FI115074B - Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi - Google Patents
Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI115074B FI115074B FI20011668A FI20011668A FI115074B FI 115074 B FI115074 B FI 115074B FI 20011668 A FI20011668 A FI 20011668A FI 20011668 A FI20011668 A FI 20011668A FI 115074 B FI115074 B FI 115074B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- particle
- measurement point
- mobility
- particles
- flow
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0266—Investigating particle size or size distribution with electrical classification
Description
1 115074
Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi
Keksinnön kohteena on patenttivaatimusten 1 ja 13 mukaiset menetelmät ja patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto hiukkas-5 jakauman ominaisuuksien mittaamiseksi
Ympäristömääräysten tiukentuessa tarve hiukkaspäästöjen mittaukseen lisääntyy. Mittaustarvetta esiintyy erityisesti puhdistus menetelmien kehitystyössä, erilaisten polttoprosessien tutkimuksessa 10 sekä varsinaisten päästöjen valvontaprosesseissa.
Hiukkaspäästöjen mittaukseen on kehitetty monia erilaisia mittalaitteita kuten esimerkiksi erilaisia impaktoreita ja optisia laskureita. Mittalaitteiden avulla tutkittavat hiukkaset havaitaan sekä tuotetaan 15 informaatiota, jonka perusteella voidaan havaittujen hiukkasten ominaisuuksista tehdä johtopäätöksiä. Perinteisissä impaktoreissa, joissa eri aerodynaamisen koon omaavat hiukkaset kerääntyvät eri keräysalustoille, saadaan tutkittavan hiukkasten kokojakaumasta informaatiota punnitsemalla eri keräysalustoihin kerääntyneiden 20 hiukkasten massa.
Kehittyneemmissä impaktoreissa, kuten esimerkiksi sähköisessä •.V alipaineimpaktorissa hiukkasten kokojakaumasta saadaan reaali- aikaisesta sähköistä informaatiota, joka kertoo hiukkasjakauman :::25 vaihteluista reaaliajassa. Sähköistä alipaineimpaktoria on kuvattu tarkemmin esimerkiksi Keskisen, Pietarisen ja Lehtimäen artikkelissa ’’Electrical low pressure impactor”, joka on julkaistu ’’Journal of Aerosol ,···. Science”-tieteellisessä aikakauslehdessä [J. Aerosol Sei. Vol.23, No. 4, 9 · pp. 353-360, 1992] . Kopio mainitusta artikkelista on toimitettu tämän . 30 hakemuksen ohessa.
Varsinaisten mittalaitteiden lisäksi tunnetaan myös erilaisia hiukkasten luokittelijoita, kuten esimerkiksi DMA-laitteita (Differential Mobility
Analyzer). Luokittelijoiden avulla tutkittavasta hiukkasvirtauksesta • . 35 voidaan valita tietty alijoukko, joka sitten johdetaan varsinaiseen ‘ mittalaitteeseen.
2 115074 WP. Kellyn ja P.H. McMurryn artikkelissa ’’Measurement of Particle Density by Inertial Classification of Differential Mobility Analyzer-Generated Monodisperse Aerosol” [Aerosol Science and Technology 17:199-212, 1992] on esitetty eräs tunnetun tekniikan mukainen tapa 5 hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi DMA-laitteen ja impaktorin avulla. Kopio em. artikkelista on toimitettu tämän hakemuksen ohessa. Kuva 1 esittää tämän menetelmän toimintaperiaatetta.
10 Artikkelissa esitetyssä menetelmässä DMA-laitteesta 11 ja impaktorista 12 koostuvaan laitteistoon 10 ohjataan tutkittavaan hiukkasjakaumaa kuljettava virtaus 13a. Virtaus johdetaan ensin DMA-laitteeseen 11, joka sähkökentän avulla erottelee virtauksesta tietyn kapean sähköisen liikkuvuusvälin omaavat hiukkaset impaktorille 12 ohjattavaan virtauk-15 seen 13b. Hiukkaset, joiden sähköinen liikkuvuus ei ole tällä kapealla välillä ohjataan virtauksien 13c ja 13d mukana pois mittalaitteesta 10.
