica. La ionización del gas limpio puede llevarse a cabo, por ejemplo, usando un cargador de corona. La cámara de entrada está provista además de una entrada de muestra dispuesta en comunicación fluida con un canal o un espacio que comprende aerosol que tiene partículas finas. El flujo de gas limpio y el eyector provocan juntos succión a la entrada de muestra de modo que se forma un flujo de aerosol de muestra desde el conducto o el espacio hasta la cámara de entrada. El flujo de aerosol de muestra se proporciona, por tanto, como un flujo lateral al eyector. El gas limpio ionizado carga las partículas. Las partículas cargadas pueden conducirse adicionalmente de vuelta al conducto o espacio que contiene el aerosol. Las partículas finas de la muestra de aerosol se monitorizan por tanto mediante la monitorización de la carga eléctrica transportada por las partículas cargadas eléctricamente. Los iones libres pueden eliminarse adicionalmente usando una trampa de iones.

Un problema importante en cualquier dispositivo de medición de partículas que se base en cargar eléctricamente partículas y medir la corriente eléctrica transportada por tales partículas cargadas es la conversión de la corriente eléctrica medida en características reales del flujo de partículas, tal como el recuento de partículas, el área superficial o la concentración de masa. El factor de conversión puede determinarse simplemente calibrando un dispositivo de medición de partículas contra un método de referencia. Por ejemplo, la concentración de masa se calibra normalmente contra el método gravimétrico, que determina con precisión la concentración de masa. Sin embargo, tal calibración puede cambiar debido a cambios en la forma de la curva de distribución del tamaño de partícula, diámetro medio de partícula, anchura de una curva de distribución del tamaño de partícula logarítmica normal, forma de partícula (normalmente se expresa con parámetros fractales) o densidad de partícula.

La patente de Estados Unidos US 7,812,306 B2, TSI, incorporada, 12.10.2010, describe un instrumento para medir de manera no invasiva la exposición a nanopartículas que incluye un elemento de descarga de corona que genera iones para efectuar la carga de difusión unipolar de un aerosol, seguido de una trampa de iones para eliminar el exceso de iones y una porción de las partículas cargadas con movilidades eléctricas por encima de un umbral. Aguas abajo, un filtro HEPA eléctricamente conductor u otro elemento colector acumula las partículas cargadas y proporciona la corriente resultante a un amplificador electrómetro. El instrumento se puede ajustar para alterar la salida del amplificador del electrómetro hacia una correspondencia más cercana con una función seleccionada que describe el comportamiento de las partículas, p. ej., deposición de nanopartículas en una región seleccionada del sistema respiratorio. La puesta a punto implica ajustar las tensiones aplicadas a una o más de la trampa de iones, el elemento de descarga de corona y el elemento colector. Como alternativa, el ajuste implica ajustar el caudal de aerosol, ya sea directamente o en comparación con el caudal de un gas que conduce los iones hacia la fusión con el aerosol. La publicación se centra en la medición de concentraciones de partículas en términos de área superficial, ya que se espera que tal área superficial acumulada o agregada proporcione evaluaciones más útiles de los riesgos para la salud debido a la exposición a nanopartículas. La publicación realmente enseña que las mediciones de concentración de masa no son útiles para indicar efectos en la salud y, por tanto, no motivarían a la persona que busca una solución para convertir la corriente eléctrica medida en concentración de masa a examinar la técnica descrita en la publicación.

La patente de Estados Unidos US 8,122,711 B2, Robert Bosch GmbH, 28.2.2012, se refiere a un procedimiento para determinar una concentración de partículas de hollín en un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna o un agotamiento de un sistema de control de emisiones del motor de combustión interna debido a la carga de partículas de hollín, por lo que la concentración de partículas de hollín en el sistema de gases de escape se determina por medio de un sensor de partículas colectoras, que emite una señal de sensor y por lo que el agotamiento del sistema de control de emisiones debido a la carga de partículas de hollín se determina a partir de la concentración de partículas de hollín. La señal de sensor se corrige por medio de correcciones predeterminadas con respecto a una temperatura de sensor y/o una temperatura de gas de escape y/o una velocidad de flujo del gas de escape y/o una tensión aplicada en el sensor de partículas. Las sensibilidades transversales del sensor de partículas pueden tenerse en cuenta de este modo durante la evaluación; y se mejoran la determinación de la carga acumulada de partículas de hollín y la determinación de la concentración de partículas de hollín en el sistema de gas de escape. En el proceso, la temperatura del sensor entra en la corrección en la medida en que se determina una dependencia de temperatura de la resistencia eléctrica de la carga de partículas de hollín en una fase de preparación y se puede tener en cuenta durante la evaluación de la señal de sensor. Aunque el procedimiento mejora la medición de la concentración de masa, implica componentes adicionales y, por tanto, es engorroso y costoso.

La publicación WO 2013/132154 A1 presenta una solución de la técnica anterior, donde se utiliza un tamaño de corte elevado estable de las partículas medidas para mejorar la precisión de los resultados cuando se indica como concentración de masa. Este tipo de solución puede dar buenos resultados, si la distribución de tamaño de partículas de aerosol medidas se sitúa en un intervalo de tamaño limitado y conocido. Para obtener resultados óptimos, el ajuste del tamaño de corte debe preestablecerse al valor óptimo para cada medición basándose en el intervalo de tamaño supuesto. Otra limitación con este tipo de solución es que no puede mejorar el valor de concentración en número del resultado medido.

Por tanto, los sensores de partículas de la técnica anterior poseen el problema técnico de la señal de corriente eléctrica frente a las características de las partículas en el flujo de partículas que son sensibles a las condiciones externas. Existe la necesidad de un sensor que pueda medir o monitorizar las características de las partículas incluso cuando el diámetro medio de las partículas está cambiando. Especialmente ventajosa sería la mejora en la precisión de las concentraciones tanto de número como de masa sin presunciones del intervalo de tamaño de partícula.

Breve descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para superar o al menos aliviar las desventajas de la técnica anterior. Los objetos de la presente invención se logran con un proceso según la parte de características de la reivindicación 1. Los objetos de la presente invención también se logran con un aparato según las características de la reivindicación 2.

Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

El inventor ha encontrado sorprendentemente un proceso que resolverá los problemas de la técnica anterior descritos anteriormente. El proceso inventado se basa en disminuir la señal de corriente generada por partículas cargadas atrapando una fracción de las partículas cargadas. La captura se realiza con al menos dos diámetros de corte diferentes de la trampa. Uno de los diámetros de corte es un diámetro de corte de referencia y el otro es un diámetro de corte de medición. El diámetro de corte de medición se ajusta dinámicamente, es decir, cambiando el diámetro de corte al menos entre ciclos de medición sucesivos o incluso continuamente durante un ciclo de medición, basándose en las señales de corriente generadas por las partículas cargadas. Un proceso de este tipo conduce a una mejora significativa en la reducción del error de medición generado al cambiar el diámetro medio de recuento (CMD) de las partículas bajo medición. Un cambio en CMD provoca un cambio en la señal de corriente provocado por el diámetro de corte de medición, provocando por tanto un cambio en el diámetro de corte de medición.

La corriente eléctrica transportada por las partículas cargadas depende de la distribución del tamaño de partícula de las partículas medidas. Se ha descubierto que la distribución del tamaño de partícula logarítmica normal se aplica a la mayoría de los aerosoles de una sola fuente, tales como, p. ej., motores de combustión o aerosoles de emisión de chimenea. La distribución logarítmica normal se usa ampliamente para las distribuciones de tamaño de aerosol porque se ajusta razonablemente bien a las distribuciones de tamaño observadas, lo que es obvio como tal para un experto en la técnica. La distribución logarítmica normal se puede caracterizar con el diámetro medio de partícula, que es diferente para la concentración de número y la concentración de masa, siendo el diámetro medio de partícula para la concentración en número menor que el diámetro medio de partícula para la concentración de masa. La masa de las partículas depende también de la densidad de la partícula y de la forma de la partícula, que se caracterizan frecuentemente por dimensiones fractales. Las dimensiones fractales son bien conocidas por un experto en la técnica y se describen, p. ej., en William C. Hinds, Aerosol Technology - Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles, 2a edición, Jonhn Wiley & Sons, 1999, páginas 408-412 y en Maricq y Wu, The effective density and fractal dimensions of soot partióles from premixed flames and motor vehicle exhaust, Aerosol Science 35 (2004), págs. 1251-1274. Con aerosoles de fuente única, los cambios en las condiciones que afectan la formación de partículas cambian principalmente el diámetro medio, permaneciendo otros parámetros que afectan a la carga de partículas esencialmente persistentes.

El proceso de la invención para la medición de las características de las partículas comprende guiar el flujo de muestra Q que comprende partículas a través de un paso, cargar eléctricamente partículas y medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas. El proceso inventado comprende además atrapar esencialmente todos los iones libres y partículas P con un diámetro menor que el diámetro de corte D<c>-<o>con medios de captura, tal como una trampa de partículas, ajustar el diámetro de corte de trampa para medir el diámetro de corte D<trampa>, lo que da como resultado una corriente eléctrica medida I<trampa>que se mide, y ajustar el diámetro de corte al nivel de referencia D<ref>atrapando esencialmente todos los iones libres solo dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>que se mide. El diámetro de corte D<trampa>se ajusta basándose en la corriente eléctrica medida I<trampa>y la corriente eléctrica de referencia I<ref>de modo que el diámetro de corte D<trampa>se pueda establecer cerca del diámetro medio de conteo y finalmente convertir la señal de corriente eléctrica medida I<trampa>a un valor de características de partícula específico, tal como el recuento de partículas, área de superficie, concentración de masa, distribución del tamaño de partícula o alguna otra métrica de interés. Las realizaciones descritas se centran en determinar la concentración de masa de un flujo de partículas, pero el mismo aparato y proceso se pueden usar para determinar también otras características de partículas.

La medición de partículas, que incluye la carga de partículas y la medición de la carga eléctrica transportada por partículas cargadas requiere que los iones libres, es decir, iones que no están unidos a partículas, se eliminen. El diseño de una trampa de iones usada para eliminar los iones libres puede llevarse a cabo mediante cálculos o mediante experimentos. La captura de iones se basa en la movilidad eléctrica de las partículas cargadas, Z<p>= n e C<c>/ 3 n n D<p>, donde Z<p>= movilidad eléctrica, n = número de cargas en la partícula, e = carga elemental, C<c>= corrección de deslizamiento de Cunningham, n = viscosidad dinámica del aire y D<p>= radio de partícula. Como es necesario eliminar esencialmente todos los iones libres, la trampa de iones está diseñada normalmente para atrapar también partículas cargadas ultrafinas, que, debido a su baja concentración y masa, no afectan esencialmente a la medición de concentración de número o masa. Un diseño típico de una trampa de iones eléctrica tendría un diámetro de corte de partículas de 4 nm, es decir, elimina todas las partículas cargadas que tienen un diámetro de 4 nm o menos.

El factor de conversión que se usa para convertir la corriente eléctrica medida, normalmente expresado en fA al valor de concentración de masa, normalmente expresado en mg/m<3>, depende del mecanismo de formación de partículas. Dentro de partículas de fuente única similares, el factor de conversión depende principalmente del diámetro medio de partícula. Por tanto, el factor de conversión debe cambiarse a medida que cambia el diámetro medio de partícula para adquirir una conversión fiable de concentración de corriente a masa. Sin embargo, ya que no se conocen los cambios en el diámetro medio de partícula, no se puede realizar tal ajuste del factor de conversión. Para una fuente de partículas bien conocida, tal como para la formación de partículas dentro de los motores de combustión, los cambios en el diámetro medio en función de un parámetro de segundo grado, tal como, p. ej., el par motor de combustión, podrían determinarse. La información en el cambio del parámetro de segundo grado (tal como el par motor) podría usarse a continuación para ajustar el factor de conversión. Tales operaciones son, sin embargo, toscas y caras.

Sorprendentemente, el inventor ha descubierto que la sensibilidad del factor de correlación a los cambios del diámetro medio puede reducirse significativamente ajustando dinámicamente la tensión de trampa con el cambio del diámetro medio de recuento. El ajuste se puede realizar comparando constante o intermitentemente la corriente eléctrica medida I<ref>cuando esencialmente todos los iones libres solo están atrapados (es decir, un diámetro de corte de partículas de alrededor de 4 nm) y la corriente eléctrica I<trampa>cuando se atrapan iones libres y las partículas cargadas que tienen un diámetro inferior al diámetro de corte de partículas de la trampa de partículas. Un diámetro de corte D<trampa>superior que también atrapa partículas produce una corriente eléctrica medida I<trampa>más pequeña para un flujo de muestra Q que la corriente eléctrica I<ref>medida para el mismo flujo de muestra, pero usando un diámetro de corte D<ref>inferior que elimina esencialmente todos los iones libres únicamente. La relación I<trampa>/I<ref>la relación se puede calcular después de cada medición y mantenerse esencialmente constante ajustando el diámetro de corte D<trampa>a medida que el diámetro medio de recuento varía en el flujo de muestra Q. Por lo tanto, la medición y comparación de la corriente eléctrica de referencia I<ref>y la medición de la corriente eléctrica I<trampa>se repite una o más veces para establecer el diámetro de corte D<trampa>cerca del diámetro medio de recuento (CMD).

