ES3047684T3 - Method and apparatus for monitoring number density of aerosol particles - Google Patents

Method and apparatus for monitoring number density of aerosol particles

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ES3047684T3
ES3047684T3 ES21704308T ES21704308T ES3047684T3 ES 3047684 T3 ES3047684 T3 ES 3047684T3 ES 21704308 T ES21704308 T ES 21704308T ES 21704308 T ES21704308 T ES 21704308T ES 3047684 T3 ES3047684 T3 ES 3047684T3
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Anssi Arffman
Ari Ukkonen
Markus Nikka
Esa Luntta
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Dekati Oy
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Abstract

Un aparato (500) para medir partículas de aerosol (PO) comprende: - - una unidad de carga (100) para formar partículas cargadas (P1) mediante la carga de partículas (PO) de un flujo de muestra de aerosol (FG1) mediante carga por difusión, y - - una unidad colectora (200) para proporcionar una corriente eléctrica (I1(t)) mediante la recolección de cargas de las partículas cargadas (P1) mediante la difusión de las partículas cargadas (P1), siendo la corriente eléctrica (I1(t)) indicativa de la densidad numérica (no(t)) de partículas de aerosol (PO) del flujo de muestra de aerosol (FG1). La presión interna (p2) de la unidad colectora (200) se mantiene a un valor reducido (PSET) para proporcionar una respuesta plana (Ri(dp)) de la corriente eléctrica (I1(t)) para detectar nanopartículas (PO) de diferentes tamaños (dp). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Método y aparato para monitorizar la densidad numérica de las partículas de aerosol
[0005] Campo
[0007] La presente invención se refiere a la medición de partículas de aerosol.
[0009] Antecedentes
[0011] Las emisiones de aerosoles de los motores de combustión interna pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. Las mediciones de aerosoles pueden utilizarse, por ejemplo, para comprobar si la concentración de masa de partículas de aerosol en los gases de escape de un motor de combustión interna es inferior a un límite reglamentario predeterminado. La concentración de masa de las partículas de aerosol puede medirse, por ejemplo, recogiendo las partículas de aerosol mediante un filtro y pesando el filtro para determinar la masa total de las partículas recogidas. Tras el pesaje, puede calcularse una concentración media de masa de partículas dividiendo la masa total de las partículas recogidas entre el volumen total del gas guiado a través del filtro. La recogida de una cantidad suficiente de partículas de aerosol por el filtro puede requerir un período de tiempo relativamente largo, por ejemplo, varias horas. El pesaje del filtro puede requerir un trabajo manual o la utilización de un costoso equipo de pesaje automático.
[0012] El depósito de partículas recogido en el filtro puede analizarse, por ejemplo, mediante microscopía y análisis de imágenes. Sin embargo, puede ser difícil o imposible determinar una densidad numérica original de las partículas de aerosol en el gas de escape analizando el depósito de partículas recogido.
[0014] La densidad numérica de las partículas de aerosol puede medirse, por ejemplo, utilizando un contador de partículas de aerosol. La operación del contador de partículas se basa normalmente en la dispersión óptica. El contador de partículas de aerosol puede iluminar un flujo de muestra de aerosol, por ejemplo con un rayo láser, y el contador de partículas de aerosol puede contar los pulsos de luz causados por las partículas de aerosol que dispersan la luz. Los contadores de partículas de aerosol se han utilizado, por ejemplo, para verificar la calidad del aire en salas blancas o para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol en entornos urbanos.
[0016] El documento US 2018/238777 divulga un aparato para medir características de partículas, comprendiendo el aparato medios para cargar eléctricamente partículas, medios para medir una corriente eléctrica transportada por las partículas cargadas, medios de captura para capturar partículas cargadas que tienen un diámetro de partícula menor que un diámetro de corte de trampa, y medios de control para ajustar los medios de captura para ajustar el diámetro de corte de trampa con base en la corriente eléctrica medida transportada por dichas partículas cargadas.
[0018] Breve descripción
[0020] Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato (500) según la reivindicación 1.
[0022] Otros aspectos se definen en las demás reivindicaciones.
[0024] La corriente eléctrica proporcionada por el aparato es indicativa de una densidad numérica instantánea de partículas de aerosol de un flujo de entrada. Una respuesta de la corriente eléctrica para detectar partículas de diferentes tamaños se personaliza seleccionando la presión interna de la unidad colectora. La presión interna de la unidad colectora se mantiene a un valor reducido seleccionado a fin de proporcionar una respuesta sustancialmente plana de la corriente eléctrica para detectar la densidad numérica de nanopartículas de diferentes tamaños. El aparato tiene una respuesta de conteo numérico sustancialmente plana. El valor seleccionado de la presión interna es sustancialmente inferior a la presión atmosférica. La presión interna se selecciona para proporcionar una respuesta sustancialmente plana en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm. Por ejemplo, una respuesta para detectar partículas de 40 nm puede ser sustancialmente igual a una respuesta para detectar partículas de 100 nm, y también una respuesta para detectar partículas de 200 nm puede ser sustancialmente igual a la respuesta para detectar partículas de 100 nm.
[0026] El aparato utiliza una combinación de carga por difusión y recogida por difusión para proporcionar una respuesta de conteo numérico, que es sustancialmente independiente del tamaño de partícula. La corriente eléctrica proporcionada por el aparato es indicativa de la densidad numérica instantánea de partículas de aerosol de un flujo de entrada, para partículas que se encuentran en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. El aparato proporciona una respuesta sustancialmente constante para medir la densidad numérica de partículas, que están en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. El aparato puede proporcionar una respuesta sustancialmente constante para una muestra de aerosol que tenga una amplia distribución de tamaños y/o que tenga una distribución de tamaños desconocida.
[0028] La presión interna de un colector de difusión tiene un efecto sobre la eficiencia para recoger la carga de partículas cargadas por el colector de difusión. La presión interna de la unidad de carga puede tener diferentes efectos sobre la eficiencia para cargar partículas mediante carga por difusión. El efecto del tamaño de partícula dp en la carga de las partículas se describe mediante una función de eficiencia de carga r|<i>(d<p>). El efecto del tamaño de partícula d<p>sobre la carga colectora de las partículas cargadas se describe mediante una función de eficiencia de recogida r|<2>(d<P>). La función de eficiencia de carga r|<i>(d<p>) puede aumentar con el incremento del tamaño de partícula d<p>en un primer rango de tamaño, mientras que la función de eficiencia de recogida r|<2>(d<p>) puede disminuir en dicho primer rango de tamaño. La presión del flujo de muestra de aerosol en la unidad colectora tiene un efecto en la forma de la función de eficiencia de recogida r|<2>(d<p>). La presión del flujo de muestra de aerosol se mantiene a un valor reducido seleccionado (p<s e t>) tal que una pendiente negativa de la eficiencia de recogida r|<2>(d<p>) compensa sustancialmente una pendiente positiva de la eficiencia de carga r|<i>(d<p>), a fin de proporcionar una respuesta total, que es sustancialmente independiente del tamaño de partícula.
[0030] La densidad numérica también puede denominarse concentración numérica. El aparato proporciona la corriente eléctrica, que permite la monitorización continua de la densidad numérica de las partículas de aerosol. El aparato puede utilizarse, por ejemplo, para detectar cambios rápidos de la densidad numérica de las partículas de aerosol en un gas de escape. El tiempo de respuesta de la señal de monitorización puede ser, por ejemplo, inferior a 1 s, o incluso inferior a 0,1 s. Los resultados medidos pueden registrarse opcionalmente en una memoria de forma que los resultados registrados se asocien con información temporal. Los resultados medidos registrados pueden llevar opcionalmente una marca de tiempo.
[0032] El aparato puede utilizarse, por ejemplo, para comprobar si la densidad numérica de las partículas de aerosol en un gas de escape de un motor de un vehículo es inferior a un límite predeterminado. El aparato puede utilizarse, por ejemplo, para comprobar si la densidad numérica de las partículas de aerosol en un gas de escape de un vehículo cumple un valor límite reglamentario especificado en una norma y/o en un reglamento oficial.
[0034] La presión interna reducida de la unidad colectora también puede reducir o evitar la condensación de una o más sustancias gaseosas del flujo de muestra de aerosol. La condensación de las sustancias podría, por ejemplo, generar nuevas partículas, lo que podría perturbar la medición de la densidad numérica. La condensación reducida puede reducir la necesidad de limpiar las superficies internas del aparato y/o puede permitir un periodo de tiempo de operación más largo sin necesidad de limpiar las superficies internas del aparato.
[0036] La presión interna reducida del aparato puede proporcionarse, por ejemplo, utilizando un orificio crítico. El uso de una presión interna reducida constante junto con el orificio crítico puede mantener el caudal sustancialmente constante. Un valor de densidad numérica puede calcularse, por ejemplo, simplemente multiplicando un valor de corriente eléctrica medido por un coeficiente de calibración.
[0038] Guiar el flujo de muestra de aerosol a través de un primer orificio crítico y guiar un flujo de gas de dilución a la línea de muestreo a través de un segundo orificio crítico puede proporcionar un flujo de aerosol de muestra diluido a una relación de dilución conocida sustancialmente constante.
[0040] La presión interna reducida puede proporcionar una velocidad más rápida del flujo de muestra de aerosol en la línea de muestreo y en las unidades del aparato. Así, la presión interna reducida también puede proporcionar una respuesta más rápida.
[0042] En una realización, el método puede comprender la medición de una segunda señal de corriente auxiliar, que es indicativa de la carga de las partículas de aerosol que salen de la (primera) unidad colectora. La primera corriente de detector puede ser indicativa de la concentración numérica de las partículas del flujo de entrada, y la segunda señal auxiliar puede ser indicativa de la concentración de área superficial de las partículas de aerosol del flujo de entrada. La primera señal puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula, por ejemplo, en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm, mientras que la segunda señal puede depender del tamaño de partícula en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. El diferente comportamiento de la primera señal y de la segunda puede permitir, por ejemplo, estimar un tamaño medio de partícula a partir de estas dos señales. El método puede comprender determinar un tamaño medio de partícula a partir de la primera corriente de detector y de la segunda corriente auxiliar.
[0044] En una realización, la segunda señal de corriente auxiliar puede utilizarse para comprobar la fiabilidad de una densidad numérica medida y/o para comprobar si el aparato de medición funciona correctamente o no. Una segunda señal de corriente auxiliar constante puede ser una indicación de que el resultado de la medición es válido y/o de que el aparato de medición está operando correctamente, en una situación donde se sabe que la distribución de tamaños de partículas del flujo de entrada permanece inalterada. Un cambio de la segunda señal de corriente auxiliar puede ser una indicación de que la medición no es válida y/o de que el aparato de medición no está operando correctamente, en una situación donde se sabe que la distribución de tamaños de partículas del flujo de entrada permanece inalterada.
[0045] Breve descripción de los dibujos
[0047] En los siguientes ejemplos, se describirán con más detalle diversas variaciones con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
[0049] La Figura 1a muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, La Figura 1b muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, La Figura 2a muestra, a modo de ejemplo, la eficiencia para cargar partículas mediante carga por difusión,
[0050] La Figura 2b muestra, a modo de ejemplo, la eficiencia para recoger la carga de partículas cargadas por difusión, La Figura 2c muestra, a modo de ejemplo, una eficiencia combinada para detectar partículas cuando se cargan partículas mediante carga por difusión y se recoge la carga de las partículas cargadas por difusión,
[0051] La Figura 2d muestra, a modo de ejemplo, la respuesta normalizada para detectar partículas de diferentes tamaños, La Figura 2e muestra, a modo de ejemplo, la eficiencia de penetración de una unidad modificadora de la distribución de tamaños,
[0052] La Figura 2f muestra, a modo de ejemplo, la respuesta normalizada con y sin unidad modificadora,
[0053] La Figura 3 muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, La Figura 4a muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, que comprende además una unidad detectora auxiliar para detectar la carga total de las partículas,
[0054] La Figura 4b muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, La Figura 5 muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir la densidad numérica de las partículas de aerosol, que comprende además una unidad de dilución para proporcionar un flujo de muestra diluido,
[0055] La Figura 6a muestra, a modo de ejemplo, una unidad colectora para recoger las cargas de partículas cargadas por difusión,
[0056] La Figura 6b muestra, a modo de ejemplo, una unidad colectora para recoger las cargas de partículas cargadas por difusión,
[0057] La Figura 7a muestra, a modo de ejemplo, una unidad de carga para cargar partículas mediante carga por difusión, La Figura 7b muestra, a modo de ejemplo, una unidad de carga para cargar partículas mediante carga por difusión. La Figura 8a muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir partículas de aerosol, el aparato comprende una línea de muestreo de baja presión,
[0058] La Figura 8b muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir partículas de aerosol, el aparato comprende un diluyente y una línea de muestreo de baja presión, y
[0059] La Figura 8c muestra, a modo de ejemplo, un aparato para medir partículas de aerosol, el aparato comprende un diluyente, una línea de muestreo de baja presión y una unidad modificadora.
[0060] Descripción detallada
[0061] Haciendo referencia a la Figura 1a, un montaje de medición 1000 puede comprender una fuente de aerosol SRC1 y el aparato de medición de aerosoles 500. El aparato de medición 500 puede estar dispuesto para medir partículas de aerosol P0 de un aerosol primario PG0. El aerosol primario PG0 puede estar formado por una fuente de aerosol SRC1. La fuente de aerosol SRCl puede ser, por ejemplo, un motor de combustión interna. El aerosol primario PG0 puede ser guiado o contenido en un ducto de gases DUC1. El aparato 500 puede obtener un flujo de muestra de aerosol FG0 a partir del aerosol primario PG0. El aerosol primario PG0 puede transportar las partículas de aerosol P0. El aparato de medición 500 puede controlar continuamente la densidad numérica de las partículas de aerosol P0 del aerosol primario PG0.
[0062] El aparato de medición 500 puede estar dispuesto para proporcionar una corriente eléctrica Ii(t) indicativa de la densidad numérica nü(t) de partículas de aerosol P0 de un aerosol primario PG0 en un ducto de escape DUC1. El símbolo t puede denotar tiempo.
[0063] El aparato de medición 500 comprende una unidad reductora de presión PDU1, una unidad de carga 100, una unidad colectora 200 y una unidad de aspiración VAC1.