DMA-laitteen avulla on täten kyetty erottelemaan mittalaitteeseen 10 ohjatusta sähköisen liikkuvuusjakauman 14a omaavasta poly-20 dispersiivisestä hiukkasvirtauksesta 13a tietyn kapean sähköisen liikkuvuusjakauman 14b omaava monodispersiivinen hiukkasvirtaus 13b.
: Tämä monodispersiivinen aerosolivirtaus ohjataan sitten impaktoriin : 25 12, joka suorittaa hiukkasille aerodynaamiseen halkaisijaan perustuvan luokittelun. Tämän perusteella kyetään selvittämään impaktoriin syöte-tyn virtauksen 13b sisältämien hiukkasten aerodynaaminen koko-..... jakauma 15. Kun DMA-laitteen 11 säädöt tunnetaan voidaan sen läpi päässeen virtauksen 13b sisältämän monodispersiivisen liikkuvuus-. 30 jakauman 14a liikkuvuusmediaani selvittää.
...: Mainitussa artikkelissa esitetään, miten monodispersiivisen hiukkas- virtauksen 13b keskimääräinen tiheys voidaan selvittää yhdistämällä .···. impaktorilla 12 mitattu aerodynaaminen kokojakauma 15 tietoon impak- '•’.35 toriin ohjatun monodispersiivisen hiukkasvirtauksen 13b sähköisestä ‘ ’ liikkuvuusmediaanista.
3 115074
Edellä esitetyn tekniikan tason mukaisen ratkaisun ongelmana on se, että tiheys saadaan määritettyä vain kapealle sähköiselle liikkuvuus-alueelle kerrallaan. Eli menetelmän avulla saadaan laskettua tiheys DMA-laitteen 11 avulla valitulle monodispersiiviselle virtaukselle 13b.
5 Mikäli halutaan selvittää polydispersiivinen virtauksen 13a ominaisuuksia täytyy tämä edellä esitetyn tekniikan tason mukaisen ratkaisun mukaan toteuttaa ns. skannaamalla, eli suorittamalla tiheyden määritys ensin yhdellä sähköisellä liikkuvuusalueella ja muuttamalla sitten DMA-laitteen säätöjä siten, että mittaus suoritetaan toisella sähköisellä 10 liikkuvuusalueella. Sama toistetaan kunnes tiheys on määritelty koko halutulla alueella.
Jotta edellä esitetty skannaava mittaus tuottaisi luotettavia tuloksia, pitäisi tutkittavan virtauksen 13a pysyä muuttumattomana koko 15 mittaustapahtuman ajan. Reaalisissa mittausolosuhteissa tutkittavassa virtauksessa voi tapahtua ajallisia vaihteluita, joiden johdosta edellä esitetty tekniikan tason mukainen ratkaisu soveltuu heikosti todellisissa olosuhteissa suoritettavaan polydispersiivisiä hiukkasia sisältävän virtauksen reaaliaikaiseen mittaukseen.
20
Toinen tekniikan tason mukainen ratkaisu on esitetty Lehtimäen ja Keskisen artikkelissa ”A Method of modifying the sensitivity function of • V: an aerosol photometer”, joka on julkaistu ’’American Industrial Hygiene : Association Journal” nimisessä tieteellisessä aikakauslehdessä [Am.