Según lo mencionado anteriormente, el proceso para la medición de las características de las partículas puede comprender:

a) guiar un flujo de muestra Q que comprende partículas P, P*, con un diámetro medio de recuento de CMD y una determinada distribución del tamaño de partícula, a través de un paso (2);

b) cargar eléctricamente las partículas P, P*;

c) medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas;

d) atrapar esencialmente todos los iones libres y las partículas cargadas que tienen un diámetro de partícula menor que el diámetro de corte de trampa D<c-o>, siendo el diámetro de corte D<c-o>el diámetro de partícula por encima del cual la penetración a través de los medios de captura se desvía esencialmente de cero;

e) ajustar los medios de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa D<c-o>basándose en la corriente eléctrica medida transportada por dichas partículas cargadas;

f) ajustar el diámetro de corte de los medios de captura a un diámetro de corte de referencia D<ref>y a un diámetro de corte de medición D<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>y una corriente eléctrica medida I<trampa>transportadas por dichas partículas cargadas;

g) comparar la corriente eléctrica de referencia I<ref>y la corriente eléctrica de medición I<trampa>;

h) ajustar dinámicamente el diámetro de corte de medición D<trampa>basándose en la comparación de la corriente eléctrica de referencia I<ref>y la corriente eléctrica de medición I<trampa>.

La trampa de partículas se puede implementar usando diseños de trampas de partículas conocidos. Una trampa de partículas adecuada es una trampa de tensión que tiene una tensión de trampa aplicada y, por tanto, crea un campo eléctrico entre placas u otros electrodos conductores de la trampa de tensión. Algunas de las partículas del flujo de partículas Q quedan atrapadas del flujo a medida que el flujo de partículas pasa a través del campo eléctrico. El diámetro de corte de la trampa de tensión se puede ajustar ajustando el campo eléctrico creado por la trampa de tensión. A su vez, el campo eléctrico se puede ajustar cambiando la tensión aplicada en las placas de la trampa de tensión. En este caso, D<ref>se alcanza ajustando la tensión de trampa a la tensión de referencia V<ref>y D<trampa>se alcanza ajustando la tensión de trampa a la tensión de medición V<trampa>. Otra forma es cambiar las dimensiones de la trampa de tensión, por ejemplo, acercando o alejando las placas entre sí.

Otro ejemplo de una trampa de partículas, que no es según la invención, es de un tipo de difusión que normalmente comprende una trampa de difusión, tal como un filtro grueso, seguido de un filtro de partículas denso. Algunas de las partículas del flujo de partículas Q quedan atrapadas del flujo a medida que el flujo de partículas pasa a través de la trampa de difusión. El diámetro de corte de la trampa de difusión se puede ajustar mediante el ajuste del período de tiempo que las partículas del flujo se desplazan a través de la trampa de difusión. Un período de tiempo más corto da como resultado un diámetro de corte más bajo que un período de tiempo más largo. Por tanto, el diámetro de corte se puede ajustar alterando la velocidad del flujo de partículas a través de la trampa de difusión, por ejemplo, ajustando la velocidad del flujo de partículas o introduciendo un flujo de purga ajustable, es decir, un flujo envolvente, de gas libre de partículas, tal como el aire limpio, antes de la trampa de difusión en la dirección del flujo de partículas. Por tanto, D<ref>se puede alcanzar ajustando la velocidad del flujo de partículas directamente o introduciendo y ajustando el flujo de purga al flujo de partículas de modo que el flujo de partículas se desplace al flujo de referencia Q<ref>y D<trampa>se alcanza ajustando la velocidad de flujo para medir el flujo Q<trampa>.

En una realización que comprende una trampa de tensión, el proceso para la medición de las características de las partículas comprende guiar el flujo de muestra Q que comprende partículas a través de un paso, cargar eléctricamente partículas y medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas. El proceso de la invención comprende además atrapar esencialmente todos los iones libres y partículas P con un diámetro menor que el diámetro de corte mediante un campo eléctrico con medios de captura ajustando la tensión de trampa a V<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica I<trampa>que se mide, y ajustar la tensión de trampa a V<ref>atrapando esencialmente todos los iones libres solo dando como resultado una corriente eléctrica I<ref>que se mide. La tensión de captura V<trampa>se ajusta basándose en las corrientes eléctricas medidas I<trampa>e I<ref>de modo que el diámetro de corte D<trampa>se puede establecer cerca del diámetro medio de conteo y finalmente convertir la señal de corriente eléctrica I<trampa>a un valor de características de partícula específico, tal como el recuento de partículas, área de superficie, concentración de masa, distribución del tamaño de partícula o alguna otra métrica de interés. Las realizaciones descritas se centran en determinar la concentración de masa de un flujo de partículas, pero también se pueden determinar otras características de partículas usando el mismo dispositivo y método.

En una realización que comprende una trampa de difusión, el proceso para la medición de las características de las partículas comprende guiar el flujo de muestra Q que comprende partículas a través de un paso, cargar eléctricamente partículas y medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas. El proceso de la invención comprende además atrapar esencialmente todos los iones libres y partículas P con un diámetro menor que el diámetro de corte mediante una trampa de difusión con medios de captura ajustando el flujo antes de la trampa de difusión a Q<trampa>resultando una corriente eléctrica I<trampa>que se mide en el filtro de partículas después de la trampa de difusión, y ajustando el flujo a Q<ref>atrapando esencialmente todos los iones libres solo dando como resultado una corriente eléctrica I<ref>que se mide en el filtro de partículas o combinando corrientes de trampa de difusión y filtro de partículas. El flujo Q<trampa>se ajusta basándose en las corrientes eléctricas medidas I<trampa>e I<ref>de modo que el diámetro de corte D<trampa>se puede establecer cerca del diámetro medio de conteo y finalmente convertir la señal de corriente eléctrica I<trampa>a un valor de características de partícula específico, tal como el recuento de partículas, área de superficie, concentración de masa, distribución del tamaño de partícula o alguna otra métrica de interés. Las realizaciones descritas se centran en determinar la concentración de masa de un flujo de partículas, pero también se pueden determinar otras características de partículas usando el mismo dispositivo y método.