[0064] La unidad de carga 100 puede recibir un flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1) de un ducto de escape DUC1, por ejemplo, a través de una línea de muestreo 50. La unidad de carga 100 puede recibir un flujo de muestra de aerosol (FG1) de la línea de muestreo 50. El flujo de muestra de aerosol FG0 también puede denominarse, por ejemplo, flujo de entrada FG0.
[0066] La unidad de carga 100 comprende una fuente de iones para generar iones J1. Los iones J1 forman partículas cargadas P1 intercambiando carga con partículas neutras P0. La fuente de iones puede ser, por ejemplo, una descarga corona DSR1 (Figura 3). La unidad de carga 100 puede incluir un electrodo corona E1 para generar la descarga corona DSR1. La unidad de carga 100 forma partículas cargadas P1 a partir de partículas neutras P0 mediante carga por difusión. Los iones se mueven en las proximidades de las partículas por difusión, de modo que algunos iones J1 chocan con las partículas para transferirles carga. La unidad de carga 100 puede formar partículas cargadas P1 a partir de partículas neutras P0 por difusión de los iones J1.
[0068] El aparato 500 puede comprender opcionalmente una trampa de iones TRAP1 para eliminar iones J1 del flujo de muestra de aerosol (FG2, FG3). El aparato 500 puede disponerse para proporcionar un flujo de muestra de aerosol sustancialmente libre de iones (FG3), que comprende partículas cargadas P1 formadas mediante carga por difusión.
[0069] En una realización, la unidad de carga 100 puede comprender una o más regiones que pueden operar como la trampa de iones TRAP1, donde la unidad colectora 200 puede recibir un flujo de muestra de aerosol (FG2, FG3) directamente de la unidad de carga 100.
[0071] La unidad colectora 200 recibe un flujo de muestra de aerosol (FG3) de la unidad de carga 100. La unidad colectora 200 comprende uno o más elementos colectores (E3) para recoger la carga de las partículas cargadas (P1). Las partículas cargadas (P1) pueden moverse por difusión, donde algunas partículas (pero no todas) pueden entrar en contacto con los elementos colectores (E3). La unidad colectora 200 proporciona una corriente eléctrica I-<i>(t) recogiendo la carga de las partículas cargadas P1. La corriente eléctrica I-<i>(t) es sustancialmente proporcional a una cantidad neta de carga transferida de las partículas cargadas a los elementos colectores (E3) por unidad de tiempo. La corriente eléctrica I-<i>(t) puede ser indicativa de la densidad numérica n<ü>(t) de partículas de aerosol P0 del flujo de muestra de aerosol FG0 extraído del ducto de escape DUC1. La corriente eléctrica I-<i>(t) puede ser indicativa de la densidad numérica de las partículas de aerosol en el aerosol primario PG0.
[0073] El aparato 500 puede comprender opcionalmente un sistema de dilución para proporcionar un flujo de aerosol diluido (FG1) a partir de un flujo de muestra FG0 extraído del aerosol primario<p>G0. El flujo de muestra puede diluirse opcionalmente según una relación de dilución. El flujo de muestra (FG1, FG2) puede diluirse opcionalmente con una relación de dilución. La densidad numérica de las partículas de aerosol en el aerosol primario PG0 es proporcional a la densidad numérica de las partículas de aerosol transportadas por el flujo de la muestra (FG1, FG2).
[0075] La unidad de aspiración VAC1 comprende una bomba BOMBA1 para hacer fluir una muestra de aerosol a través de la unidad de carga 100 hacia la unidad colectora 200. La unidad de aspiración VAC1 extrae un flujo de muestra de aerosol FG1 hacia la unidad de carga 100. La unidad de aspiración VAC1 extrae un flujo de muestra de aerosol (FG2, FG3) desde la unidad de carga 100 hasta la unidad colectora 200. La unidad de aspiración VAC1 provoca un flujo de aerosol desde la unidad de carga 100 a la unidad colectora 200, extrayendo un flujo FG4 de la unidad colectora 200. La unidad de aspiración VAC1 también está preparada para mantener la presión interna p<2>de la unidad colectora 200 sustancialmente igual a un valor de presión seleccionado pset. La unidad de aspiración VAC1 funciona junto con la unidad reductora de presión PDU1 para mantener la presión interna p<2>de la unidad colectora 200 en un valor predeterminado pset. El valor de presión pset es menor o igual a 80 kPa. El valor pset puede ser, por ejemplo, inferior o igual a 50 kPa. El valor<pset>puede ser, por ejemplo, inferior o igual a 20 kPa.
[0077] El caudal Q<1>del flujo de aerosol FG1 es controlado por una bomba BOMBA1 y/o por una válvula VAL1 (Figura 3, Figura 8b).
[0079] El flujo de la muestra (FGO, FG1, FG2, FG3) puede ser guiado a través de un orificio crítico reductor de presión OR1, en el que el caudal Q<1>puede determinarse, por ejemplo, a partir de una presión aguas abajo del orificio OR1. La presión aguas abajo del orificio OR1 puede ser, por ejemplo, sustancialmente igual a la presión interna p<2>. El caudal Q<1>puede permanecer sustancialmente constante, por ejemplo, en una situación donde la presión del aerosol primario PG0 permanece sustancialmente constante y la presión interna (p<2>) se mantiene sustancialmente constante. En particular, la relación de presión p<2>/p<0>puede ser inferior a 0,5 para garantizar un flujo estrangulado (crítico) a través del orificio crítico OR1.
[0081] El aparato 500 puede comprender opcionalmente un sensor de caudal QSEN1 (Figura 8b) para monitorizar el caudal del flujo (FGO, FG1, FG2, FG3, FG4, FG5, FG6).
[0083] La unidad de aspiración VAC1 puede proporcionar un flujo de escape EXG1. El flujo de escape EXG1 puede descargarse, por ejemplo, en el aire ambiente fuera del aparato 500, o en un ducto de ventilación.
[0085] Los elementos colectores E3 de la unidad colectora 200 están dispuestos para operar a una presión interna reducida p<2>. La presión interna p<2>es inferior o igual a 80 kPa, inferior o igual a 50 kPa, o incluso inferior o igual a 20 kPa.
[0086] Un límite inferior de la presión interna p<2>de la unidad colectora 200 puede ser, por ejemplo, 2 kPa (20 mbar). El aparato 500 puede estar dispuesto para operar de forma que la presión interna p<2>sea, por ejemplo, mayor o igual a 2 kPa. La presión interna p<2>puede estar, por ejemplo, en el rango de 2 kPa a 80 kPa. La presión interna p<2>puede estar, por ejemplo, en el rango de 2 kPa a 50 kPa. La presión interna p<2>puede estar, por ejemplo, en el rango de 2 kPa a 20 kPa.
[0088] La unidad reductora de presión PDU1 puede comprender, por ejemplo, uno o más orificios OR1 para provocar una diferencia de presión (p<0>-p<2>) entre una presión inicial p<0>del ducto de escape DUC1 y una presión interna p<2>de la unidad colectora 200, en una situación donde un flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1, FG2, FG3) es guiado a través de uno o más orificios OR1. Un orificio reductor de presión OR1 puede estar situado, por ejemplo, en un extremo de entrada (INO) de la línea de muestreo 50, entre una línea de muestreo 50 y la unidad de carga 100, entre la unidad de carga 100 y la trampa de iones TRAP1, o entre la trampa de iones TRAP1 y la unidad colectora 200.
[0090] La unidad colectora 200 proporciona una corriente de detector I-i(t) indicativa de la densidad numérica instantánea de las partículas. Una corriente eléctrica primaria I-i(t) formada por la recogida de la carga de las partículas puede ser muy débil. La magnitud de la corriente de detector I-i(t) puede ser, por ejemplo, del orden de unos pocos femtoamperios. El aparato 500 puede comprender una unidad de monitorización de corriente CMU1 para convertir la corriente de detector I-i(t) en una señal de detector S-i(t). El aparato puede comprender, por ejemplo, un electrómetro para medir la magnitud de la corriente eléctrica primaria I-i(t). La unidad de monitorización de corriente CMU1 puede comprender, por ejemplo, un electrómetro para medir la corriente eléctrica I-i(t) obtenida de la unidad colectora 200. La señal de detector S-i(t) es indicativa de la magnitud de la corriente de detector I-i(t). La señal de detector S-i(t) puede ser sustancialmente proporcional a la corriente eléctrica I-i(t). La señal de detector S-i(t) puede ser, por ejemplo, una señal digital para facilitar el procesamiento de la señal.
[0092] El aparato 500 puede comprender una unidad de procesamiento de señales CNT1 para formar un valor de densidad numérica Nü(t) a partir de la señal de detector S-i(t) basándose en los datos de calibración CAL1. El valor de densidad numérica Nü(t) determinado puede ser, por ejemplo, indicativo de una densidad numérica nü(t) del flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1). El valor de densidad numérica Nü(t) determinado puede ser, por ejemplo, indicativo de una densidad numérica de partículas del aerosol primario PG0.
[0094] Los datos de calibración CAL1 pueden comprender, por ejemplo, una constante de proporcionalidad para calcular un valor de densidad numérica Nü(t) a partir de la señal de detector S-i(t). Los datos de calibración CAL1 pueden comprender, por ejemplo, una constante de proporcionalidad para calcular un valor de densidad numérica Nü(t) a partir de una corriente de detector medida I-i(t).
[0096] El aparato 500 puede comprender una fuente de tensión VSU1 para proporcionar una tensión de operación V1 para la unidad de carga 100. Un terminal (por ejemplo, T1 o T2) de la fuente de tensión VSU1 puede conectarse directa o indirectamente a una toma de tierra eléctrica GND1 del aparato 500, a fin de estabilizar un potencial eléctrico de la unidad de carga 100.
[0098] El aparato 500 puede comprender una fuente de tensión VSU2 para proporcionar una tensión de operación V5 para la trampa de iones TRAP1. Un terminal T5, T6 de la fuente de tensión VSU2 puede conectarse directa o indirectamente a una toma de tierra eléctrica GND1 del aparato 500, a fin de estabilizar un potencial eléctrico de la trampa de iones TRAP1. En una realización, la unidad de carga 100 y la trampa de iones TRAP1 también pueden recibir tensión de operación de la mismo fuente de tensión (VSU1).
[0100] La fuente de aerosol SRC1 puede ser, por ejemplo, un motor de combustión interna. El ducto DUC1 puede ser, por ejemplo, un ducto de gases de escape del motor. El aerosol primario PG0 puede ser, por ejemplo, el gas de escape del motor. El aerosol primario PG0 puede ser, por ejemplo, el gas de escape de una turbina de gas.
[0102] La fuente de aerosol SRC1 puede comprender, por ejemplo, un motor de combustión interna. La fuente de aerosol SRC1 puede comprender, por ejemplo, una combinación de un motor de combustión interna y una unidad de convertidor catalítico, para controlar y/o reducir las emisiones.
[0104] El motor de combustión interna puede utilizar, por ejemplo, gas natural, gas sintético, gasolina, gasóleo, fuelóleo y/o alcohol como combustible durante una prueba de emisión de partículas. El flujo de muestra FG0 puede tomarse, por ejemplo, antes o después de la unidad de limpieza de gases del motor. La unidad de limpieza de gases puede comprender, por ejemplo, un convertidor catalítico y/o un filtro de limpieza de gases.
[0106] La corriente eléctrica I-i(t) obtenida de la unidad colectora 100 del aparato 500 puede utilizarse, por ejemplo, para comprobar si las emisiones de partículas de un motor son inferiores a un límite predeterminado (LIM1). El límite puede especificarse, por ejemplo, en una norma y/o en un reglamento oficial. Se puede calcular un valor de densidad numérica a partir de la corriente eléctrica medida I-i(t). El método puede comprender determinar un valor de densidad numérica (nü) a partir de la corriente eléctrica (h), comparar el valor de densidad numérica determinado (nü) con un valor límite (LIM1), y determinar si el valor de densidad numérica (n<0>) es menor que el valor límite (LIM1) o no.
[0107] El ducto de gases DUC1 puede ser, por ejemplo, un ducto de gases de escape de un motor SRC1. El ducto DUC1 puede ser un ducto de un sistema de dilución, en donde el aerosol primario PG0 puede ser, por ejemplo, gas de escape diluido de un motor. El ducto DUC1 puede ser, por ejemplo, el túnel de un muestreador de volumen constante (túnel CVT). El ducto DUC1 puede comprender gas de escape diluido. La fuente SRC1 también puede ser, por ejemplo, un horno de combustión, un horno de incineración, una caldera de lecho fluidizado, una unidad de proceso industrial o una turbina de gas. El ducto de gases DUC1 puede ser, por ejemplo, un ducto de gases de combustión de una instalación de combustión. Durante un período de recogida de partículas, el aparato 500 puede mantenerse opcionalmente, por ejemplo, en un horno calentado, para estabilizar la condensación.
[0109] La fuente SRC1 puede proporcionar opcionalmente una señal indicadora de proceso S0(t). El método puede comprender la obtención de una señal indicadora de proceso S0(t) indicativa de un parámetro de operación del motor SRC1. La corriente de detector h(t) puede compararse con la señal indicadora del proceso S0(t) para determinar si un cambio de un parámetro de operación de la fuente de partículas SRC1 corresponde a un cambio de la corriente de detector h(t).
[0111] El aparato 500 puede utilizarse, por ejemplo, para medir las emisiones de partículas de un motor SRC1. El motor puede ponerse en marcha según el primer procedimiento de prueba. El primer procedimiento de prueba puede comprender, por ejemplo, ajustar una señal de control del motor (por ejemplo, la posición del pedal del acelerador), y/o la carga del motor (es decir, la potencia de salida) según una secuencia predeterminada. La corriente de detector medida h(t) y/o la densidad numérica de partículas medida n<ü>(t) pueden compararse con la señal indicadora del proceso S0(t) para determinar si la corriente de detector h(t) se correlaciona con la señal indicadora del proceso S0(t). La señal indicadora de proceso S0(t) puede indicar, por ejemplo, el caudal de combustible, el caudal de aire de entrada a un motor, la temperatura de operación de un motor, la temperatura de operación de un cilindro de un motor, la temperatura de operación de un catalizador, la temperatura de operación de un filtro, la temperatura de operación de un proceso, el ajuste del pedal del acelerador, la sincronización de las válvulas de un motor, la presión de alimentación de combustible, la velocidad de rotación de un dinamómetro acoplado al motor, el par motor de un motor, la potencia transferida de un motor a un dinamómetro o el caudal de un aditivo. La fuente de partículas de aerosol SRC1 puede proporcionar simultáneamente una pluralidad de señales indicadoras de proceso, que pueden ser indicativas de diferentes parámetros de operación de la fuente SRC1.