: ;*:25 Ind. Hyg. Assoc. J 49 (8), 396-400 (1988)]. Myös tämä artikkeli on ....: toimitettu hakemuksen mukana. Artikkelissa esitetään miten optisen hiukkaslaskurin eteen asetetaan virtuaali-impaktori, joka avulla tutkitta-... vasta hiukkasvirtauksesta erotetaan suuren ja pienen halkaisijan omaavat hiukkaset eri virtauksiin. Erotelluista virtauksista suuren 30 halkaisijan omaavat hiukkaset sisältävä virtaus ohjataan optiselle laskurille varsinaisen mittauksen suorittamiseksi.
v. Myös tämän tekniikan tason mukaisen ratkaisun ongelmana on se, että .···. varsinainen mittaustapahtuma ei kohdistu varsinaiseen tutkittavaan 35 virtaukseen, vaan ennen mittaustapahtumaa on tutkittavaa virtausta ‘ * muokattu. Tällöin ei ole mahdollista saada yhdellä mittauksella katta- . : vaa käsitystä koko virtauksen hiukkasjakauman ominaisuuksista.
4 115074 Tässä hakemuksessa kuvatun menetelmän tarkoituksena on poistaa edellä kuvatut tunnetun tekniikan mukaiset ongelmat, sekä tarjota yksinkertaisempi menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien määrittämiseen.
5
Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella selvitetään ainakin yhtä hiukkasjakauman ominaisuutta ensimmäisessä mittauskohdassa suoritetun hiukkasvirtauksen hiukkasjakauman mittauksen perusteella tuotetun hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin ja toisessa mit-10 tauskohdassa mitatun hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla. Keksinnön mukaisesti tutkittava hiukkasvirtaus ohjataan ensimmäiseen mittauskohtaan ja ainakin osa ensimmäisen mittauskohdan läpäisseestä virtauksesta ohjataan toiseen mittauskohtaan. Mitattujen parametrien avulla määritetään ainakin yhtä alkuperäi-15 sen virtauksen sisältämän hiukkasjakauman ominaisuutta. Mitattava ominaisuus on edullisesti hiukkasjakauman keskimääräinen tiheys.
Eräässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen 20 mittauskohtaan esimerkiksi käyttämällä ensimmäisessä mittaus-kohdassa mittausmenetelmää, joka poistaa havaitut hiukkaset tutkittavasta virtauksesta. Tämä yksinkertaistaa tarvittavaa laskentaa.
Eräässä toisessa keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa käytetään ·, 25 hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin mittaamiseen liikkuvuus- ‘ \ kanavailmaisinta ja aerodynaamisen kokoon liittyvän parametrin mit taamiseen sähköistä alipaineimpaktoria. Sähköisen alipaineimpaktorin käytön etuna on se, että sen avulla voidaan määrittää samanaikaisesti ja reaaliaikaisesti koko hiukkaskokojakauma, eikä vain yksittäistä 30 arvoa.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirus- : tuksiin viittaamalla, joissa « · · • · kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista ratkaisua hiukkasjakauman :·1. 35 ominaisuuksien määrittämiseksi, » · 7 • 1 1 * 1 » 5 115074 kuva 2 esittää erään keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritusmuotoa, kuva 3 esittää erään keksinnön mukaisen menetelmän vuokaaviota, 5 kuva 4 esittää erästä toista keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritusmuotoa, ja kuva 5 esittää eri mittalaitteiden havaitsemien jakaumien keskinäisiä 10 suhteita
Kuvaa 1 on käsitelty edellä tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.
Kuvassa 2 on esitetty eräs keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritusmuoto. Suoritusmuodossa virtauksen 13a kuljettama tutkittava hiukkas-15 jakauma ohjataan ensimmäiseen ilmaisimeen 21, jossa hiukkas-jakaumasta mitataan ainakin yksi hiukkasjakauman johonkin ominaisuuden määrittämiseen liittyvä parametri P1.