En una realización, las dos corrientes eléctricas resultantes de las dos tensiones de trampa pueden medirse desde dos trampas de tensión donde una primera trampa tiene una tensión de trampa V<ref>y una segunda trampa tiene una tensión de trampa V<trampa>que se ajusta en función de la relación de corriente. Las primera y segunda trampas de tensión pueden disponerse en cascada o en paralelo y tener la medición de corriente eléctrica dispuesta después de cada trampa de tensión. Esta disposición permite la monitorización continua de la relación de corriente y, por tanto, es posible un ajuste continuo.

En una realización, también se puede usar una única trampa de tensión y una disposición de medición si la tensión de trampa se altera entre V<ref>y V<trampa>en ciclos. Se puede usar una o más tensiones de medición V<trampa>. Hay un tiempo de ajuste finito para la medición de corriente después de que se ajuste la tensión de trampa y, por lo tanto, el ajuste es intermitente cuando solo se usa una trampa de tensión y la tensión de trampa es alterna. La tensión de trampa puede conmutarse entre V<ref>y una o más tensiones V<trampa>cada pocos segundos, por ejemplo, cada tres segundos o dentro de un intervalo de 10 milisegundos a 100 segundos. El CMD de un flujo de partículas normalmente cambia más lentamente que eso.

La tensión de trampa V<trampa>se ajusta ventajosamente de tal manera que la relación medida de corrientes eléctricas I<trampa>/I<ref>es preferiblemente entre 0,3 y 0,7 menor e incluso más preferiblemente entre 0,4 y 0,6 y lo más preferiblemente aproximadamente 0,5. Cuando la relación es de aproximadamente 0,5, el diámetro de corte de la trampa de tensión es normalmente aproximadamente el mismo que el diámetro medio de recuento del flujo de partículas Q.

La forma o anchura de la distribución del tamaño de partícula es el segundo factor más importante después del diámetro medio de recuento cuando se calcula el valor de concentración de masa de partículas. En una realización, la distribución del tamaño de partícula se aproxima mediante el cálculo derivado de la relación medida de las corrientes eléctricas I<trampa>/I<ref>con respecto a la tensión de trampa cerca de la relación 0,5. La tensión de trampa V<trampa>puede desviarse del valor que da como resultado la relación 0,5 o se pueden usar los valores que se midieron antes de que la relación alcanzara 0,5. Por ejemplo, puede llevarse a cabo un ciclo de medición con la relación cambiando de 0,3 a 0,7 en un número de etapas y puede aproximarse la anchura de la distribución del tamaño de partícula a partir de los resultados.

En una realización, la tensión de trampa V<trampa>se puede ajustar dinámicamente de modo que establezca y mantenga el diámetro de corte de trampa D<c-o>en una posición deseada en una curva que representa la distribución del tamaño de partícula o la respuesta de corriente eléctrica de la curva de distribución del tamaño de partícula. Ventajosamente, el diámetro de corte de trampa D<c-o>se ajusta al punto de inflexión en la curva que representa I<trampa>como una función de V<trampa>. El punto de inflexión se puede encontrar, por ejemplo, analizando la distorsión de una señal constantemente modulada. Los armónicos pares de la distorsión van a cero en el punto de inflexión y esto puede detectarse, por ejemplo, monitorizando los armónicos de segundo orden de I<ref>y correlacionándolos con I<trampa>. Esto permite el uso de una desviación más pequeña que el método en el que la relación de corrientes se impulsa a aproximadamente 0,5, por lo que se puede usar una frecuencia más alta. Otra ventaja es que la desviación entre las tensiones de trampa y las corrientes eléctricas resultantes se puede usar para aproximar la anchura de la distribución del tamaño de partícula.

Cabe señalar que, dado que la corriente eléctrica es transportada principalmente por partículas pequeñas cuyo recuento es mayor que el recuento de partículas grandes donde se encuentra la mayor parte de la masa de partículas, la influencia de reducir la señal de corriente no afecta tanto a la cantidad de masa de partículas que fluye a través del paso de medición. Por tanto, la tensión de trampa se puede ajustar preferiblemente a un valor en el que el diámetro de corte de trampa D<c-o>es esencialmente igual al diámetro medio de recuento (CMD) de partículas en el flujo de muestra Q. Esencialmente en este caso significa, p. ej., que la relación de corrientes eléctricas I<trampa>/I<ref>está preferiblemente entre 0,3 y 0,7. Una ventaja del proceso y la disposición es que el diámetro medio de recuento puede ignorarse al configurar el aparato. El proceso guiará el aparato a un punto de funcionamiento óptimo poco después de comenzar comparando la relación de corrientes eléctricas resultantes de los valores de tensión de trampa iniciales y ajustando V<trampa>, por consiguiente.

Breve descripción de las figuras

A continuación, la invención se describirá con mayor detalle, en relación con realizaciones preferidas, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que

la Figura 1 muestra la penetración de trampa, distribución de número y distribución de masa de un aerosol típico de fuente única donde la concentración de partículas obedece a una distribución logarítmica normal;

la Figura 2 es una vista esquemática de una realización del aparato de la invención; y

la Figura 3 muestra dos curvas de distribución de trampa diferentes y dos curvas de penetración a diferentes tensiones de trampa;

la Figura 4 muestra el efecto de la tensión de trampa modulada continuamente en la corriente medida; y

la Figura 5 muestra la tensión de trampa y la corriente de trampa para una respuesta de medición típica a un tamaño de partícula cambiante y una distribución de tamaño de número de partículas, así como funciones de penetración de trampa para diferentes tensiones de trampa.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra un ejemplo típico de una distribución del tamaño de partícula logarítmica normal. Tal distribución del tamaño de partícula con diámetro medio de recuento (CMD), es decir, el diámetro de partícula donde la distribución del número acumulativo llega a 0,5 siendo de aproximadamente 50 nm y la desviación estándar geométrica (GSD) de aproximadamente 1,7 podría representar bien la distribución del tamaño de partícula del escape del motor diésel. Como se ve a partir de la figura, el diámetro medio de masa es casi el doble de alto que el CMD. En la Figura 1, la tensión de trampa se establece en un valor que corresponde al diámetro de corte de 50 nm. La penetración a través de la trampa es esencialmente cero para partículas más pequeñas que el diámetro de corte y, por encima de este, la penetración de trampa aumenta suavemente.