[0113] En general, las unidades del aparato 500 están dispuestas de tal manera que la unidad colectora 200 recibe partículas cargadas de la unidad de carga 100, y de tal manera que la presión interna p<2>de la unidad colectora 200 es sustancialmente inferior a la presión ambiente p<0>. La unidad colectora 200 está situada aguas abajo de la unidad de carga 100 y aguas abajo de la unidad reductora de presión PDU1.
[0115] El aparato 500 puede comprender opcionalmente una unidad modificadora MOD1 para modificar la distribución de tamaño del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede, por ejemplo, eliminar partículas mayores que un límite predeterminado (d<cut>). La unidad modificadora MOD1 puede estar situada aguas arriba de la unidad colectora 200. La unidad modificadora MOD1 puede situarse, por ejemplo, aguas arriba de la unidad de carga 100 o entre la unidad de carga 100 y la unidad colectora 200.
[0117] Haciendo referencia a la Figura 1b, la unidad reductora de presión PDU1 puede estar situada, por ejemplo, entre la unidad de carga 100 y la unidad colectora 200. La unidad de carga 100 puede recibir un flujo de muestra de aerosol FG1. La unidad de carga 100 proporciona un flujo de muestra de aerosol FG2, que comprende partículas cargadas P1. Una trampa de iones TRAP1 puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol FG21 eliminando iones del flujo FG2. La unidad reductora de presión PDU1 puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol FG22 reduciendo la presión del flujo FG2. La unidad modificadora m Od 1 puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol FG3 modificando la distribución de tamaños del flujo FG22. La unidad colectora 200 recoge las cargas de las partículas cargadas del flujo FG3.
[0119] Las Figuras 2a a 2d ilustran, a modo de ejemplo, cómo se puede ajustar la respuesta del aparato 500 a partículas P0 de diferentes tamaños seleccionando la presión de operación (p<2>) de la unidad colectora 200. El aparato 500 está dispuesto para mantener la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 sustancialmente igual a un valor de presión seleccionado pset.
[0121] La Figura 2a muestra, a modo de ejemplo, una eficiencia n<-i>(d<p>) para cargar partículas de aerosol mediante carga por difusión, en función del tamaño de movilidad d<p>de las partículas de aerosol P0 del flujo de muestra de aerosol. Las partículas de aerosol P0 pueden ser inicialmente neutras o llevar una carga inicial. La formación de partículas de aerosol cargadas P1 a partir de las partículas de aerosol iniciales P0 mediante la carga por difusión proporciona un flujo de muestra de aerosol FG2 según la eficiencia de carga r<| 1>(d<P>). La eficiencia de carga r|<1>(d<P>) es indicativa de un número medio de cargas elementales (e) por partícula en el flujo de muestra de aerosol FG2, que se proporciona desde una salida de la unidad de carga. La eficiencia de carga r|<1>(d<P>) puede representar la población de partículas del flujo de muestra de aerosol FG2. La carga de cada partícula individual puede presentar variaciones estadísticas.
[0122] La función de eficiencia de carga r|<1>(d<P>) puede ser, por ejemplo, indicativa del número medio de cargas elementales por partícula en función del tamaño de movilidad de la partícula. La carga elemental (e) es igual a 1,602 10<-19>As (As = amperio segundo).
[0124] La curva de la Figura 2a muestra, a modo de ejemplo, la función de eficiencia de carga r<| i>(d<p>) en una situación donde la presión interna p<ioo>de la unidad de carga 100 es de 20 kPa.
[0126] La Figura 2b muestra, a modo de ejemplo, la eficiencia de recogida r<|2>(d<p>) para recoger las cargas, en función del tamaño de movilidad d<p>de las partículas de aerosol P1, en una situación donde las cargas de las partículas cargadas P1 se recogen por difusión de las partículas cargadas P1. La eficiencia de recogida r<|2>(d<p>) es indicativa de la probabilidad de recoger la carga de una partícula de tamaño de movilidad d<p>. La eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) puede estar en el rango de 0% a 100%, dependiendo del tamaño de partícula d<p>.
[0128] Por ejemplo, la eficiencia de recogida r|<2>(d<P= 40>nm) puede ser sustancialmente igual al 1%, lo que significa que la probabilidad de recoger cargas de partículas P1 de 40 nm puede ser sustancialmente igual al 1%.
[0130] La probabilidad de que una partícula P1 de tamaño d<p>atraviese la unidad colectora 200 sin transferir la carga a la unidad colectora puede ser igual a 1-r<|2>(d<P>), respectivamente. Por ejemplo, la probabilidad de que una partícula de 40 nm atraviese la unidad colectora sin transferir la carga a la unidad colectora puede ser igual a 100% - r|<2>(d<P= 4 0>nm), respectivamente.
[0132] Una eficiencia de recogida r|<2>(d<P>) del 0% puede indicar que todas las partículas de tamaño d<p>pasan a través de la unidad colectora 200 sin transferir carga. Una eficiencia de recogida r|<2>(d<P>) del 50% puede indicar que el 50% de las partículas de tamaño d<p>pasan a través de la unidad colectora 200 sin transferir carga, y el 50% de las partículas de tamaño d<p>transfieren carga a la unidad colectora 200. Una eficiencia de recogida r|<2>(d<P>) del 100% puede indicar que sustancialmente todas las partículas de tamaño d<p>transfieren carga a la unidad colectora 200.
[0134] La curva continua de la Figura 2b representa la eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) cuando la presión interna p<2>de la unidad colectora es igual a 20 kPa. La curva discontinua de la Figura 2b representa la eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) cuando la presión interna p<2>es igual a 100 kPa. La forma de la eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) depende de la presión interna p<2>de la unidad colectora 200. La pendiente (Ar<|2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) a un tamaño de partícula determinado (por ejemplo, d<P>=40 nm) puede depender de la presión interna p<2>de la unidad colectora 200.
[0136] Las partículas cargadas P1 se mueven en las proximidades de un elemento colector E3 por difusión hasta que algunas de las partículas cargadas P1 entran en contacto con el elemento colector E3. Una partícula cargada P1 puede transferir carga al elemento colector E3 (únicamente) cuando entra en contacto con el elemento colector E3. La carga transferida, es decir, recogida de la partícula cargada P1 al elemento colector E3 puede contribuir a la corriente de detector h(t) de la unidad colectora 200.
[0138] La unidad colectora puede recoger la carga de las partículas cargadas recogiendo las partículas cargadas por difusión. No es necesario que la unidad colectora recoja las partículas de forma permanente. La unidad colectora puede proporcionar una corriente eléctrica neta también en una situación donde las partículas recogidas se liberan posteriormente de nuevo en el flujo de gas como partículas eléctricamente neutras.
[0140] La unidad colectora está dispuesta para operar de manera que la probabilidad de recoger una partícula cargada sea sustancialmente inferior al 100% con un tamaño de partícula de 100 nm, a fin de proporcionar una pendiente negativa de la eficiencia de recogida r<|2>(d<P>).
[0142] La presión interna reducida p<2>de la unidad colectora 200 puede mejorar la difusión reduciendo el arrastre aerodinámico de partículas menores de 1000 nm. La presión interna p<2>puede tener un efecto sobre la forma de la curva de eficiencia de recogida r<|2>(d<P>) también reduciendo la resistencia aerodinámica.
[0144] La Figura 2c muestra, a modo de ejemplo, una eficiencia combinada n<cMB>(d<P>) para detectar partículas en función del tamaño de movilidad d<P>de las partículas de aerosol P0, en una situación donde las partículas P0 se cargan mediante carga por difusión, y donde las cargas de las partículas cargadas se recogen mediante recogida por difusión. La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) se determina como producto de las eficiencias, es decir, n<cMB>(d<P>) = r<|1>(d<P>)<•>r<|2>(d<P>). La eficiencia combinada n<cMB>(d<P>) incluye la contribución de carga de partículas en la unidad de carga 100 y la contribución de recoger carga de las partículas en la unidad colectora 200.
[0146] La eficiencia de detección combinada (n<cMB>(d<P>) = r<| 1>(d<P>) -r<|2>(d<P>)) es indicativa de un número medio de cargas elementales (e) transferidas por cada partícula (P0) de tamaño d<P>del flujo de muestra de aerosol (FG1) desde la unidad de carga 100 a los uno o más elementos colectores de la unidad colectora 200. La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) tiene en cuenta la contribución del número medio de cargas elementales (e) transferidas a cada partícula (P0) de tamaño d<p>del flujo de muestra de aerosol (FG1) en la unidad de carga 100, y la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) también tiene en cuenta la contribución de la probabilidad de recoger la carga de la partícula cargada en la unidad colectora 200.
[0148] Un cambio (Ap<2>) de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) tiene un efecto sobre la pendiente (Ar<|2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) en un rango de tamaño predeterminado RNG1, por ejemplo, en un rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. La pendiente (An<cMB>/Ad<p>) de la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) se adapta seleccionando la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200).
[0150] Puede seleccionarse una forma óptima de la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) seleccionando el valor objetivo (p<s e t>) de la presión interna p<2>. La presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) se selecciona de manera que una pendiente negativa (Ar<|2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (r|<2>(d<p>)) compense, al menos parcialmente, una pendiente positiva (Ar|<i>/Ad<p>) de la función de eficiencia de carga (r|<i>(d<p>)) al menos en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm.
[0152] Por ejemplo, la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) puede mantenerse en un valor seleccionado predeterminado (<ps e t>) tal que la pendiente (Ap<cMB>/Ad<p>) de la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) sea sustancialmente igual a cero en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm.
[0154] La presión interna (p<i0ü>) de la unidad de carga 100 puede ser sustancialmente igual a la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200, o bien la presión interna (p<i00>) de la unidad de carga 100 puede ser diferente de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200.
[0156] La presión interna (p<i00>) de la unidad de carga 100 puede ser sustancialmente igual a la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200. Por ejemplo, la unidad de carga i00 y la unidad colectora 200 pueden situarse aguas abajo de la unidad reductora de presión PDUi, de manera que la presión interna (p<i00>) de la unidad de carga i00 sea sustancialmente igual a la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200.
[0158] La presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 también puede ser sustancialmente inferior a la presión interna (p<i00>) de la unidad de carga i00. Por ejemplo, la unidad reductora de presión PDUi puede situarse entre la unidad de carga i00 y la unidad colectora 200.
[0160] Un cambio de la presión interna (p<i00>) de la unidad de carga i00 puede tener un efecto sobre la eficiencia de carga n<i>(d<P>), y un cambio de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 tiene un efecto sobre la eficiencia de recogida r|<2>(d<P>). Un efecto de la presión interna (p<i00>) sobre la eficiencia de carga n<i>(d<P>) puede ser diferente de un efecto de la presión interna (p<2>) sobre la eficiencia de recogida n<2>(d<P>). En consecuencia, la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) puede adaptarse seleccionando la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 también en una situación donde la presión interna (p<i00>) de la unidad de carga i00 es sustancialmente igual a la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200. La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) puede adaptarse al menos en el rango de tamaño RNGi seleccionando la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200.
[0162] A modo de ejemplo, la curva continua de la Figura 2c puede representar la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) cuando la presión interna p<2>es igual a 20 kPa. La curva discontinua de la Figura 2c puede representar la eficiencia de detección combinada n<CMB>(d<P>) cuando la presión interna p<2>es igual a i00 kPa.
[0164] La Figura 2d muestra funciones de respuesta normalizadas R<0>, que se han obtenido dividiendo la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>)con un valor de referencia n<REF>. La curva continua muestra la función de respuesta normalizada R<0>en una situación donde la presión interna p<2>es igual a 20 kPa. La curva discontinua muestra la función de respuesta normalizada R<0>en una situación donde la presión interna p<2>es igual a i00 kPa. Las curvas de la Figura 2d se han normalizado dividiendo la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) por un valor de referencia n<REF>. El valor de referencia n<REF>puede ser igual a la eficiencia de detección combinada a un tamaño de partícula predeterminado (por ejemplo, 20 nm o i00 nm).
[0166] La eficiencia de detección combinada n<CMB>(d<P>) puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula, por ejemplo, en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. Por ejemplo, una eficiencia n<CMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de 40 nm puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,8 a i,2 veces la eficiencia n<CMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de i00 nm, y una eficiencia n<CMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de 200 nm puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,8 a i,2 veces la eficiencia n<cMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de i00 nm.
[0168] La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<P>) puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula, por ejemplo, en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. Por ejemplo, una eficiencia (n<CMB>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de 40 nm puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,9 a i , i veces la eficiencia (n<CMB>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de i00 nm, y una eficiencia n<CMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de 200 nm puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,9 a i , i veces la eficiencia n<cMB>(d<P>) de detección de partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<P>) de i00 nm.
[0170] El valor de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 puede mantenerse a un valor de presión predeterminado (p<s e t>). El valor de presión (p<s e t>) puede seleccionarse de forma que la función de eficiencia combinada n<cMB>(d<P>) pueda ser sustancialmente plana según uno o varios de los criterios enumerados anteriormente.
[0172] La eficiencia de carga r|i(dp) disminuye al aumentar el tamaño de partícula en un primer rango de tamaño (RNG1). El primer rango de tamaño (RNG1) es el rango a partir del tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm. La función de eficiencia de carga decreciente se aproxima mediante una primera función exponencial en dicho primer rango de tamaño (RNG1):
[0175]
[0178] ki denota una constante de proporcionalidad. dp denota el tamaño de movilidad de la partícula de aerosol. a denota el exponente. En caso de carga por difusión, el exponente a puede estar, por ejemplo, en el rango de 1,05 a 1,50 en el rango de tamaño RNG1. En caso de carga por difusión mediante un cargador triodo (Figura 7b), el exponente a puede ser, por ejemplo, sustancialmente igual a 1,1 en el rango de tamaño RNG1.
[0180] La eficiencia de recogida r|<2>(dp) disminuye al aumentar el tamaño de partícula en el primer rango de tamaño (RNG1). La función de eficiencia de carga creciente se aproxima mediante una segunda función exponencial en dicho rango de tamaño (RNG1):
[0183]
[0186] k<2>denota una constante de proporcionalidad. -p denota el exponente. El valor del exponente -p puede estar, por ejemplo, en el rango de -1,00 a -0,85 en el rango de tamaño RNG1.
[0188] La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) para la combinación de la unidad de carga 100 y la unidad colectora 100 se forma como el producto de la eficiencia de carga r|<1>(d<p>) y la eficiencia de recogida r|<2>(d<p>).