Parametri P1, samoin kuin jäljempänä esitelty toinen parametri P2, 20 voivat olla paitsi yksittäisiä suureita tai muita yksittäisiä arvoja, niin myös tietty joukko arvoja tai suureita. Täten esimerkiksi mittaus-kohdassa suoritetun mittauksen tuottaman kolmen eri suureen joukko, joiden avulla voidaan selvittää jokin hiukkasjakauman ominaisuuteen * ;* liittyvän parametri, voidaan käsittää tässä yhteydessä yhdeksi para- ; 25 metriksi. Eli mainittu parametri P1 voi olla edullisesti myös parametri- ' '·' joukko.
* ‘ il
Parametri P1 välittää edullisesti informaatiota hiukkasten sähköisestä tai mekaanisesta liikkuvuudesta. Eräässä edullisessa suoritus- 30 muodossa ilmaisimessa 21 havaitut hiukkaset kerääntyvät joko ilmaisi- meen tai erotellaan muilla keinoin virtauksesta. Havaittujen hiukkasten poistaminen yksinkertaistaa myöhemmässä vaiheessa tehtyä lasken- • i taa ja mahdollistaa monipuolisemman laskennan erityisesti tapauksis- sa, joissa koko toiselle ilmaisimelle 22 ohjattava virtaus 13b on kulke- :v. 35 nut ensimmäisen ilmaisimen 21 lävitse. Toisin sanoen keksinnön !·.*: mukaisen menetelmän kannalta on edullista, että ensimmäisestä ilmai- • »· 6 115074 simesta 21 poistuva virtaus 13b ei merkittävissä määrin sisällä niitä hiukkasia, jotka ensimmäinen ilmaisin 21 on havainnut.
Ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäissyt virtaus 13b johdetaan toiseen 5 ilmaisimeen 22. Edullisesti tämä tapahtuu siten, että molemmat mittalaitteet ovat ainakin havainnoinnissa tarvittavilta osiltaan asennettu saman virtausta ohjaavan rakenteen, esimerkiksi putken, sisään. Kuvassa 4 on esitetty tämän kaltainen edullinen suoritusmuoto.
10 Osa ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäisseestä virtauksesta 13b, voidaan haluttaessa johtaa myös toisen ilmaisimen 22 ohi. Kuvassa 2 tämä on kuvattu virtauksella 13e. Toiselle ilmaisimelle 22 ohjattavan virtaus 13f on edullisesti tutkittavan hiukkasjakauman osalta edustava näyte ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäisseestä virtauksesta 13b. 15 Vastaavat virtaukset on piirretty myös kuvaan 4.
Keksinnön mukainen mittaus voidaan suorittaa, vaikka toiseen ilmaisimeen 22 ohjattava virtaus 13f ei sisältäisikään edustavaa näytettä ensimmäisestä ilmaisimesta 21 tulevasta virtauksesta 13b, kunhan 20 toiseen ilmaisimeen 22 ohjattavan virtauksen 13f sisältämän hiukkasjakauman eroavaisuudet tutkittavaan virtaukseen 13a voidaan selvittää. Täten keksinnön mukainen mittaus on mahdollinen myös tilantees-sa, jossa osa tutkittavasta virtauksesta 13a ohjautuu ensimmäisen * · : :*: ilmaisimen 21 ohi sekoittuen ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäissee- 25 seen virtaukseen 13b ennen toista ilmaisinta 22. Tällainen tilanne on * » kuitenkin laskennallisesti vaikeammin hallittavissa ja tekee laitteen kalibroinnista vaikeamman.
1 · ·
Toinen ilmaisin 22 tuottaa toisen hiukkasjakauman johonkin ominaisuu-30 teen liittyvän mittaussignaalin P2. Mittaussignaalin P2 avulla voidaan Γ edullisesti päätellä toiseen ilmaisimeen 22 ohjatun virtauksen 13f sisäl- tämien hiukkasten aerodynaaminen kokojakauma. Tutkittavan virtauk-, : sen 13a sisältämän hiukkasjakauman ominaisuuksia voidaan selvittää ensimmäisen ja toisen ilmaisimen antamiin mittaussignaaliin P1 ja P2 * « 35 perustuvalla laskennalla.