La Figura 2 muestra una realización del aparato 1 de la invención para la medición de la concentración de masa de partículas. El aparato 1 comprende el paso 2 con la entrada 3 y la salida 3 para guiar el flujo de muestra Q que comprende partículas P, P* con una determinada distribución del tamaño de partícula a través del aparato 1. El flujo Q a través del paso 2 se puede realizar de diversas maneras, tal como mediante el uso de una bomba, el uso del efecto chimenea o el uso del viento iónico. En la realización de la Figura 2, el ventilador 5 impulsa el aire hacia el paso interior 2* a través del filtro 6. Este aire pasa junto a los medios 7, 8 para ionizar el aire. En una realización de la presente invención, los medios 7, 8 para ionizar el aire se realizan mediante una unidad 7 de descarga de corona, alimentada por una fuente 8 de alta tensión, que está eléctricamente aislada de la red eléctrica con un transformador 9 de aislamiento. El aire ionizado forma el flujo de fluido motriz del eyector 10 colocado dentro del paso 2. El eyector genera una subpresión, es decir, una presión inferior a la presión ambiente, que impulsa el flujo de muestra Q con partículas de diferente tamaño P, P* en el aparato 1 a través de la entrada 3. El aire ionizado y las partículas se mezclan eficazmente en la zona 11 de mezcla y, por tanto, las partículas P, P* se cargan 12, 12*. Los iones libres 11, que, como se ha descrito anteriormente, también pueden ser partículas cargadas muy finas, se eliminan mediante los medios 13 de captura. Los medios de captura comprenden, por ejemplo, un precipitador electrostático, es decir, una trampa de tensión, eliminando pequeñas partículas cargadas debido a su alta movilidad eléctrica en un campo eléctrico. La tensión de trampa necesaria para la trampa de tensión se genera mediante una fuente 14 de alimentación, que se controla por los medios 15 de control para controlar la tensión de trampa. En otra realización de la presente invención, los medios 13 de captura pueden conectarse a los medios 15 de control que controlan la distancia de los electrodos de captura y la intensidad del campo eléctrico se ajusta ajustando la separación de electrodos sin ajustar necesariamente la tensión eléctrica a través de los electrodos de trampa. En una realización, se genera un flujo antes de la trampa de difusión mediante una bomba de aire que se controla por medios para controlar el flujo. La corriente eléctrica transportada por las partículas que escapan del paso 2 a través de la salida 4 se mide usando los medios 16, 17 para medir la corriente eléctrica transportada por las partículas cargadas. Aunque la forma preferible de medir la corriente es usar medios 16 para medir la corriente de escape, es decir, la corriente eléctrica que escapa del aparato 1 con las partículas, otras técnicas de medición de corriente, tal como electrodos o un filtro de partículas que recoja al menos una fracción de las partículas cargadas, también pueden usarse. La corriente medida se convierte en valor de concentración de masa usando medios 18 adecuados, que pueden estar situados en el aparato 1 o la conversión puede llevarse a cabo en otro lugar, p. ej., registrando los valores actuales y proporcionando la conversión posteriormente.

En el aparato 1, los medios 13 de captura para atrapar esencialmente todos los iones libres 11 y las partículas cargadas 12 que tienen un diámetro de partícula menor que el diámetro de corte de trampa D<c-o>, siendo el diámetro de corte D<c-o>el diámetro de partícula por encima del cual la penetración a través de los medios 13 de captura se desvía esencialmente de cero, están conectados a los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa D<c-o>. Es esencial para la presente invención que los medios 13 de captura se ajusten al diámetro de corte D<trampa>, que es significativamente mayor que el diámetro de los iones esencialmente libres, es decir, los medios 13 de captura eliminan una cantidad significativa de partículas cargadas del flujo de partículas Q y que los medios 13 de captura se ajusten al diámetro de corte D<ref>, que es aproximadamente el mismo que el diámetro de los iones esencialmente libres. Al analizar las corrientes eléctricas transportadas por las partículas cargadas que penetran en la trampa y/o son capturadas por la trampa, el mayor diámetro de corte D<trampa>se puede ajustar a un valor que facilita la medición de las características de interés de las partículas. Por ejemplo, al medir la concentración de masa de partículas, el diámetro de corte D<trampa>se puede ajustar para que coincida esencialmente con el diámetro medio de recuento de las partículas en el flujo de partículas Q. Preferiblemente, el aparato 1 comprende medios 18 para convertir la señal de corriente eléctrica en valor de concentración de masa de partículas.

La Figura 3 ilustra las curvas de distribución de partículas con un diámetro medio de recuento de 50 nm y 200 nm. La Figura 3 también ilustra la penetración a través de la partícula con diámetros de corte correspondientes a las CMD de las curvas de distribución. Obsérvese que el eje x que representa el tamaño de partícula es logarítmico. Cuando la distribución de partículas tiene un CMD de 50 nm y el diámetro de corte correspondiente se establece en 50 nm, la corriente medida después de la trampa es aproximadamente el 50 % de la corriente con un diámetro de corte de aproximadamente 4 nm. Al observar la distribución de 50 nm y las curvas de penetración de 200 nm, es evidente que la porción del flujo de partículas que penetra en la trampa es muy pequeña y, por tanto, representa mal el flujo de partículas y, por tanto, conduce a una falta de fiabilidad significativa cuando se usa como base para calcular las características del flujo de partículas. Consecuentemente, con curva de distribución de 200 nm y D<trampa>a un diámetro de corte de 50 nm, la cantidad de partículas atrapadas es casi la misma que con el diámetro de corte de referencia D<ref>a aproximadamente 4 nm. Por tanto, es importante cambiar el diámetro de corte a medida que cambia el CMD del flujo de partículas. Como se dijo, el diámetro de corte se puede cambiar, p. ej., ajustando la tensión de trampa de la trampa de tensión o ajustando el flujo antes de la trampa de difusión.