[0191]
[0194] Basándose en las ecuaciones (1), (2), (3), la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) se aproxima mediante un producto de las funciones exponenciales:
[0196] ^ ( . c t p ^ k ^ í d r y - l ^ - C c t p y V(4a)
[0199]
[0202] Un valor bajo de la diferencia a - p puede corresponder a una condición de operación donde el tamaño de partícula d<p>tiene un efecto pequeño o insignificante en la respuesta de conteo numérico del aparato de medición 500. La presión interna p<2>de la unidad colectora 200 se selecciona de forma que la diferencia a - p se encuentre en el rango de 0 a 0,65.
[0204] La presión interna p<2>de la unidad colectora 200 tiene un efecto sobre el exponente p. La presión interna p<100>de la unidad de carga 100 tiene un efecto menor y/o diferente sobre el exponente a. La presión interna p<2>de la unidad colectora 200 puede seleccionarse, por ejemplo, de manera que el exponente p sea sustancialmente igual al exponente a. La eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula d<p>en el primer rango de tamaño (RNG1) en una situación donde la presión se ha seleccionado de forma que el exponente p es sustancialmente igual al exponente a. La presión interna (p<10ü>) de la unidad de carga 100 puede ser, por ejemplo, sustancialmente igual a la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200.
[0206] En una realización, el aparato también puede disponerse para que opere de tal manera que la presión interna p<2>de la unidad colectora 200 sea diferente de la presión interna p<100>de la unidad de carga 100.
[0208] Haciendo referencia a la Figura 2e, el aparato 500 puede comprender opcionalmente una o más unidades modificadoras MOD1 para modificar la distribución de tamaños de partículas del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede situarse, por ejemplo, antes de la unidad de carga 100, o entre la unidad de carga 100 y la unidad colectora 200. La unidad modificadora MOD1 puede comprender, por ejemplo, un filtro, un impactador y/o un ciclón para modificar la distribución de tamaños de partículas del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede comprender, por ejemplo, un filtro, un impactador y/o un ciclón para eliminar partículas del flujo de muestra de aerosoles según una función de eficiencia de penetración predeterminada r<|MOD1>(d<p>). La eficiencia de penetración r<|MOD1>(d<p>) puede tener, por ejemplo, un tamaño de corte d<c u T>para eliminar partículas mayores que el tamaño de corte d<c u T>del flujo de muestra de aerosol, de modo que las partículas eliminadas no puedan transferir carga de la unidad de carga 100 a la unidad colectora 200. La eficiencia de penetración r<|MOD1>(d<p>) puede ser indicativa de la probabilidad de que una partícula de tamaño d<p>atraviese la unidad modificadora MOD1. La eficiencia de penetración r<|MOD1>(d<p>) puede ser sustancialmente igual al 100% para el rango de tamaño RNG1 (por ejemplo, de 40 nm a 200 nm) donde sustancialmente todas las partículas pueden atravesar la unidad modificadora MOD1. La eficiencia de penetración r|<MODi>(d<p>) puede ser inferior al 50% para partículas mayores que el tamaño de corte d<c u T>. La eficiencia de penetración r|<MOD1>(d<p>) puede ser sustancialmente igual al 0% en un rango de tamaño donde la unidad modificadora MOD1 elimina sustancialmente todas las partículas.
[0210] La eficiencia de detección total n<tot>(d<p>) del aparato 500 puede estar formada como el producto de la eficiencia de penetración r|<MODi>(d<p>), la eficiencia de carga r|<i>(d<p>) y la eficiencia de recogida r|<2>(d<p>)
[0212] >7tot(d/0 = Twodi^ p) ' ^ (dp ) ' >72(dP)(4c)
[0214] Htot{dP)= ;?MOD1(dP) ■ >?CMB(.dP)(4d)
[0216] La unidad modificadora MOD1 puede estar dispuesta para eliminar partículas del flujo de muestra de aerosol, por ejemplo, por impactación y/o por interceptación. La selección de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 puede utilizarse para personalizar la pendiente de la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>), por ejemplo, en el rango de tamaño RNG1 de 40 nm a 200 nm, mientras que los mecanismos de impactación y/o por interceptación pueden utilizarse para adaptar la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>) para partículas más grandes que están fuera de dicho rango de tamaño RNG1.
[0218] La corriente de detector I<i>(t) obtenida de la unidad colectora 200 puede ser proporcional a la densidad numérica de partículas n<ü>(t) del flujo de muestra de aerosol FG1, proporcional al caudal Q<i>del flujo de muestra de aerosol FG1, y proporcional a la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>). t denota tiempo. k<ü>denota una constante de proporcionalidad.
[0220] h( t ) = k0 -Ql - f?tot(dp) ■ n0(t)(5)
[0222] La respuesta R<i>(d<p>) de la corriente eléctrica I<i>a la densidad de partículas n<0>de una distribución monodispersa de tamaño d<p>puede definirse, por ejemplo, como sigue:
[0225]
[0228] La combinación de (5) y (6) puede permitir calcular la respuesta R<i>(d<P>) a partir de la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>), por ejemplo, de la siguiente manera:
[0230] Ri(dP) = k0 -Ql - n (dP)(7)
[0232] Así, la respuesta R<i>(d<p>) puede ser proporcional a la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>). La forma de la función de respuesta R<i>(d<p>) puede ser similar a la forma de la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>). La respuesta R<i>(d<p>) puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula d<p>en el rango de tamaño RNGi en una situación donde la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>) es sustancialmente independiente del tamaño de partícula d<p>en el rango de tamaño RNGi.
[0234] La presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) se selecciona de tal manera que una pendiente negativa (An<2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (n<2>(dp)) compensa al menos parcialmente una pendiente positiva (An<i>/Ad<p>) de la función de eficiencia de carga (n<i>(d<p>)) al menos en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm.
[0236] Por ejemplo, la presión (p<2>) de la unidad colectora (200) puede seleccionarse de manera que una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 200 nm esté en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (P0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm, y donde una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (p 0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 40 nm está en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm.
[0238] por ejemplo, la presión (p<2>) de la unidad colectora (200) puede seleccionarse de manera que una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 400 nm esté en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm, y donde una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 40 nm está en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm.
[0240] por ejemplo, la presión de la unidad colectora 200 puede seleccionarse de tal manera que una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p 0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 40 nm esté en el rango de 0,9 a i , i veces la respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm, y de tal manera que una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i000 nm esté en el rango de 0,9 a i,2 veces la respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (<p>0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>)
[0242] i i
[0243] de 100 nm.
[0245] El caudal Qi puede mantenerse sustancialmente constante. La eficiencia de detección total ntot(dp) puede ser sustancialmente constante en un rango de tamaño de detección RNG0 del aparato de medición 500. El rango de tamaño de detección RNG0 puede ser, por ejemplo, de 40 nm a 400 nm. El rango de tamaño de detección RNG0 puede ser, por ejemplo, de 40 nm a 1000 nm. La constante kü, el caudal Qi y la eficiencia total de detección ntot(dp) pueden combinarse y expresarse como una constante de calibración K<c a l>.
[0248]
[0251] La densidad numérica n<0>puede determinarse a partir de la corriente de detector medida Ii, por ejemplo, utilizando la constante de calibración kcAL:
[0253] no(4) =Kcal '6 (0 (9)
[0255] La constante de calibración Kcal puede determinarse, por ejemplo, mediante mediciones de calibración. La constante de calibración Kcal puede almacenarse, por ejemplo, en una memoria (MEM1) del aparato. El aparato 500 puede estar preparado para determinar una densidad numérica n^t) a partir de la corriente medida Ii(t) utilizando la constante de calibración Kcal. En una realización, la corriente medida Ii(t) puede ser comunicada a un ordenador auxiliar, y el ordenador auxiliar puede estar dispuesto para determinar una densidad numérica n<0>(t) a partir de la corriente medida Ii(t) utilizando la constante de calibración K<cal>.
[0257] La densidad numérica n<0>significa el número de partículas de aerosol en una unidad de volumen. La densidad numérica n<0>también puede denominarse concentración numérica.
[0259] Haciendo referencia a la Figura 2d, la función de respuesta Ri(dp) puede normalizarse dividiendo la función de respuesta Ri(dp) por un valor de referencia Rref.
[0262]
[0265] El valor de referencia R<ref>puede ser, por ejemplo, igual a la respuesta R<i>(d<p>) para el tamaño de partícula 100 nm.
[0266] Se puede proporcionar una función de respuesta R<i>(d<p>) sustancialmente plana y/o una función de respuesta normalizada R<0>(d<p>) sustancialmente plana seleccionando la presión interna p<2>. Por ejemplo, la función de respuesta R<i>(d<p>), R<0>(d<p>) puede ser sustancialmente plana dentro de los límites ±10% al menos en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 400 nm. Por ejemplo, la función de respuesta R<1>(d<p>), R<0>(d<p>) puede ser sustancialmente plana dentro de los límites ±20% al menos en el rango de tamaño de partícula de 20 nm a 1000 nm.
[0268] La presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) puede seleccionarse de manera que una pendiente negativa (Ar|<2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) pueda compensar una pendiente positiva (Ar|<1>/Ad<p>) de la función de eficiencia de carga (r<| 1>(d<p>)) en un rango de tamaño predeterminado RNG2.
[0270] La pendiente negativa puede compensar la pendiente positiva, por ejemplo, de tal manera que la pendiente de la función de respuesta normalizada R<0>(d<p>) puede ser, por ejemplo, sustancialmente igual a -1%/ 100 nm en el rango de tamaño (RNG2) de 100 nm a 200 nm, cuando la presión interna (p<2>) de la unidad colectora es igual a 20 kPa.
[0272] Como ejemplo comparativo, la pendiente de la función de respuesta normalizada R<0>(d<p>) puede ser, por ejemplo, sustancialmente igual a 17%/100 nm en el rango de tamaño (RNG2) de 100 nm a 200 nm, cuando la presión interna de la unidad colectora es igual a 100 kPa.
[0274] Haciendo referencia a la Figura 2f, la función de penetración r<|MOD1>(d<p>) de la unidad modificadora MOD1 puede tener un efecto sobre la eficiencia de detección total n<tot>(d<p>), y sobre la función de respuesta R<0>(d<p>). Por ejemplo, la función de penetración r<|MOD1>(d<p>) de la unidad modificadora MOD1 puede seleccionarse para proporcionar una respuesta sustancialmente plana en las proximidades del límite superior de un rango de tamaño de detección RNG0 del aparato de medición 500. Por ejemplo, el tamaño de corte d<cut>de la función de penetración r<|MOD1>(d<p>) puede seleccionarse de manera que proporcione una respuesta sustancialmente plana en las proximidades del límite superior de un rango de tamaño de detección RNG0 del aparato de medición 500.
[0276] Haciendo referencia a la Figura 3, el aparato 500 puede comprender, por ejemplo, un orificio crítico OR1 para proporcionar una presión interna reducida (p<2>) para la unidad colectora 200. La unidad reductora de presión PDU1 puede incluir un orificio crítico OR1. El orificio crítico OR1 puede estar situado, por ejemplo, en una línea de muestreo 50 del aparato 500.
[0278] La unidad de carga 100 puede estar preparada para generar iones J1, por ejemplo, mediante una descarga corona DSR1. La unidad de carga 100 puede comprender un electrodo corona E1 para formar la descarga corona DSR1. El electrodo corona E1 puede estar dispuesto para formar la descarga corona DSR1 con un contraelectrodo E2. En una realización, una carcasa conductora 150 de la unidad de carga 100 puede operar como el contraelectrodo E2.
[0280] El electrodo corona E1 puede ser, por ejemplo, un conductor con una punta afilada. El electrodo corona E1 puede ser, por ejemplo, un cable conductor expuesto de diámetro estrecho. El electrodo E1 puede conectarse a un terminal T1 de la fuente de tensión VSU1, por ejemplo, a través de un conector CON1. El electrodo corona puede estar soportado mecánicamente, por ejemplo, por uno o varios aisladores (ISO1).
[0282] El electrodo corona E1 puede estar dispuesto para producir iones J1 por descarga corona DSR1. El electrodo corona E1 puede operar junto con un contraelectrodo E2. Los electrodos E1, E2 pueden estar conectados al suministro de alta tensión VSU1 de tal manera que los electrodos E1, E2 tengan una diferencia de tensión V1. El electrodo corona E1 y el contraelectrodo E2 pueden formar juntos un campo eléctrico, que genera la descarga corona DSR1 en las proximidades del electrodo corona E1. La intensidad del campo eléctrico puede superar localmente la rigidez dieléctrica del gas, de modo que la descarga corona DSR1 puede formarse en las proximidades del electrodo corona E1.
[0284] Los iones generados J1 se mueven con respecto a las partículas P0 por difusión. Algunos iones difusores J1 pueden colisionar con partículas P0 para transferir carga a las partículas. La unidad de carga forma partículas cargadas mediante carga por difusión. La transferencia de carga de los iones J1 a las partículas puede tener lugar en un espacio de carga (SPC1) de la unidad de carga 100.
[0286] El flujo de muestra de aerosol de salida FG2 de la unidad de carga 200 puede comprender partículas eléctricamente neutras, partículas de aerosol cargadas P1 e iones J1. Las partículas P0, P1 y los iones J1 del flujo FG2 pueden estar suspendidos en un gas.
[0288] El flujo de muestra de aerosol de salida FG2 de la unidad de carga 200 puede ser guiado a través de una trampa de iones TRAP1 para eliminar los iones J1.
[0290] La trampa de iones TRAP1 puede situarse aguas abajo de la unidad de carga 100 y aguas arriba de la unidad colectora 200. La trampa de iones TRAP1 puede extraer al menos una parte de los iones J1 del flujo de aerosoles FG2, FG3, que es guiado a la unidad colectora 200. El uso de la trampa de iones TRAP1 puede estabilizar la corriente eléctrica I-i(t). La trampa de iones TRAP1 puede comprender, por ejemplo, dos o más electrodos de desviación E5, E6 para proporcionar un campo eléctrico, que puede desviar los iones J1 fuera del flujo FG3. El campo eléctrico puede ser sustancialmente transversal con respecto a la dirección del flujo de gas FG3 que pasa a través de los electrodos E5, E6. La trampa de iones TRAP1 puede comprender electrodos E5, E6. La trampa de iones puede comprender, por ejemplo, un par de electrodos e 5, E6 sustancialmente paralelos. Los electrodos E5, E6 pueden estar conectados a una diferencia de tensión V5 para generar el campo eléctrico. La magnitud del campo eléctrico y/o la velocidad del flujo de gas que pasa a través del espacio de los electrodos E5, E6 pueden seleccionarse de forma que una (primera) fracción adecuada de las partículas cargadas P1 pueda pasar a través de la trampa de iones TRAP1 y de forma que una (segunda) fracción adecuada de los iones J1 pueda desviarse del flujo FG3. Así, una gran parte de las partículas cargadas P1 pueden pasar a través de la trampa de iones TRAP1 al detector DET1. El tamaño de corte inferior de las partículas que pueden atravesar la trampa de iones puede seleccionarse seleccionando la diferencia de tensión V5. La tensión V5 de la trampa de iones TRAP1 puede utilizarse opcionalmente como un parámetro adicional para ajustar la forma de la curva de eficiencia de detección total ntot(dP).