. j Eräässä edullisessa suoritusmuodossa voidaan verrata toisen signaa lin P2 käyttäytymistä ensimmäisen ilmaisimen 21 ollessa päällä tilan- 7 115074 teeseen, jossa tutkittava virtaus pääsee suoraan toiselle ilmaisimelle 22. Tällaisen vertailun perusteella voidaan selvittää ensimmäisen ilmaisimen 21 tehokkuuskäyrä. Tämän kaltainen ratkaisu mahdollistaa yksinkertaisimpien ja halvempien ilmaisimien käytön, mutta toisaalta 5 heikentää laitteen soveltuvuutta reaaliaikaiseen mittaukseen.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tutkittavan hiukkasjakauman efektiivinen tiheys voidaan laskea määrittämällä hiukkaskoon mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm) sekä hiukkaskoon 10 mediaani aerodynaamisen koon mukaan (Da). Kun nämä ovat tiedossa saadaan efektiivinen tiheys laskettua seuraavasta yhtälöstä
Da y/CaPa = Dm ^ CmPeff 15 Yhtälössä alaindeksi a viittaa aerodynaamiseen kokoon ja alaindeksi m liikkuvuuskokoon. C on Cunninghamin korjauskerroin (Cunningham slip correction factor), pa on aerodynaamista kokoa vastaava tiheys eli yksikkötiheys (1000kg/m3) ja peff on efektiivinen tiheys.
20 Eräässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa valitaan edellä kuvattu ensimmäinen ilmaisin 21 siten, että saadusta ensimmäisestä signaalista P1 voidaan päätellä hiukkaskoon mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm) ja toinen ilmaisin siten, että toisesta signaalista P2 f voidaan päätellä hiukkaskoon mediaani aerodynaamisen koon mukaan 25 (Da). Cunninghamin korjauskertoimet voidaan määrittää jollain alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla tavalla, kuten esimerkiksi taulukkokirjojen avulla. Tällöin edellä esitetyn yhtälön ainoaksi tuntemattomaksi jää tutkittavan jakauman efektiivinen tiheys, joten se kyetään ratkaisemaan.
; 30
Kuvassa 3 on esitetty erään keksinnön mukaisen menetelmän vuo-kaavio, joka toteuttaa edellä kuvatun hiukkajakauman ominaisuuksien ; määrittämisen. Menetelmän ensimmäisessä vaiheessa 301 ohjataan tutkittava virtaus ensimmäiseen mittauskohtaan, jossa vaiheessa 302 ·’: 35 mitataan ensimmäisessä mittauskohdassa ensimmäinen hiukkas- * ; jakaumaan liittyvä parametri. Parametri voi olla esimerkiksi ilmaisimen
1 I
8 115074 antaman sähkövirran suuruus 12, jonka perusteella voidaan arvioida hiukkaskoon mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm).
Vaiheessa 303 rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa mitattujen hiukkasten pääsyä toiseen mittauskohtaan. Tämä saavutetaan edulli-5 sesti käyttämällä keräävää mittausmenetelmää, joka havaintoprosessin yhteydestä poistaa havaitut hiukkaset tutkittavasta virtauksesta.
Vaiheessa 304 ohjataan ainakin osa ensimmäisen mittauskohdan läpäisseestä virtauksesta toiseen mittauskohtaan, jossa vaiheessa 305 mitataan toinen hiukkasjakaumaan liittyvä parametri. Parametri voi olla 10 esimerkiksi ilmaisimen antaman sähkövirran suuruus 11, jonka perusteella voidaan arvioida hiukkaskoon mediaani aerodynaamisen koon mukaan (Dm).