En una realización en donde el aparato comprende una trampa de tensión, se ha descubierto que es ventajoso poder ajustar la tensión de trampa durante el funcionamiento normal del aparato 1. Por tanto, en una realización de la presente invención, el aparato 1 comprende medios 19 para controlar los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura en función de la salida de los medios 16, 17 para medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas 12, 12 *. En tal realización de la presente invención, la tensión de trampa se ajusta durante la medición. En primer lugar, los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura establecen la tensión de trampa a un valor que garantiza la eliminación de esencialmente todos los iones libres 11, p. ej., la tensión de trampa se establece en el valor de tensión de referencia V<ref>que corresponde al diámetro de corte de partículas D<ref>de alrededor de 4 nm o menos. La corriente I<ref>transportada por las partículas cargadas 12, 12* se mide usando los medios 16, 17 de medición de corriente. A continuación, los medios 19 para controlar los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura aumentan la tensión de captura a un nivel superior V<trampa>y la I<trampa>de corriente medida por los medios para la medición 16, 17 de corriente es menor que I<ref>debido a que la tensión de trampa más alta V<trampa>atrapa no solo iones libres sino también partículas del flujo de muestra Q y, por tanto, reduce la corriente medida. Esta tensión de trampa V<trampa>es la tensión de medición que se usa en las mediciones de concentración de masa reales. V<trampa>se puede controlar de modo que el diámetro de corte de partículas D<trampa>es aproximadamente el mismo que el diámetro medio de recuento. Con tal tensión de trampa, la sensibilidad de la conversión de corriente/masa a los cambios del diámetro medio de partícula se reduce significativamente. Se pueden usar uno o más valores V<trampa>. Por ejemplo, alternar V<trampa>a menor y mayor que dicha tensión resultante D<trampa>cerca del CMD produce también información sobre la distribución del diámetro de partícula en el flujo de partículas Q. Por ejemplo, la distribución del diámetro de partícula es amplia si dichas tensiones V<trampa>inferior y superior dan como resultado solo un cambio menor en la corriente eléctrica I<trampa>en comparación con una situación en la que el mismo cambio en la tensión V<trampa>da como resultado un cambio importante en I<trampa>.

De manera similar, en una realización en donde el aparato comprende una trampa de difusión, se ha descubierto que es ventajoso poder ajustar el flujo durante el funcionamiento normal del aparato 1. Por tanto, en una realización de la presente invención, el aparato 1 comprende medios 19 para controlar los medios 15 para ajustar los medios 13 de captura en función de la salida de los medios 16, 17 para medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas 12, 12*. En tal realización, el flujo se ajusta durante la medición. En primer lugar, los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura establecen el flujo a un valor que garantiza la eliminación de esencialmente todos los iones libres 11, p. ej., el flujo se establece en el valor de flujo de referencia Q<ref>que corresponde al diámetro de corte de partículas D<ref>de alrededor de 4 nm o menos. La corriente I<ref>transportada por las partículas cargadas 12, 12* se mide usando los medios 16, 17 de medición de corriente. A continuación, los medios 19 para controlar los medios 15 de control para ajustar los medios 13 de captura aumentan el flujo a un nivel superior Q<trampa>y la I<trampa>de corriente medida por los medios para la medición 16, 17 de corriente es menor que I<ref>debido a que el flujo más alto Q<trampa>atrapa no solo iones libres sino también partículas del flujo de muestra Q y, por tanto, reduce la corriente medida. Este flujo Q<trampa>es el flujo de medición que se usa en las mediciones de concentración de masa reales. Q<trampa>se puede controlar de modo que el diámetro de corte de partículas D<trampa>es aproximadamente el mismo que el diámetro medio de recuento. Con tal flujo, la sensibilidad de la conversión de corriente/masa a los cambios del diámetro medio de partícula se reduce significativamente. Se pueden usar uno o más valores Q<trampa>. Por ejemplo, alternar Q<trampa>a menor y mayor que dicho flujo resultante D<trampa>cerca del CMD produce también información sobre la distribución del diámetro de partícula en el flujo de partículas Q. Por ejemplo, la distribución del diámetro de partícula es amplia si dichos valores Q<trampa>inferior y superior dan como resultado solo un cambio menor en la corriente eléctrica I<trampa>en comparación con una situación en la que el mismo cambio en el flujo Q<trampa>da como resultado un cambio importante en I<trampa>. Se puede usar una trampa de iones para capturar iones libres y partículas más pequeñas entre los medios 7, 8 para cargar eléctricamente las partículas P, P* y la trampa de difusión. Dicha trampa de iones puede ser una trampa de tensión.

De manera similar, los principios de otras realizaciones que comprenden una trampa de tensión pueden implementarse con una trampa de difusión reemplazando las tensiones V<ref>, V<trampa>de una trampa de tensión por flujos Q<ref>, Q<trampa>introducidos en el paso 2 antes de la trampa de difusión. El ajuste de tensión y el ajuste de flujo tienen ambos un efecto similar de cambiar el diámetro de corte de la trampa de partículas. Por lo tanto, en las siguientes realizaciones relacionadas con el uso de una trampa de tensión, la trampa de tensión y las tensiones pueden sustituirse por una trampa de difusión y fluye con cambios menores o sin cambios en el principio de funcionamiento del aparato. Por tanto, para evitar repeticiones innecesarias y en aras de la coherencia, las realizaciones se han descrito con respecto a la trampa de tensión.

En una realización, V<trampa>se controla mediante la relación de orientación S a un valor de referencia S<ref>deseado, en donde S=I<trampa>/I<ref>y S<ref>está entre 0,3 y 0,7 y preferiblemente 0,5, lo que da como resultado el diámetro de corte de partículas D<trampa>sea aproximadamente igual que el diámetro medio de partícula. La tensión de medición V<trampa>se ajusta hasta que se alcanza S<ref>. El valor inicial de V<trampa>puede ser un valor fijo, una conjetura o igual que V<ref>. El siguiente valor se puede calcular, por ejemplo, a partir de la ecuación

V<trampa+1>=V<trampa>-k*(SS<ref>)*dt/tau,

donde V<trampa+1>es el siguiente valor, V<trampa>es la tensión de trampa actual, k es un coeficiente de pendiente, S es la relación de corriente, dt es un período de muestreo y tau es una constante de tiempo. Cuando V<trampa>alcanza un valor donde S=S<ref>, el diámetro medio de recuento se puede aproximar con CMD=f(V<trampa>)=a*V<trampa>+b, donde a y b y factores de calibración.

En una realización, la corriente eléctrica de referencia I<ref>resulta de la tensión de referencia V<ref>de una primera trampa de tensión. La corriente eléctrica de medición I<trampa>es el resultado de la tensión de medición V<trampa>de una segunda trampa de tensión. La tensión de medición V<trampa>se ajusta basándose en la relación S de dichas corrientes eléctricas que se miden con medios de medición después de cada trampa de tensión. Las primera y segunda trampas de tensión pueden disponerse en cascada de modo que el flujo de partículas Q se desplace primero a través de la trampa de tensión que tiene tensión de referencia y a través de la trampa de tensión que tiene tensión de medición. Las primera y segunda trampas de tensión también pueden disponerse en paralelo de modo que el flujo de partículas Q se divida en las dos trampas de tensión. Las disposiciones en cascada y en paralelo permiten una monitorización continua de la relación de corriente y, por tanto, es posible un ajuste continuo. En una realización, también se puede usar una única trampa de tensión y una disposición de medición si la tensión de trampa se altera entre V<ref>y V<trampa>en ciclos. Por lo tanto, el ajuste se lleva a cabo de manera iterativa y/o el ajuste se repite una o más veces.