[0292] La trampa de iones TRAP1 puede formar un flujo de muestra de aerosol FG3 sustancialmente libre de iones mediante la eliminación de los iones J1. El flujo de muestra de aerosol FG3 comprende partículas neutras P0 y partículas cargadas P1 suspendidas en un gas.
[0294] El flujo de muestra de aerosol FG3 es guiado a la unidad colectora 200 para recoger las cargas de las partículas P1. La unidad colectora 200 comprende uno o más elementos colectores E3 para recoger las cargas por difusión. Las partículas cargadas P1 se mueven en las proximidades de un elemento colector E3 por difusión. Algunas partículas cargadas P1 pueden entrar en contacto con un elemento colector E3 para transferir una cantidad neta de carga al elemento colector E3. Los elementos colectores E3 están conectados galvánicamente a un conductor CON3 para guiar las cargas recogidas en forma de corriente I-i(t) a la unidad de medición de corriente CMU1. Los elementos colectores E3 pueden ser, por ejemplo, elementos de malla conductores.
[0296] La unidad colectora 200 está dispuesta para recoger cargas por difusión de las partículas cargadas P1. La unidad colectora 200 puede estar dispuesta para operar de modo que las partículas cargadas P1 no sean atraídas hacia los elementos colectores E3 por un campo eléctrico. El campo eléctrico en las proximidades de las porciones colectoras de carga de los elementos colectores E3 puede ser sustancialmente igual a cero.
[0298] La unidad colectora 200 puede comprender opcionalmente uno o más sellos eléctricamente aislantes ISO3a, ISO3b para confinar el flujo de aerosol a una región donde el campo eléctrico es sustancialmente igual a cero.
[0299] La unidad colectora 200 está dispuesta para operar de manera que la función de eficiencia de recogida pueda tener una pendiente negativa al menos en el rango de tamaño de partícula de 100 nm a 200 nm. Los elementos colectores E3 están dispuestos para recoger la carga de las partículas de forma que una gran parte de las partículas puedan pasar a través de la unidad colectora 200. El tamaño de malla de los elementos colectores E3 puede seleccionarse de forma que al menos el 80% de las partículas que tienen un tamaño de movilidad de 200 nm puedan atravesar la unidad colectora 200.
[0301] El aparato 500 puede comprender un blindaje conductor E4. El blindaje E4 puede rodear los elementos colectores E3 para proteger los elementos colectores E3 de interferencia electrostática. El blindaje E4 puede rodear los elementos colectores E3, por ejemplo, como una jaula de Faraday.
[0303] La unidad de monitorización de corriente CMU1 puede recibir la corriente de detector I-i(t) de los elementos colectores E3 a través de un conductor CON3. El conductor CON3 puede conectarse a un terminal de entrada (IN3) de la unidad de monitorización de corriente CMU1. Opcionalmente, el aparato 500 puede incluir un conducto eléctrico para guiar la corriente de detector I-i(t) desde los elementos colectores E3 hasta la unidad de monitorización de corriente CMU1. El conducto eléctrico puede comprender una porción del conductor CON3 rodeado por un aislante eléctrico ISO3.
[0304] Un terminal de referencia (IN4) de la unidad de monitorización de corriente CMU1 puede conectarse directa o indirectamente a la toma de tierra eléctrica GND1 del aparato 500. El blindaje E4 también puede estar conectada directa o indirectamente a un potencial fijo, por ejemplo, a la toma de tierra eléctrica GND1 del aparato 500.
[0306] La unidad de aspiración VAC1 comprende una bomba BOMBA1 para extraer un caudal FG4 de la unidad colectora 200 y una válvula ajustable VAL1 para controlar un caudal (Q<1>) a través de la unidad de aspiración VAC1. La unidad de aspiración VAC1 puede incluir un sensor de presión PSEN1 para monitorizar la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200. La unidad de aspiración VAC1 puede comprender una unidad de control CNT2 para ajustar el caudal de la unidad de aspiración VAC1, a fin de mantener la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200 sustancialmente igual a un valor de presión seleccionado (<ps e t>). El caudal de la unidad de aspiración VAC1 se ajusta regulando la válvula VAL1 y/o controlando la operación de la bomba BOMBA1. La unidad de control CNT2 puede proporcionar una señal de control para controlar la operación de la válvula VAL1 y/o para controlar la operación de la bomba basándose en una señal del sensor de presión PSEN1. La bomba BOMBA1 puede ser, por ejemplo, una bomba de membrana, una bomba de pistón, una bomba rotativa de paletas o una bomba peristáltica. La bomba BOMBA1 puede colocarse aguas abajo de la unidad colectora 200 de modo que la bomba BOMBA1 no elimine partículas del flujo FG3 antes de que las partículas P1 sean detectadas por la unidad colectora 200.
[0308] El aparato 500 puede comprender una unidad de control CNT1 para procesar los datos medidos y/o para controlar la operación del aparato 500. La unidad de control CNT1 puede incluir uno o varios procesadores de señales para procesar datos. La unidad de control CNT1 puede, por ejemplo, determinar valores de densidad numérica nü(t) a partir de una señal de detector S<1>(t) obtenida de la unidad de monitorización de corriente CMU1. El aparato puede comprender una memoria MEM1 para almacenar los datos de calibración CAL1. El aparato puede estar configurado para determinar un valor de densidad numérica Nü(t) a partir de una corriente de detector medida I-i(t) utilizando una constante de proporcionalidad almacenada como datos de calibración CAL1 en la memoria MEM1. El aparato puede comprender una memoria MEM2 para almacenar el código de programa de ordenador PROG1. El aparato puede estar dispuesto para determinar uno o más valores medidos ejecutando el código de programa PROG1. El programa de ordenador PROG1 puede comprender código de programa de ordenador configurado para, cuando se ejecuta en al menos un procesador de datos, hacer que la unidad de control CNT1 controle la operación del aparato 500. El programa de ordenador PROG1 puede comprender código de programa de ordenador configurado para, cuando se ejecuta en al menos un procesador de datos, provocar el procesamiento de los datos medidos (por ejemplo, las señales I-i(t), S-i(t)). El aparato puede comprender una memoria MEM3 para almacenar los valores de corriente de detector medida I-i(t) y/o para almacenar el valor determinado de densidad numérica nü(t). El aparato 500 puede comprender opcionalmente una unidad de comunicación RXTX1 para recibir y/o transmitir datos. El aparato puede comprender opcionalmente una unidad de comunicación RXTX1 para comunicar los valores medidos y/o determinados a un dispositivo externo, por ejemplo, a un servidor. La unidad de comunicación RXTX1 puede transmitir, por ejemplo, la señal S-i(t) a un ordenador portátil externo. La unidad de comunicación RXTX1 puede transmitir, por ejemplo, la señal S<1>(t) a un servidor de Internet. La unidad de comunicación RXTX1 puede recibir y/o transmitir datos, por ejemplo, mediante transmisión inalámbrica, cable óptico y/o cable eléctrico.
[0310] El aparato puede comprender opcionalmente una interfaz de usuario UIF1 para recibir entrada de usuario y/o para proporcionar información a un usuario. La interfaz de usuario UIF1 puede comprender, por ejemplo, una pantalla, una pantalla táctil y/o un teclado.
[0312] El aparato 500 puede comprender opcionalmente una interfaz de usuario UIF1 para proporcionar información a un usuario y/o para recibir entrada de usuario de un usuario. La interfaz de usuario UIF1 puede comprender, por ejemplo, una pantalla y una o varias teclas. La interfaz de usuario UIF1 puede comprender, por ejemplo, una pantalla táctil. La interfaz de usuario UIF1 puede estar dispuesta para mostrar, por ejemplo, la magnitud de la corriente eléctrica h(t), la densidad numérica medida nü(t), y/o la magnitud de la corriente eléctrica auxiliar h(t) (Figura 4a).
[0313] Las unidades 50, PDU1, 100, TRAP1, 200, 300 pueden colocarse, por ejemplo, en un armario, cerca de un motor en marcha y/o cerca de un sistema de dilución. La interfaz UIF1 también puede estar alejada de las unidades, de modo que la interfaz UIF1 pueda situarse en una posición ergonómica y/o segura. Un ordenador portátil o un dispositivo móvil (por ejemplo, un teléfono inteligente) puede estar preparado para comunicarse con el aparato 500 a través de la unidad de comunicación RXTX1, y dicho ordenador portátil o dispositivo móvil puede estar preparado para operar como interfaz UIF1.
[0315] Los datos medidos por el dispositivo 200 también pueden procesarse de forma distribuida. Por ejemplo, la conversión de la señal S<1>en valores de densidad numérica n<ü>(t) puede realizarse en un procesador de datos independiente. Los datos pueden procesarse, por ejemplo, mediante un ordenador portátil y/o utilizando un servidor de Internet.
[0317] El aparato 500 puede comprender opcionalmente un reloj CLK1 para proporcionar información temporal. Por ejemplo, la señal S-<i>(t) y/o la densidad numérica medida n<ü>(t) pueden grabarse en la memoria MEM3 de forma que los datos grabados se asocien con la información temporal. Los datos registrados pueden llevar una marca de tiempo.
[0319] En una realización, el flujo de gas de dilución DG0 también puede ser guiado hacia la unidad de carga 100 para proteger el electrodo corona E1 de la unidad de carga 100 de las partículas del flujo de muestra de aerosol. El flujo de gas de dilución protector DG0 puede disponerse para mantener limpio el electrodo corona E1. Guiar el flujo de aerosol de muestra a través de un primer orificio crítico OR1 a una presión reducida (p-<100>, p<2>) de la unidad de carga 100, y guiar un flujo de gas protector DG0 a la unidad de carga 100 a través de un segundo orificio crítico OR2 puede proteger el electrodo corona E1, y puede proporcionar un flujo de aerosol de muestra diluido a una relación de dilución sustancialmente constante. La unidad de carga 100 puede estar dispuesta para guiar el flujo de gas de dilución DG0 hacia el electrodo corona E1 para formar una región sustancialmente libre de partículas, que rodea al electrodo corona E1. El flujo de gas de dilución DG0 puede disponerse para lavar el electrodo coronal E1.
[0321] El aerosol de entrada FG0 o el flujo de muestra FG1 pueden tener una distribución de tamaños de partículas inicial. El aparato 500 puede comprender una unidad modificadora MOD1, por ejemplo, para diluir la muestra y/o eliminar partículas grandes del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede modificar la distribución de tamaños de partículas del flujo de muestra de aerosol.
[0323] El aparato 500 puede comprender una unidad modificadora MOD1, por ejemplo, para diluir la muestra y/o eliminar partículas mayores que un tamaño de corte predeterminado del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede comprender, por ejemplo, una unidad de dilución DIL<1>para diluir el flujo de muestra de aerosol y/o un filtro de partículas para eliminar partículas grandes del flujo de muestra de aerosol. El tamaño de corte puede estar, por ejemplo, en el rango de 1 pm a 10 pm. El tamaño de corte puede seleccionarse para proporcionar una forma sustancialmente lineal de la eficiencia de detección total r|<tot>(d<p>), por ejemplo, en el rango de tamaño de 40 nm a 1000 nm. El tamaño de corte d<cut>puede seleccionarse para evitar deformar significativamente la forma sustancialmente lineal de la eficiencia de detección combinada n<cMB>(d<p>) en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. El tamaño de corte d<cut>puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,5 pm a 5 pm. El tamaño de corte puede estar, por ejemplo, en el rango de 1 pm a 2 pm. La unidad modificadora de muestra puede colocarse, por ejemplo, antes de la unidad de carga 100. La unidad modificadora de muestra puede colocarse después de la unidad reductora de presión PDU1, de modo que también la unidad modificadora de muestra puede tener una presión interna reducida. La unidad modificadora de muestra puede comprender, por ejemplo, un filtro, un ciclón y/o un impactador. La presión interna reducida puede facilitar la operación del filtro, ciclón y/o impactador.
[0325] Haciendo referencia a las Figuras 4a y 4b, el aparato 500 puede comprender opcionalmente una unidad detectora auxiliar 300 para detectar la carga de las partículas P1, que salen de la primera unidad colectora 200. La unidad detectora auxiliar 300 puede detectar la carga total transportada por el flujo de aerosol FG4. La unidad detectora auxiliar 300 puede estar preparada para detectar, por ejemplo, al menos el 50% de las partículas cargadas que salen de la unidad colectora 200. La unidad detectora auxiliar 300 puede proporcionar una corriente eléctrica h(t), que es proporcional a la carga de las partículas captadas por la unidad detectora auxiliar 300 por unidad de tiempo.
[0327] El método puede comprender la medición de una segunda corriente auxiliar h(t), que es indicativa de las cargas de las partículas de aerosol que abandonan la unidad colectora 100. La primera corriente de detector I<-i>(t) de la unidad colectora 100 puede ser indicativa de, por ejemplo, la concentración numérica de las partículas del flujo de entrada, y la segunda corriente auxiliar h(t) puede ser indicativa de, por ejemplo, la concentración en superficie de las partículas de aerosol. La primera corriente h(t) puede ser sustancialmente independiente del tamaño de partícula, por ejemplo, en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm, mientras que la segunda corriente h(t) puede depender del tamaño de partícula en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm. El diferente comportamiento de las corrientes I<-i>(t), h(t) puede permitir estimar un tamaño medio de partícula (d<pave>) a partir de estas dos señales I<-i>(t), h(t). El método puede comprender determinar un tamaño medio de partícula (d<pave>) a partir de la primera corriente de detector I<-i>(t) y de la segunda corriente auxiliar h(t).