Vaiheessa 306 määritetään mainittujen ensimmäisen ja toisen hiukkasjakaumaan liittyvän parametrin avulla ainakin yhtä alkuperäisen virtauk-15 sen hiukkasjakauman ominaisuutta. Haluttaessa määrittää esimerkiksi hiukkasjakauman efektiivistä tiheyttä, voidaan edullisesti käyttää edellä esitettyä kaavaa jakauman efektiivisen tiheyden määrittämiseen.
Kuvassa 4 on esitetty eräs keksinnön mukaisen ratkaisun suoritus-20 muoto. Kuvassa tutkittava virtaus 13a virtaa savukanavassa 49. Virtaus johdetaan ensin savukanavaan asennetun liikkuvuuskanavailmaisimen .·. 41 läpi. Ensimmäisenä virtaus 13a ohittaa koronavaraajan 43, joka varaa virtauksessa 13a olevat hiukkaset sähköisesti. Tämän jälkeen virtaus joutuu elektrodien 43a ja 43b välille aiheutettuun sähkökenttään ! 25 E. Sähkökentän E vaikutuksesta sähköisesti varautuneet hiukkaset kul- • » · keutuvat varauksensa kanssa vastakkaismerkkisen varauksen omaavalla elektrodille. Osuessaan elektrodille hiukkanen luovuttaa varauksensa. Tämä aiheuttaa tutkittavan hiukkasjakauman sähköiseen liikku-.T vuuteen verrannollisen virran I2. Edullisesti ainakin merkittävä osa tl*’·· 30 elektrodille kerääntyvistä hiukkasista poistuu virtauksesta, esimerkiksi .% : takertumalla elektrodiin.
I I
* · •
Savukanavaan 49 on asennettu lisäksi toinen ilmaisin 22, joka sinänsä ! tunnetulla tavalla kerää liikkuvuuskanavailmaisimen 41 läpäisseet :/; 35 hiukkaset. Keräytyessään ilmaisimeen hiukkaset tuottavat virran 11.
Toisena ilmaisimena voi edullisesti olla myös esimerkiksi tekniikan 9 115074 tason mukainen sähköinen alipaineimpaktori. Sähköisen alipaine-impaktorin etuna on, että sen avulla voidaan mitata hiukkaskoko-jakaumaa reaaliajassa ja tästä johtuen on edellä kuvattu aerodynaamisen hiukkaskokojakauman mediaani helppo laskea.
5
Ilmaisimilta 41 ja 22 saadut virtasignaalit 11 ja I2 johdetaan erilliseen laskentayksikköön 48, joka tuottaa niitä hyväksikäyttäen tietoa alkuperäisen virtauksen 13a käsittämän hiukkasjakauman ainakin yhdestä ominaisuudesta.
10
Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän vaikutusta havaittuun hiukkasjakaumaan. Jos kuvien 2 tai 4 mukaisessa laitteistossa toinen ilmaisin 22 on hiukkaskokojakauman mittaava ilmaisin, kuten edellä mainittu sähköinen alipaineimpaktori, voidaan ilmaisimen 15 avulla saada kuvan 5 mukainen hiukkaskokojakauma, jossa vaaka-akselilla on aerodynaaminen hiukkaskoko ja pystyakselilla havaittujen hiukkasten määrä. Jos ensimmäinen ilmaisin ei ole toiminnassa vaan tutkittava oleva virtaus ohjataan hiukkaskokojakauman mittaavaan ilmaisimeen saadaan kuvan 5 kiinteällä viivalla esitetyn verhokäyrän 51 20 mukainen jakauma.
Kun ensimmäinen ilmaisin 21 kuvassa 2 tai liikkuvuusilmaisin 41 kuvassa 4 käynnistetään, poistuu toisen ilmaisimen havaitsemasta \ hiukkaskokojakaumasta pisteviivan 52 rajaaman alan kuvaama määrä ·. 25 hiukkasia. Tällöin toinen ilmaisin havaitsee katkoviivan 53 mukaisen \ jakauman.