La forma o anchura de la distribución del tamaño de partícula es el segundo factor más importante después del diámetro medio de recuento cuando se calcula el valor de concentración de masa de partículas. En una realización, la distribución del tamaño de partícula se aproxima calculando la derivada dS/dV<trampa>en las proximidades de S=0,5. La tensión de trampa V<trampa>puede ajustarse, p. ej., con el fin de alcanzar valores de 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 y 0,7 para S. También se pueden usar las mediciones que se realizaron antes de que la relación S alcanzara 0,5. La anchura de la distribución del tamaño de partícula se puede aproximar a partir de los resultados y los factores de calibración a y b se pueden determinar para CMD=a*V<trampa>+b.

En una realización, la tensión de trampa V<trampa>se puede ajustar dinámicamente de modo que establezca y mantenga el diámetro de corte de trampa D<trampa>en una posición deseada en una curva que representa la distribución del tamaño de partícula o la respuesta de corriente eléctrica de la curva de distribución del tamaño de partícula. Ventajosamente, el diámetro de corte de trampa D<trampa>se ajusta al punto de inflexión en la curva que representa I<trampa>como una función de V<trampa>, donde el diámetro de corte de trampa D<trampa>coincide esencialmente con el diámetro medio de recuento. El punto de inflexión se puede encontrar, por ejemplo, analizando la distorsión de una señal continuamente modulada.

La Figura 4 muestra los fundamentos del cálculo del punto de inflexión. La tensión de trampa V<trampa>puede ser, por ejemplo, onda sinusoidal u onda cuadrada o alguna otra forma de onda. Como la curva de respuesta no es lineal en el intervalo de tensión usado de V<trampa>lejos del punto de inflexión, la I<trampa>resultante (cerca del intervalo de 150 fA) está distorsionada y comprende armónicos pares, especialmente, armónicos de segundo orden. Los armónicos pares de la distorsión van a cero cerca del punto de inflexión donde la curva de respuesta es lineal en el intervalo de tensión usado de V<trampa>y esto puede detectarse, por ejemplo, monitorizando armónicos de segundo orden de I<ref>y correlacionándolos con I<trampa>. Otra forma es elevar al cuadrado la señal de tensión V<trampa>y encontrar un punto cero de correlación entre la señal de corriente I<trampa>y señal de tensión al cuadrado. Elevar al cuadrado la señal de tensión introduce armónicos de segundo orden a la señal al cuadrado. Los armónicos de segundo orden no existen en la señal de corriente cuando se opera cerca del punto de inflexión y, por tanto, la correlación sería cero con la señal de tensión al cuadrado. Este método permite la adquisición tanto del CMD como de las señales de concentración de forma continua, independientes entre sí, con una frecuencia más alta debido a que no es necesario un tiempo de ajuste entre diferentes niveles de tensión. Otra ventaja es que la desviación entre las tensiones de trampa y las corrientes eléctricas resultantes se puede usar para aproximar la anchura de la distribución del tamaño de partícula, por ejemplo, comparando la amplitud de I<trampa>y amplitud de V<trampa>. Métodos o transformaciones de procesamiento de señales conocidos, tales como conversión de logaritmos o elevación al cuadrado, se usan preferiblemente para convertir señales I<trampa>y V<trampa>durante o antes de la comparación u otros análisis.

Un aspecto de la invención es un proceso para la medición de la concentración de masa de partículas. El método comprende guiar el flujo de muestra Q que comprende partículas P, P*, con un diámetro medio de recuento de CMD y una determinada distribución del tamaño de partícula, a través de un paso 2 y cargar eléctricamente las partículas P, P*. El proceso también comprende medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas 12, 12*, atrapar esencialmente todos los iones libres 11 y las partículas cargadas 12 que tienen un diámetro de partícula menor que el diámetro de corte de trampa D<c-o>, siendo el diámetro de corte D<c-o>el diámetro de partícula por encima del cual la penetración a través de los medios 13 de captura se desvía esencialmente de cero y ajustar los medios 13 de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa D<c-o>basándose en la corriente eléctrica medida transportada por dichas partículas cargadas 12, 12*. El proceso comprende además ajustar una tensión de trampa de los medios 13 de captura a un diámetro de corte de referencia D<ref>y a un diámetro de corte de medición D<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>y una corriente eléctrica de medición I<trampa>transportadas por dichas partículas cargadas 12, 12*, y ajustar dinámicamente el diámetro de corte de medición basándose en las mediciones de la corriente eléctrica de referencia I<ref>y la corriente eléctrica de medición I<trampa>.

En una realización, el proceso comprende además ajustar el diámetro de corte y alternar el diámetro de corte entre un diámetro de corte de referencia D<ref>y al menos un diámetro de corte de medición D<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>y al menos una corriente eléctrica de medición I<trampa>transportada por dichas partículas cargadas 12, 12*.

En una realización, el proceso comprende además ajustar una tensión de trampa de los medios 13 de captura a una tensión de referencia V<ref>y a una tensión de medición V<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>y una corriente eléctrica de medición I<trampa>transportadas por dichas partículas cargadas 12, 12*, y ajustando dinámicamente la tensión de medición basándose en las mediciones de la corriente eléctrica de referencia y la corriente eléctrica de medición, en donde los medios de captura comprenden una trampa de tensión.

En una realización, el proceso comprende además ajustar un flujo de los medios 13 de captura a un flujo de referencia Q<ref>y a un flujo de medición Q<trampa>dando como resultado una corriente eléctrica de referencia I<ref>y una corriente eléctrica de medición I<trampa>transportadas por dichas partículas cargadas 12, 12*, y ajustando dinámicamente el flujo de medición basándose en las mediciones de la corriente eléctrica de referencia y la corriente eléctrica de medición, en donde los medios de captura comprenden una trampa de difusión.

En una realización, el proceso comprende además ajustar el diámetro de corte para desviar ocasionalmente el diámetro de corte de medición del nivel que da como resultado dicha relación deseada, y estimar la distribución del tamaño de partícula basándose en la derivada de dicha relación con respecto al diámetro de corte de medición.

En una realización, el proceso comprende además ajustar dinámicamente el diámetro de corte de medición para establecer y mantener el diámetro de corte de trampa D<trampa>en una posición deseada en una curva que representa la distribución del tamaño de partícula.

En una realización, el ajuste del flujo de los medios 13 de captura comprende ajustar un flujo de purga de gas libre de partículas antes de la trampa de difusión para ajustar el flujo. El flujo de purga se introduce en el flujo de partículas Q para aumentar la velocidad de las partículas en el flujo que luego cambia el diámetro de corte de la trampa de difusión.