[0329] El método puede comprender el uso de la unidad detectora auxiliar 300 para proporcionar una corriente eléctrica auxiliar (h(t)) indicativa de la carga de las partículas cargadas (P1) que pasan por la unidad colectora 200.
[0330] El método puede comprender determinar un tamaño medio de partícula (dpave) a partir de la corriente eléctrica (Ii(t)) de la unidad colectora 200 y de la corriente eléctrica auxiliar (h(t)) de la unidad detectora auxiliar 300.
[0332] La segunda corriente auxiliar h(t) puede utilizarse para comprobar la fiabilidad de una densidad numérica medida nü(t) y/o para comprobar si el aparato de medición funciona correctamente o no. Una segunda corriente auxiliar h(t) constante puede ser una indicación de que el resultado de la medición es válido y/o de que el aparato de medición 500 está operando correctamente, en una situación donde se sabe que la distribución de tamaños de partículas del flujo de entrada FG0 permanece inalterada. Un cambio de la segunda corriente auxiliar h(t) puede ser una indicación de que la medición no es válida y/o de que el aparato de medición 500 no funciona correctamente, en una situación donde se sabe que la distribución de tamaños de partículas del flujo de entrada FG0 permanece inalterada.
[0334] La unidad detectora auxiliar 300 puede recoger las partículas P1 del flujo FG4. La unidad detectora auxiliar 300 puede comprender, por ejemplo, un filtro de partículas FIL1 para capturar las partículas. El filtro FIL1 puede denominarse, por ejemplo, filtro de monitorización. El filtro FIL1 puede ser eléctricamente conductor o eléctricamente aislante. El filtro FIL1 puede estar rodeado por una jaula de Faraday FARA1, o una capa exterior eléctricamente conductora del filtro FIL1 puede operar como jaula de Faraday FARA1. El filtro FIL1 y/o la jaula de Faraday FARA1 pueden estar soportados por uno o más aisladores ISO7. Un filtro eléctricamente conductor FIL1 puede comprender, por ejemplo, partículas conductoras sinterizadas o fibras conductoras. La jaula de Faraday FARA1 y/o el filtro conductor FIL1 pueden estar conectados galvánicamente a una segunda unidad de monitorización de corriente CMU2. La unidad de monitorización de corriente CMU2 puede proporcionar una segunda señal de corriente S<2>(t) midiendo la segunda corriente auxiliar h(t). La segunda señal de corriente S<2>(t) puede ser indicativa de la magnitud de la segunda corriente auxiliar h(t). La señal S<2>(t) puede ser, por ejemplo, una señal digital. La unidad de monitorización de corriente CMU2 puede comprender, por ejemplo, un electrómetro para medir la segunda corriente auxiliar h(t).
[0336] La carga transportada por las partículas cargadas P1 puede detectarse utilizando la jaula de Faraday FARA1 y la unidad de monitorización de corriente CMU2 también en una situación donde las partículas cargadas P1 capturadas por el filtro DFIL dentro de la jaula de Faraday FARA1 no tocan la jaula de Faraday FARA1.
[0338] El filtro FIL1 puede seleccionarse de forma que, por ejemplo, más del 90% de las partículas que tienen un tamaño de 200 nm puedan ser recogidas por el filtro FIL1. El filtro FIL1 puede recoger partículas de aerosol, por ejemplo, por interceptación, impactación inercial, difusión, sedimentación gravitacional y/o recogida electrostática. El filtro FIL1 puede recoger partículas de forma irreversible, de manera que las partículas no se liberen del detector FIL1 de nuevo al flujo de gas. El detector FIL1 puede recoger partículas durante el período de medición de forma que, por ejemplo, menos del 10% de la masa de las partículas recogidas se libere desde el detector FIL1 de nuevo al flujo de gas FG5 durante el período de medición. La unidad de aspiración VAC1 puede provocar el flujo de aerosol (F0, FG1, FG, FG3, FG4) extrayendo el flujo de gas FG5 de la unidad detectora auxiliar 300.
[0340] Haciendo referencia a la Figura 5, el aparato 500 puede comprender una unidad de dilución DIL1 para diluir el flujo de muestra de aerosol, por ejemplo, a una relación de dilución constante. La unidad de dilución DIL1 puede comprender, por ejemplo, un segundo orificio crítico OR2 para guiar un flujo de gas diluyente DG0 hacia la línea de muestreo 50. El gas GAS1 del gas de dilución DG0 puede ser un gas sustancialmente libre de partículas. El gas diluyente GAS1 puede obtenerse, por ejemplo, de un cilindro de gas. El gas de dilución GAS1 puede ser, por ejemplo, aire ambiente AIR1. La unidad de dilución DIL1 puede comprender opcionalmente, por ejemplo, un filtro FIL2 para eliminar partículas del gas de dilución GAS1.
[0342] El flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1) puede ser guiado a través de un primer orificio crítico OR1 a la presión reducida p<2>, y el flujo de gas diluyente DG0 puede ser guiado a través de un segundo orificio crítico OR2 a la misma presión reducida p<2>. El flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1) puede combinarse con el flujo de gas diluyente DG0, por ejemplo, en la línea de muestreo 50 o en la unidad de carga 100, a fin de proporcionar una muestra diluida. La relación de presión p<2>/p<0>puede ser, por ejemplo, inferior a 0,5, para garantizar un flujo estrangulado (crítico) a través de los orificios OR1, OR2. Esto puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol diluido a una relación de dilución constante.
[0344] En una realización, un flujo de gas diluyente (DGO) también puede ser guiado a través de un orificio crítico (OR2) hacia la unidad de carga 100, por ejemplo para proteger el electrodo corona E1 de partículas contaminantes.
[0346] Haciendo referencia a la Figura 6a, los elementos colectores E3 de la unidad colectora 200 pueden ser, por ejemplo, elementos de malla conductores. Las cargas (CHR1) recogidas por los elementos colectores E3 pueden ser conducidas a la unidad de monitorización de corriente CMU1 a través de un conductor CON3. Los elementos de malla conductores pueden estar rodeados por una carcasa conductora E3a. Los elementos E3 y/o la carcasa E3a pueden estar soportados por uno o varios aisladores ISO3a, ISO3b. Las cargas recogidas (CHR1) pueden conducirse como la corriente h(t) a través de un conductor CON3 a un terminal de entrada T3 de la unidad de monitorización de corriente CMU1.
[0348] La unidad colectora 200 está preparada para operar basándose en recogida por difusión. La unidad colectora 200 está dispuesta para operar de forma que la mayor parte de las partículas de aerosol puedan pasar a través de la unidad colectora 200. La unidad colectora 200 puede estar dispuesta para operar de forma que menos del 20% de las partículas de tamaño 200 nm sean capturadas por los elementos colectores E3. Por ejemplo, el tamaño de malla de los elementos E3 puede seleccionarse de forma que menos del 20% de las partículas de tamaño 200 nm sean capturadas por los elementos colectores E3.
[0350] La unidad colectora 200 puede comprender un blindaje conductor E4. El blindaje conductor E4 puede operar como una jaula de Faraday para proteger los elementos E3 y/o la carcasa E3a de interferencia electrostática. El blindaje E4 puede conectarse a un terminal de entrada IN4 de la unidad de monitorización de corriente CMU1 y/o a la toma de tierra eléctrica GND1 del aparato 500.
[0352] Los elementos E3 y/o la carcasa E3a pueden estar dispuestos para operar de manera que el campo eléctrico en las proximidades de los elementos E3 sea pequeño o nulo, a fin de reducir o evitar la recogida de partículas por fuerzas electrostáticas.
[0354] Las dimensiones de los elementos E3 y/o los espacios entre los elementos E3 pueden seleccionarse de forma que la unidad colectora 200 pueda recoger cargas (CHR1) principalmente por difusión. Las dimensiones de los elementos E3 y/o los espacios entre los elementos E3 pueden seleccionarse para reducir o minimizar la recogida por interceptación, por impactación inercial y/o por atracción electrostática.
[0356] Haciendo referencia a la Figura 6b, los elementos colectores E3 de la unidad colectora 200 también pueden ser, por ejemplo, elementos de placa.
[0358] Haciendo referencia a la Figura 7a, la unidad de carga 100 puede comprender una o más guías de flujo BAF1, BAF2 para aumentar una distancia entre el flujo de aerosol y la descarga corona DSR1. El aumento de la distancia puede desplazar el flujo de aerosol hacia una región (SPC1) donde el campo eléctrico EFIELD1 generado por el electrodo corona E1 y el contraelectrodo E2 es débil. Por ejemplo, el flujo de muestra de aerosol puede guiarse a través de un espacio de carga (SPC1) de forma que la intensidad máxima del campo eléctrico EFIELD1 a través del flujo de muestra de aerosol (FG1) en el espacio de carga (SPC1) sea inferior a 100 V/cm. La reducción del campo eléctrico EFIELD1 puede aumentar la contribución relativa de la carga por difusión. La reducción del campo eléctrico EFIELD1 puede garantizar que las partículas en el rango de tamaño de 40 nm a 200 nm se carguen principalmente mediante carga por difusión. Las guías de flujo BAF1, BAF2 pueden guiar el flujo de aerosol lejos de la descarga corona DSR1. Las guías de flujo BAF1, BAF2 pueden guiar el flujo de aerosol hacia una región de carga SPC1 que se encuentra en las proximidades del contraelectrodo E2. La región de carga SPC1 puede estar situada entre los electrodos E1, E2.
[0359] El aparato 500 puede comprender una fuente de tensión VSU1 para proporcionar energía de operación a la unidad de carga 100. El aparato 500 puede comprender un suministro de alta tensión VSU1 para proporcionar una alta tensión V1 a un electrodo corona E1 de la unidad de carga 100.
[0361] La alta tensión de corona V1 y la corriente de corona pueden conducirse desde la fuente de tensión VSU1 hasta el electrodo corona E1 a través de un conductor CON1. La unidad de carga 100 puede comprender un conducto para conducir la corriente de corona a través de la carcasa 150 hasta el electrodo corona E1. El conducto puede comprender una porción del conductor CON1 y un aislante eléctrico ISO1.
[0363] La unidad de carga (100) para formar partículas cargadas (P1) a partir de partículas de aerosol (P0) de un flujo de muestra (FG1) puede comprender:
[0365] - una entrada (IN1) para recibir un flujo de muestra de aerosol (FG1),
[0366] - un electrodo corona (E1) para generar iones (J1) formando una descarga corona (DSR1) junto con un contraelectrodo (E2),
[0367] - un espacio de carga (SPC1) para formar partículas cargadas (P1) a partir de las partículas de aerosol (P0) del flujo de muestra de aerosol (FG1) por difusión de los iones generados (J1), y
[0368] - una o más guías de flujo (BAF1) para guiar el flujo de muestra de aerosol recibido (FG1) a través del espacio de carga (SPC1) de tal manera que la intensidad máxima del campo eléctrico (EFIELD1) a través del flujo de muestra de aerosol (FG1) en el espacio de carga (SPC1) sea inferior a 100 V/cm.
[0370] La unidad de carga 100 puede comprender una salida SALIDA1 para proporcionar un flujo de muestra de aerosol (FG1) con las partículas cargadas (P1). La unidad de carga 100 puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol cargado (FG2), que comprende partículas cargadas (P1) y partículas neutras (P0).
[0372] La implementación de la unidad de carga (100) con los dos electrodos (E1, E2) y con las guías de flujo (BAF1) puede permitir una precisión suficiente y una construcción robusta a costes relativamente bajos.
[0374] Haciendo referencia a la Figura 7b, el contraelectrodo E2 de la unidad de carga también puede ser una malla conductora, que puede rodear al electrodo corona E1. Los iones generados J1 pueden pasar a través de la malla conductora a una zona de carga SPC1 fuera del electrodo de malla E2. Los iones J1 pueden cargar las partículas mediante carga por difusión en la zona de carga SPC1.
[0375] Una carcasa de la unidad de carga 100 puede operar como un electrodo auxiliar E2a. El electrodo auxiliar E2a puede estar conectado, por ejemplo, a un terminal T2a de una fuente de tensión auxiliar VSU1a a través de un conductor CON2a. El contraelectrodo E2 puede conectarse a un terminal T2b de la fuente de tensión auxiliar VSU1a.
[0377] El electrodo corona E1 y el contraelectrodo E2 pueden formar un campo eléctrico interno EFIELD2. El contraelectrodo E2 y el electrodo auxiliar E2a pueden formar un campo eléctrico exterior EFIELD1. El campo eléctrico interno EFIELD1 puede provocar la deriva de los iones J1 desde la región de descarga DSR1 hacia el contraelectrodo E2. La intensidad del campo eléctrico EFIELD1 a través de la zona de carga SPC1 puede ser sustancialmente inferior a la intensidad del campo eléctrico interior EFIELD2. La intensidad reducida del campo eléctrico EFIELD1 a través de la zona de carga SPC1 puede aumentar la contribución relativa de la carga por difusión.
[0379] El aparato puede estar dispuesto para proporcionar una tensión auxiliar V1a entre el contraelectrodo E2 y el electrodo auxiliar E2a. La tensión auxiliar V ía puede tener un efecto sobre la forma de la curva de eficiencia de carga r|i(dp) de la unidad de carga 100. La tensión auxiliar V ía puede utilizarse opcionalmente como un parámetro de operación adicional, que puede seleccionarse para ajustar la forma de la eficiencia de detección total ntot(dp) del aparato de medición 500.
[0381] El electrodo auxiliar E2a también puede estar conectado (directamente) al contraelectrodo E2, para minimizar el campo eléctrico EFIELD1 a través de la zona de carga SPC1.
[0383] La señal S<1>(t), S<2>(t) proporcionada por la unidad de monitorización de corriente CMU1, CMU2 puede ser opcionalmente compensada utilizando, por ejemplo, un valor de señal de fondo. El valor de la señal de fondo puede determinarse experimentalmente, por ejemplo, midiendo la señal de corriente eléctrica h(t), h(t), por ejemplo, en una situación donde el caudal (Q<1>) es cero o cuando se guía gas sustancialmente libre de partículas a través de las unidades 100, 200, 300.
[0385] El flujo de muestra puede diluirse opcionalmente. La relación de dilución puede ser constante o variar, por ejemplo, según el caudal de los gases de escape conducidos a un sistema de dilución. Por ejemplo, los gases de escape de un motor pueden conducirse a un túnel de un muestreador de volumen constante de forma que la relación de dilución pueda variar durante un experimento de emisión de partículas, por ejemplo, según la potencia de salida del motor.