La Figura 5 muestra la tensión de trampa y la corriente de trampa en el panel izquierdo para una respuesta de medición típica a un tamaño de partícula cambiante. El panel derecho muestra la distribución del tamaño del número de partículas, así como las funciones de penetración de trampa para diferentes tensiones de trampa correspondientes a las tensiones de trampa en el panel izquierdo. Las áreas sombreadas de la distribución de tamaño corresponden a partículas medidas a diferentes tensiones de trampa. Cuando se encuentra V_trampa adecuada, la corriente es la mitad de la corriente I<trampa>a la tensión de trampa de referencia V<Ref>.

Es evidente para un experto en la técnica que, a medida que avanza la tecnología, la idea básica de la invención se puede implementar de diversas maneras. Por lo tanto, la invención y sus realizaciones no están restringidas a los ejemplos anteriores, pero pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la medición de características de partículas, que comprende las etapas de:

a) guiar un flujo de muestra (Q) que comprende las partículas (P, P*), con un diámetro medio de recuento de CMD y una determinada distribución del tamaño de partícula, a través de un paso (2);

b) cargar eléctricamente las partículas (P, P*);

c) medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas (12, 12*);

d) atrapar esencialmente todos los iones libres (11) y partículas cargadas (12) que tienen un diámetro de partícula menor que el diámetro de corte de trampa (D<c-o>), siendo el diámetro de corte (D<c-o>) el diámetro de partícula por encima del cual la penetración a través de los medios (13) de captura se desvía esencialmente de cero; y

e) ajustar los medios (13) de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa (D<c-o>) basándose en la corriente eléctrica medida transportada por dichas partículas cargadas (12, 12*),

f) ajustar el diámetro de corte de los medios (13) de captura a un diámetro de corte de referencia (D<ref>) y a un diámetro de corte de medición (D<trampa>), dando como resultado una corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>) transportada por dichas partículas cargadas (12, 12*);

en donde la etapa f) comprende ajustar una tensión de trampa de los medios (13) de captura a una tensión de referencia (V<ref>) y a una tensión de medición (V<trampa>), dando como resultado la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>) transportadas por dichas partículas cargadas (12, 12*);

g) comparar la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>);

h) ajustar dinámicamente mediante medios (15) de control para ajustar el diámetro de corte de medición (D<trampa>) de los medios (13) de captura, es decir, cambiar el diámetro de corte continuamente durante un ciclo de medición, basándose en la comparación de la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica medida (I<trampa>)

en donde la etapa h) comprende ajustar dinámicamente la tensión de medición (V<trampa>) basándose en la comparación de la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>), en donde los medios (13) de captura comprenden una trampa de tensión; caracterizado por que

la tensión de trampa se altera entre la tensión de referencia (V<ref>) y tensión de medición (V<trampa>) de modo que la tensión de trampa se conmuta entre la tensión de referencia (V<ref>) y una o más tensiones de medición (V<trampa>) cada pocos segundos.

2. Aparato (1) para la medición de características de partículas, comprendiendo el aparato:

- el paso (2) con la entrada (3) y la salida (4) para guiar el flujo de muestra (Q) que comprende partículas (P, P*) con un diámetro medio de recuento de CMD y una determinada distribución del tamaño de partícula, a través del aparato (1);

- medios (7, 8) para cargar eléctricamente partículas (P, P*);

- medios (16, 17) para medir la corriente eléctrica transportada por dichas partículas cargadas (12, 12*); - medios (13) de captura para atrapar esencialmente todos los iones libres (11) y las partículas cargadas (12) que tienen un diámetro de partícula menor que el diámetro de corte de trampa (D<c-o>), siendo el diámetro de corte (D<c-o>) el diámetro de partícula por encima del cual la penetración a través de los medios (13) de captura se desvía esencialmente de cero; y

- medios (15) de control para ajustar los medios (13) de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa (D<c-o>) basándose en la corriente eléctrica medida transportada por dichas partículas cargadas (12, 12*), en donde los medios (15) de control para ajustar los medios (13) de captura comprenden medios (15) para ajustar el diámetro de corte a un diámetro de corte de referencia (D<ref>) y a un diámetro de corte de medición (D<trampa>), dando como resultado una corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y una corriente eléctrica de medición (I<trampa>) transportadas por dichas partículas cargadas (12, 12*), en donde los medios (15) para ajustar el diámetro de corte están dispuestos para comparar la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>) y ajustar dinámicamente el diámetro de corte de medición (D<trampa>), es decir, cambiar el diámetro de corte continuamente durante un ciclo de medición, basándose en las mediciones y comparaciones de la corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y la corriente eléctrica de medición (I<trampa>), en donde los medios (13) de captura comprenden una trampa de tensión y los medios (15) de control para ajustar el diámetro de corte están dispuestos para ajustar una tensión de trampa de la trampa de tensión a una tensión de referencia (V<ref>) y a una tensión de medición (V<trampa>), dando como resultado una corriente eléctrica de referencia (I<ref>) y una corriente eléctrica de medición (I<trampa>) transportadas por dichas partículas cargadas (12, 12*), en donde los medios (15) de control para ajustar la tensión de trampa están dispuestos para ajustar dinámicamente la tensión de medición basándose en las mediciones de la corriente eléctrica de referencia y la corriente eléctrica de medición; caracterizado por que los medios (15) de control están dispuestos para alterar la tensión de trampa altera entre la tensión de referencia (V<ref>) y tensión de medición (V<trampa>) de modo que la tensión de trampa se conmuta entre la tensión de referencia (V<ref>) y una o más tensiones de medición (V<trampa>) cada pocos segundos.

3. Aparato (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que los medios (15) de control para ajustar el diámetro de corte están dispuestos para ajustar dinámicamente dicho diámetro de corte de medición basándose en una relación de la corriente eléctrica de medición medida y la corriente eléctrica de referencia medida con el fin de alcanzar y mantener un nivel deseado de dicha relación.

4. Aparato (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que los medios (15) de control para ajustar el diámetro de corte están dispuestos para ajustar dinámicamente el diámetro de corte de medición para establecer y mantener el diámetro de corte de trampa (D<trampa>) en una posición deseada en una curva que representa la distribución del tamaño de partícula.

5. Aparato (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que dicha posición deseada del diámetro de corte de trampa (D<trampa>) está en el punto de inflexión de la curva la corriente eléctrica de medición en función del flujo de medición (Q<trampa>).