[0386] Haciendo referencia a las Figuras 8a y 8b, un montaje de medición 1002 puede comprender una fuente de aerosol SRC1 y un aparato de medición de aerosol 502.
[0388] El aparato de medición 502 puede comprender una unidad reductora de presión PDU1, una línea de muestreo de baja presión 50, un instrumento de medición de aerosoles INSTR1, y una unidad de aspiración VAC1 para extraer un flujo de muestra de aerosoles FG1 a través de la línea de muestreo de baja presión 50 hacia el instrumento de medición de aerosoles INSTR1.
[0390] El instrumento de medición INSTR1 es el dispositivo 500 descrito anteriormente para medir la densidad numérica de partículas. El instrumento de medición INSTR1 está dispuesto para medir uno o más valores de parámetros de aerosol del flujo de muestra de aerosol FG1, donde los valores de parámetros de aerosol incluyen la densidad numérica de partículas.
[0392] El instrumento de medición INSTR1 proporciona una o más señales Sn(t) indicativas de uno o más valores de parámetros de aerosol medidos. El instrumento de medición INSTR1 puede tener una entrada IN1 para recibir un flujo de muestra de aerosol FG1, y una salida SALIDA2 para un flujo de salida FG12. El instrumento de medición INSTR1 puede formar el flujo de salida FG12 a partir del flujo de muestra de aerosol FG1 guiando la fase gaseosa del flujo de muestra de aerosol FG1 desde la entrada IN1 hasta la salida SALIDA2.
[0394] El aparato (502) puede comprender:
[0396] - un orificio crítico (OR1) para reducir la presión (p<50>) de un flujo de muestra de aerosol (FG1),
[0397] - un instrumento de medición de aerosoles (INSTR1) para medir uno o más valores de parámetros de aerosoles del flujo de muestra de aerosoles (FG1),
[0398] - una línea de muestreo (50) para guiar el flujo de muestra de aerosol (FG1) desde el orificio crítico (OR1) hasta el instrumento de medición de aerosoles (INSTR1), y
[0399] - una unidad de aspiración (VAC1) para extraer el flujo de muestra de aerosol (FG1) desde el orificio crítico (OR1) hasta el instrumento de medición de aerosoles (INSTR1) a través de la línea de muestreo (50), donde el orificio crítico (OR1) y la unidad de aspiración (VAC1) están dispuestos para mantener la presión interna (p<50>) de la línea de muestreo (50) por debajo de 50 kPa.
[0401] Guiar el flujo de muestra de aerosol FG1 a través de la línea de muestreo 50 a la presión reducida (p<50>) puede proporcionar uno o más de los siguientes efectos:
[0402] - menor riesgo de condensación de compuestos volátiles,
[0403] - menor riesgo de alteración de la distribución de tamaños de partículas debido a la condensación,
[0404] - respuesta más rápida debido a la mayor velocidad de las partículas en la línea de muestreo.
[0406] Haciendo referencia a la Figura 8b, el aparato de medición 502 puede comprender además una unidad de dilución DIL1. La unidad de dilución DIL1 puede estar dispuesta para formar un flujo de muestra diluida FG1 combinando un flujo de muestra de aerosol de entrada FG0 con un flujo de gas de dilución DG0. El flujo de muestra de aerosol diluido FG1 puede guiarse a través de la línea de muestreo de baja presión 50 hasta el instrumento de medición INSTR1.
[0407] La formación del flujo de muestra diluido también puede proporcionar uno o más de los siguientes efectos:
[0409] - menor riesgo de condensación de compuestos volátiles,
[0410] - menor riesgo de alteración de la distribución de tamaños de partículas debido a la condensación,
[0411] - respuesta más rápida debido a la mayor velocidad de las partículas en la línea de muestreo.
[0413] El aparato de medición 502 puede comprender una unidad reductora de presión PDU1 y, opcionalmente, una unidad de dilución DIL1. La unidad de dilución DIL1 también puede estar dispuesta para operar como unidad reductora de presión PDU1. La unidad de dilución DIL1 puede comprender uno o más orificios OR1 para reducir la presión (p<50>) del flujo de muestra de aerosol. La unidad de dilución DIL1 puede comprender uno o varios primeros orificios críticos OR1 para controlar el caudal del flujo de entrada FG0. La unidad de dilución DIL1 puede comprender uno o más segundos orificios críticos OR2 para controlar el caudal del flujo de gas de dilución DG0. La unidad de dilución DIL1 puede comprender, por ejemplo, un segundo orificio crítico OR2 para guiar un flujo de gas diluyente DG0 hacia la línea de muestreo 50.
[0415] El flujo de entrada FG0 puede ser guiado a la línea 50 a través de uno o más primeros orificios críticos OR1. El flujo de gas de dilución DG0 puede ser guiado a la línea 50 a través de uno o más segundos orificios críticos OR2. La presión interna (p<50>) de la línea de muestreo 50 puede mantenerse, por ejemplo, por debajo de 50 kPa para garantizar un flujo crítico (estrangulado) a través de los orificios OR1, OR2. El flujo de entrada FG0 puede tener un caudal Q<f g 0>, y el gas de dilución puede tener un caudal Q<d g 0>. Mantener la presión interna (p<50>) de la línea de muestreo 50 en un valor predeterminado inferior a 50 kPa y guiar los flujos (FGO, DG0) a través de los orificios OR1, OR2 pueden proporcionar una relación de dilución sustancialmente constante (Q<fg ü>/Q<d g 0>).
[0417] El flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1) puede ser guiado a través de un primer orificio crítico OR1 a la presión reducida p<50>, y el flujo de gas diluyente DG0 puede ser guiado a través de un segundo orificio crítico OR2 a la misma presión reducida p<50>. El flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1) puede combinarse con el flujo de gas diluyente DG0, por ejemplo, en la línea de muestreo 50, a fin de proporcionar una muestra diluida. La relación de presión p<50>/p<0>puede ser, por ejemplo, inferior a 0,5, para garantizar un flujo estrangulado (crítico) a través de los orificios OR1, OR2. Esto puede proporcionar un flujo de muestra de aerosol diluido a una relación de dilución constante.
[0419] La unidad de dilución DIL1 puede diluir el flujo de muestra de aerosol, por ejemplo, a una relación de dilución constante (Q<f g 0>/Q<d g 0>). El gas GAS1 del gas de dilución DG0 puede ser un gas sustancialmente libre de partículas. El gas diluyente GAS1 puede obtenerse, por ejemplo, de un cilindro de gas. El gas de dilución GAS1 puede ser, por ejemplo, aire ambiente AIR1. La unidad de dilución DIL1 puede comprender opcionalmente, por ejemplo, un filtro FIL2 para eliminar partículas del gas de dilución GAS1.
[0421] El aparato (502) puede comprender:
[0423] - una unidad de dilución (DIL1), que comprende un primer orificio crítico (OR1) para reducir la presión de un flujo de aerosol de entrada (FG0), y un segundo orificio crítico (OR2) para reducir la presión de un flujo de gas de dilución (DG0), donde la unidad de dilución (DIL1) está dispuesta para formar un flujo de muestra de aerosol diluido (FG1) combinando el flujo de muestra de aerosol de entrada (FG0) con el flujo de gas de dilución (DGO) a una presión reducida (p<50>),
[0424] - un instrumento de medición de aerosoles (INSTR1) para medir uno o más valores de parámetros de aerosoles del flujo de muestra de aerosoles (FG1),
[0425] - una línea de muestreo (50) para guiar el flujo de muestra de aerosol (FG1) desde la unidad de dilución (DIL1) hasta el instrumento de medición de aerosoles (INSTR1), y
[0426] - una unidad de aspiración (VAC1) para extraer el flujo de muestra de aerosol (FG1) desde la unidad de dilución (DIL1) hasta el instrumento de medición de aerosoles (INSTR1) a través de la línea de muestreo (50), donde los orificios críticos (OR1, OR2) y la unidad de aspiración (VAC1) están dispuestos para mantener la presión interna (p<50>) de la línea de muestreo (50) a un valor seleccionado<ps e t>, que es inferior a 50 kPa.
[0428] La unidad de aspiración VAC1 comprende una bomba BOMBA1 para extraer el flujo de muestra de aerosol FG1 a través de la línea de muestreo 50 hacia el instrumento de medición INSTR1. La unidad de aspiración VAC1 puede provocar el flujo de muestra de aerosol FG1 extrayendo un flujo FG12 del instrumento de medición INSTR1.
[0430] Un límite inferior de la presión interna p<50>de la línea de muestreo puede ser, por ejemplo, 2 kPa (20 mbar). Los aparatos 500, 502 pueden estar dispuestos para operar de forma que la presión interna P<50>de la línea de muestreo sea mayor o igual a 2 kPa. La presión interna p<50>puede estar, por ejemplo, en el rango de 2 kPa a 50 kPa.
[0432] La unidad de aspiración VAC1 puede comprender opcionalmente un sensor de presión PSEN1 para monitorizar directa o indirectamente la presión interna (p<50>) de la línea de muestreo 50. La unidad de aspiración VAC1 puede comprender opcionalmente una válvula VAL1 para controlar el caudal y/o la presión (p<50>) del caudal FG12.
[0434] La unidad de aspiración VAC1 puede comprender opcionalmente una unidad de control CNT2 para controlar la operación de la bomba BOMBA1 y/o la válvula VAL1 basándose en una señal S<p>obtenida del sensor de presión PSEN1. La unidad de control CNT2 puede estar dispuesta para controlar la operación de la bomba BOMBA1 y/o de la válvula VAL1 basándose en una señal S<p>obtenida del sensor de presión PSEN1, con el fin de mantener la presión interna (p<50>) en un valor predeterminado (<ps e t>).
[0436] El sensor de presión PSEN1 puede proporcionar una señal S<p>indicativa de la presión interna (p<2>) de la unidad colectora 200. El sensor de presión<p>S<e>N1 puede proporcionar una señal S<p>indicativa de la presión interna (p<50>) de la línea de muestreo 50. La válvula VAL1 puede controlarse proporcionando una señal de control S<v a l>y/o la bomba puede controlarse proporcionando una señal de control S<b o m b a>.
[0438] El aparato 500, 502 puede comprender opcionalmente un sensor de flujo QSEN1 para controlar directa o indirectamente el caudal (Q<1>) del flujo de muestra de aerosol (FGO, FG1). El sensor de flujo QSEN1 puede proporcionar una señal S<q>indicativa del caudal Q<1>del flujo de muestra de aerosol FG1. Por ejemplo, los aparatos 500, 502 pueden estar preparados para emitir una alarma en caso de que la señal S<q>indique que el caudal Q<1>no se encuentra dentro de un rango predeterminado.
[0440] Un flujo FG12 obtenido de la salida SALIDA2 del instrumento de medición INSTR1 puede contener partículas y/o compuestos volátiles, o el flujo FG1 puede estar sustancialmente libre de contaminantes. La unidad de aspiración VAC1 puede comprender opcionalmente un filtro protector FIL12 para eliminar partículas y/o gases volátiles del flujo FG12. El filtro FIL<12>puede proteger el sensor de presión PSEN<1>, la válvula VAL1 y/o la bomba BOMBA1 de la contaminación.
[0442] La unidad de vacío VAC1 puede proporcionar un flujo de escape EXG1. Una vez que el flujo FG12 ha sido extraído por la unidad de aspiración VAC1, el flujo de escape EXG1 puede descargarse por una salida, por ejemplo, al aire ambiente fuera del aparato 500, o a un ducto de ventilación.
[0444] La longitud L<50>de una zona de baja presión de la línea de muestreo 50 puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,5 m a 10 m. El aparato 502 puede utilizarse, por ejemplo, para medir los aerosoles emitidos por un motor de combustión interna de un vehículo. La entrada (INO) de una sonda de muestreo (50a) puede insertarse en un tubo de escape (DUC1) del vehículo para extraer el caudal de entrada FG0.
[0446] También puede obtenerse un flujo de muestra de aerosol (FG0) colocando la entrada (INO) de la sonda de muestreo (50a) en un aerosol primario (p G0) emitido por un tubo de escape (DUC1).
[0448] La línea de muestreo 50 puede utilizarse para guiar un flujo de muestra de aerosol FG1 desde la sonda de muestreo (50a) hasta el instrumento de medición INSTR1. El instrumento de medición INSTR1 puede colocarse, por ejemplo, en un armario fijo o en un bastidor móvil. La distancia entre la entrada de la sonda de muestreo y el instrumento de medición INSTR1 puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,5 m a 10 m.
[0450] Haciendo referencia a la Figura 8c, el aparato 502 puede comprender además una unidad modificadora MOD1 para modificar la distribución de tamaño del flujo de muestra de aerosol. La unidad modificadora MOD1 puede recibir un primer flujo de muestra de aerosol FG01 procedente, por ejemplo, de una unidad de dilución DIL1 o de una sonda de muestreo. La unidad modificadora MOD1 puede formar un flujo de muestra de aerosol FG1 eliminando partículas de un primer flujo de muestra de aerosol FG01. La unidad modificadora MOD1 puede estar dispuesta para proporcionar una respuesta plana para el instrumento de medición INSTR1, por ejemplo, en el rango de tamaño de partícula de 400 nm a 1000 nm. La función de penetración r|<MOD1>(d<p>) de la unidad modificadora MOD1 puede seleccionarse para proporcionar una respuesta plana para el instrumento de medición INSTR1, por ejemplo, en el rango de tamaño de partícula de 400 nm a 1000 nm. La unidad modificadora MOD1 puede comprender, por ejemplo, un filtro (FIL0), un ciclón y/o un impactador para eliminar partículas grandes del flujo de muestra de aerosoles. El filtro (FIL0), un ciclón y/o un impactador pueden estar dispuestos para modificar la distribución de tamaños del flujo de muestra de aerosol eliminando menos del 100% de las partículas en un rango de tamaño predeterminado, con el fin de proporcionar una respuesta sustancialmente plana (R-<i>(d<p>)) para el instrumento de medición INSTR1.
[0452] La unidad modificadora MOD1 también puede omitirse, por ejemplo, en una situación donde el flujo de muestra de aerosol no comprenda partículas mayores que el tamaño de corte d<c u T>.
[0454] La unidad reductora de presión PDU1 también puede estar implementada, por ejemplo, por uno o más orificios OR1. La unidad reductora de presión PDU1 también puede implementarse, por ejemplo, mediante un elemento de filtro, que provoca una resistencia al flujo. Por ejemplo, puede disponerse un filtro (FILO) para reducir la presión de un flujo de muestra de aerosol. Por ejemplo, un filtro (FIL0) puede estar dispuesto para operar como una unidad reductora de presión PDU1 y/o como una unidad modificadora MOD1.
[0456] La unidad de control de presión CNT2 puede estar dispuesta para controlar la válvula VAL1 y/o la bomba BOMBA1 con el fin de mantener la presión interna (p<2>, p<50>) sustancialmente igual al valor seleccionado pset. La unidad de control de presión CNT2 puede ser, por ejemplo, electrónica y/o mecánica. Una unidad electrónica de control de la presión CNT2 puede comprender, por ejemplo, una memoria para almacenar el valor de presión predeterminado pset. Un regulador mecánico de presión CNT2 puede estar dispuesto para controlar la válvula VAL1 basándose en una presión medida por el sensor PSEN1, de forma que mantenga la presión interna (p<2>, p<50>) sustancialmente igual al valor seleccionado<pset>.
[0458] Para el experto en la materia, estará claro que las modificaciones y variaciones de los sistemas, aparatos, dispositivos y métodos según la presente invención son perceptibles. Las figuras son esquemáticas. Las realizaciones particulares descritas anteriormente con referencia a los dibujos adjuntos son meramente ilustrativas y no pretenden limitar el alcance de la invención, que se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Un aparato (500) para medir partículas de aerosol (P0), el aparato (500) comprende:
- una unidad de carga (100) para formar partículas cargadas (P1) cargando partículas (P0) de un flujo de muestra de aerosol (FG1) mediante carga por difusión,
- una unidad colectora (200) para proporcionar una corriente eléctrica (I<i>(t)) recogiendo cargas de las partículas cargadas (P1) por difusión de las partículas cargadas (P1), siendo la corriente eléctrica (I<i>(t)) indicativa de la densidad numérica (n<ü>(t)) de partículas de aerosol (P0) del flujo de muestra de aerosol (FG1),
- una unidad reductora de presión (PDU1) para reducir la presión del flujo de muestra de aerosol (FG1), y - una unidad de aspiración (VAC1) para extraer el flujo de muestra de aerosol (FG1) a través de la unidad de carga (100) hacia la unidad colectora (200),
donde la unidad colectora (200) está situada aguas abajo de la unidad reductora de presión (PDU1), donde una función de eficiencia de carga (r<| i>(d<p>)) es indicativa de una eficiencia de la carga por difusión para cargar las partículas (P1) en función del tamaño de las partícula (d<p>), donde la función de eficiencia de carga (r<| i>(d<p>)) se aproxima mediante una primera función exponencial que tiene un primer exponente (a), donde una función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) es indicativa de una eficiencia para recoger las cargas por difusión de las partículas cargadas (P1) en función del tamaño de partícula (d<p>), donde la función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) se aproxima mediante una segunda función exponencial que tiene un segundo exponente (-p),caracterizado porqueuna bomba (BOMBA1) de la unidad de aspiración (VACi) está situada aguas abajo de la unidad colectora (200), donde la unidad reductora de presión (pDU1) y la unidad de aspiración (VAC1) están dispuestas para mantener una presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) a un valor de presión seleccionado (<ps e t>) tal que una pendiente negativa (Ar<|2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) compense al menos parcialmente una pendiente positiva (Ar<| i>/Ad<p>) de la función de eficiencia de carga (r<| i>(d<p>)) al menos en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm, tal que la suma del primer exponente (a) y del segundo exponente (-p) esté en el rango de 0 a 0,65, siendo el valor de presión seleccionado (<ps e t>) inferior o igual a 80 kpa, donde el primer exponente (a) se encuentra en el rango de i,05 a i,50, donde el segundo exponente (-p) se encuentra en el rango de -i,00 a -0,85, donde la unidad de aspiración (VACi) comprende la bomba (BoM BAi) para extraer un flujo (FG4) de la unidad colectora (200), donde la bomba (BOMBAi) y/o una válvula ajustable (VALi) de la unidad de aspiración (VACi) está dispuesta para controlar un caudal (Q<i>) a través de la unidad de aspiración (VACi), donde la unidad de aspiración (VACi) comprende un sensor de presión (pSENi) para monitorizar la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200), y una unidad de control (CNT2) para ajustar el caudal (Q<i>) de la unidad de aspiración (VACi), a fin de mantener la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) sustancialmente igual al valor de presión seleccionado (p<SE T>), donde la unidad de control (CNT2) está dispuesta para proporcionar una señal de control para controlar la operación de la válvula (VALi) y/o para controlar la operación de la bomba (BOMBAi) basándose en una señal (S<p>) del sensor de presión (pSENi).
2. El aparato (500) de la reivindicación i, donde la pendiente negativa (Ar|<2>/Ad<p>) de la función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) compensa la pendiente positiva (Ar|<i>/Ad<p>) de la función de eficiencia de carga (r<| i>(d<p>)) de tal manera que una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 200 nm está en el rango de 0,9 a i , i veces la respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm.
3. El aparato (500) de las reivindicaciones i o 2, donde una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 400 nm está en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm, y donde una respuesta (R<i>(d<p>)) de la corriente eléctrica (I<i>(t)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de 40 nm está en el rango de 0,9 a i , i veces una respuesta (R<i>(d<p>)) para detectar partículas (p0) que tienen un tamaño de movilidad (d<p>) de i00 nm.
4. El aparato (500) según cualquiera de las reivindicaciones i a 3, donde la unidad de carga (i00) comprende:
- un electrodo corona (E i) para generar iones (J i) formando una descarga corona (DSRi) junto con un contraelectrodo (E2),
- un espacio de carga (Sp C1) para formar partículas cargadas (p i) a partir de las partículas de aerosol (p0) del flujo de muestra de aerosol (FG i) por difusión de los iones generados (Ji), y
- una o más guías de flujo (BAFi) para guiar el flujo de muestra de aerosol recibido (FG i) a través del espacio de carga (S<p>C1) de tal manera que la intensidad máxima del campo eléctrico (EFIELDi) a través del flujo de muestra de aerosol (FG i) en el espacio de carga (Sp C1) es inferior a i00 V/cm.
5. El aparato (500) según cualquiera de las reivindicaciones i a 4, donde la unidad reductora de presión (pD U i) comprende uno o más orificios críticos (ORi).
6. El aparato (500) según cualquiera de las reivindicaciones i a 5, que comprende una unidad de dilución (DILi) para formar un flujo de muestra de aerosol diluido (FG i) combinando un flujo de muestra de aerosol primario (FG i) con un flujo de gas diluyente (DG0).
7. El aparato (500) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende una unidad detectara auxiliar (300) para proporcionar una corriente eléctrica auxiliar (h(t)) indicativa de la carga de las partículas cargadas (P1) que salen de la unidad colectora (200).
8. Un método para medir partículas de aerosol (P0), el método comprende:
- utilizar una unidad de carga (100) para formar partículas cargadas (P1) a partir de partículas (P0) de un flujo de muestra de aerosol (FG1) mediante carga por difusión,
- utilizar una unidad reductora de presión (PDU1) para reducir la presión del flujo de muestra de aerosol (FG1), - utilizar una unidad de aspiración (VAC1) para extraer el flujo de muestra de aerosol (FG1) a través de una unidad de carga (100) hacia la unidad colectora (200),
- utilizar la unidad colectora (200) para proporcionar una corriente eléctrica (I<i>(t)) recogiendo carga de las partículas cargadas (P1), donde la carga se recoge de las partículas cargadas (P1) por difusión de las partículas cargadas (P1), siendo la corriente eléctrica (n(t)) indicativa de la densidad numérica (n<ü>(t)) de partículas de aerosol (P0) del flujo de muestra de aerosol (FG1),
donde la unidad colectora (200) está situada aguas abajo de la unidad reductora de presión (PDU1), donde una función de eficiencia de carga (r|<i>(d<p>)) es indicativa de una eficiencia de la carga por difusión para cargar las partículas (P1) en función del tamaño de las partícula (d<p>), donde la función de eficiencia de carga (r|<i>(d<p>)) se aproxima mediante una primera función exponencial que tiene un primer exponente (a), donde una función de eficiencia de recogida (r|<2>(d<p>)) es indicativa de una eficiencia para recoger las cargas por difusión de las partículas cargadas (P1) en función del tamaño de partícula (d<p>), donde la función de eficiencia de recogida (r|<2>(d<p>)) se aproxima mediante una segunda función exponencial que tiene un segundo exponente (-p),caracterizado porqueuna bomba (BOMBA1) de la unidad de aspiración (VACi) está situada aguas abajo de la unidad colectora (200), donde el método además comprende mantener una presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) a un valor de presión seleccionado (<ps e t>) tal que una pendiente negativa (Ar|<2>/Ad<p>) de una función de eficiencia de recogida (r<|2>(d<p>)) compense al menos parcialmente una pendiente positiva (Ar<| i>/Ad<p>) de una función de eficiencia de carga (r<| i>(d<p>)) al menos en el rango de tamaño de partícula de 40 nm a 200 nm, tal que la suma del primer exponente (a) y del segundo exponente (-p) esté en el rango de 0 a 0,65, siendo el valor de presión seleccionado (<ps e t>) inferior o igual a 80 kpa, donde el primer exponente (a) se encuentra en el rango de i,05 a i,50, donde el segundo exponente (-p) se encuentra en el rango de -i,00 a -0,85, donde la unidad de aspiración (VACi) comprende la bomba (BOMBAi) para extraer un flujo (FG4) de la unidad colectora (200), donde la bomba (BOMBAi) y/o una válvula ajustable (VALi) de la unidad de aspiración (VACi) controlan un caudal (Q<i>) a través de la unidad de aspiración (VACi), donde la unidad de aspiración (VACi) comprende un sensor de presión (pSEN i) para monitorizar la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200), y una unidad de control (CNT2) para ajustar el caudal (Q<i>) a través de la unidad de aspiración (VACi), a fin de mantener la presión interna (p<2>) de la unidad colectora (200) sustancialmente igual al valor de presión seleccionado (<ps e t>), donde la unidad de control (CNT2) proporciona una señal de control para controlar la operación de la válvula (VALi) y/o para controlar la operación de la bomba (BOMBAi) basándose en una señal (S<p>) del sensor de presión (pSENi).
9. El método de la reivindicación 8, donde el flujo de muestra de aerosol (FG i) se obtiene mediante el muestreo del gas de escape (pG0) de un motor (SRCi).
10. El método de la reivindicación 8 o 9, que comprende determinar un valor de densidad numérica (n<ü>) a partir de la corriente eléctrica (I<i>), comparar el valor de densidad numérica determinado (n<0>) con un valor límite (LIMi), y determinar si el valor de densidad numérica (n<0>) es menor que el valor límite (LIM i) o no.
11. El método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a i0 , que comprende guiar el flujo de muestra de aerosol (FG i) a través de un primer orificio crítico (ORi), guiar un flujo de gas diluyente (DGO) a través de un segundo orificio crítico (OR2), y formar un flujo de muestra de aerosol diluido (FG i) combinando el flujo de muestra de aerosol (FG i) con el flujo de gas diluyente (DG0).
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114878440B (zh) * 2022-07-08 2022-10-28 深圳市帝迈生物技术有限公司 一种样本分析仪及其堵孔检测方法
KR102868605B1 (ko) * 2022-11-11 2025-10-14 한소 주식회사 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법
KR102506969B1 (ko) * 2023-02-05 2023-03-06 김인영 실내공기 중의 바이오 에어로졸을 신속하게 검출하는 방법
JP2024131062A (ja) * 2023-03-15 2024-09-30 株式会社東芝 ガス検出システムおよびガス検出方法
TWI857856B (zh) * 2023-11-17 2024-10-01 志尚儀器股份有限公司 新穎靜電粒徑分析儀
CN119915522B (zh) * 2025-01-24 2026-01-06 西安交通大学 用于涡轮冷却通道颗粒沉积效应的高温试验系统及方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6135957Y2 (es) * 1980-10-24 1986-10-18
US6200819B1 (en) 1995-09-29 2001-03-13 Horiba Instruments, Inc. Method and apparatus for providing diluent gas to exhaust emission analyzer
JP4486799B2 (ja) 2003-09-12 2010-06-23 株式会社堀場製作所 粒子状物質測定方法および装置
EP1681551B1 (de) 2005-01-13 2020-05-27 Testo AG Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Anzahlkonzentration und mittlerem Durchmesser von Aerosolpartikeln
WO2006127803A2 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Tsi Incorporated Instruments for measuring nanoparticle exposure
JP4942175B2 (ja) * 2006-10-31 2012-05-30 独立行政法人交通安全環境研究所 交流電場を用いて微粒子を質量分級する微粒子計測装置および計測方法
US8044350B2 (en) 2007-11-29 2011-10-25 Washington University Miniaturized ultrafine particle sizer and monitor
WO2009074910A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for characterizing a size distribution of electrically-charged airborne particles in an air flow
JP5480157B2 (ja) 2007-12-12 2014-04-23 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付けるデバイス
MY151384A (en) * 2008-02-06 2014-05-30 Basf Se Measurement system for the multidimensional aerosol characterization
FI20080182A0 (fi) * 2008-03-04 2008-03-04 Navaro 245 Oy Mittausmenetelmä ja -laite
US9606038B2 (en) 2012-05-21 2017-03-28 Shimadzu Corporation Particle count measurement device
US9791360B2 (en) * 2015-10-26 2017-10-17 Dekati Oy Method and apparatus for measuring aerosol particles suspended in gas
US9791361B2 (en) * 2015-10-26 2017-10-17 Dekati Oy Method and apparatus for measuring aerosol particles of exhaust gas
FI20155760A (fi) * 2015-10-26 2017-04-27 Dekati Oy Varaajayksikkö hiukkasmonitorointilaitteistoa varten sekä hiukkasmonitorointilaitteisto
EP3371582B1 (en) * 2015-11-02 2025-05-14 Pegasor Oy Apparatus and process for measuring characteristics of particle flow
EP3555599B1 (en) * 2016-12-19 2024-07-31 Massachusetts Institute of Technology Systems and methods for monitoring air particulate matter
WO2019012185A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Pegasor Oy METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING PARTICLES
JP7217624B2 (ja) * 2018-12-10 2023-02-03 株式会社堀場製作所 粒子数計測装置及び粒子数計測方法
US11885729B2 (en) * 2019-10-10 2024-01-30 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei Univeristy Particle matter analysis device, analysis method and manufacturing method thereof

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