Kuten edellä on todettu, ei ole välttämätöntä, että kumpikaan käytetyistä ilmaisimesta kykenisi varsinaiseen hiukkaskokojakauman 30 laskentaan. Riittää kunhan ilmaisimet tuottavat jotain hiukkas-jakaumaan liittyvää parametria, jonka avulla voidaan laskea haluttua ominaisuutta. Tällaisessa tilanteessa voisi ensimmäinen ilmaisin tuot-\ : taa signaalin joka on verrannollinen ensimmäisen ilmaisimen havaitse-
> · I
0,- maan hiukkasjakaumaan. Ensimmäinen ilmaisin voisi tuottaa esimer- 35 kiksi virtasignaalin, joka on verrannollinen kuvassa 5 pisteviivoitetun : \: käyrän 52 alle jäävään pystyviivoitettuun alueeseen. Edelleen toinen O i ilmaisin voisi tuottaa kuvassa 5 katkoviivoitetun käyrän alle jäävään vaakaviivoitettuun alueeseen.
10 1 1 5074
Edellä kuvatun keksinnön avulla voidaan tutkittavan hiukkasvirtauksen sisältämän hiukkasjakauman ominaisuuksia mitata samanaikaisesti laajalla hiukkaskokoalueella. Kuvattu keksintö poistaa täten tekniikan 5 tason mukaisen tarpeen ns. skannaavaan mittaukseen, korvaamalla tekniikan tason mukaisen luokitteluvaiheen mittausvaiheella. Tämä mahdollisten reaaliaikaisen mittauksen.
Edellä on kuvattu yksityiskohtaisesti joitakin keksinnön mukaisen 10 menetelmän ja laitteiston suoritusmuotoja, mutta keksintö ei rajoitu näihin suoritusmuotoihin vaan voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten määrittelemissä puitteissa. Erityisesti edellä on kuvattu, että ensimmäisen ilmaisin on liikkuvuusanalysaattori ja toinen ilmaisin on sähköinen alipaineimpaktrori. Tämä järjestely on kuitenkin esitetty 15 vain esimerkin omaisena ja on tarkoitettu selventämään keksinnön toimintaperiaatetta. Käytännössä joissain olosuhteissa voi olla esimerkiksi edullisesta että ilmaisimet ovat eri järjestyksessä, tällöin voidaan edullisesti mitata ensimmäisessä mittauskohdassa hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvä parametri ja toisessa kohdassa hiukkas-20 ten liikkuvuuteen liittyvä parametri.
« · » · # · •« > i · » • * %
i · I
· * • > t
t I i · t I
• » * » » ·
• I
* · % < » 1 · 1 »
» I
Claims (16)
11 1 1 5074 Patenttivaatimukset;
1. Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi, jossa menetelmässä 5 ohjataan tutkittava hiukkasvirtaus ensimmäiseen mittauskohtaan, mitataan ensimmäisessä mittauskohdassa hiukkasjakauma, tuotetaan ensimmäisessä mittauskohdassa mitatun hiukkasjakauman perusteella hiukkasten liikkuvuuteen liittyvä parametri (302), 10 ohjataan ainakin osa ensimmäisestä mittauskohdan läpäisseestä virtauksesta toiseen mittauskohtaan (304), mitataan toisessa mittauskohdassa hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvä parametri (305), ja määritetään mainittujen liikkuvuuteen liittyvän parametrin ja 15 aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla ainakin yhtä alkuperäisen virtauksen hiukkasjakauman ominaisuutta (306).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa menetelmä on ; .· reaaliaikainen.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa rajoitetaan 20 ensimmäisessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen mittauskohtaan (303).
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, jossa rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen mittauskohtaan käyttämällä ensimmäisessä mittauskohdassa 25 keräävää mittausmenetelmää.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa lasketaan ainakin alkuperäisen virtauksen sisältämän hiukkasjakauman efektiivistä tiheyttä.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu liikku- :* 30 vuuteen liittyvä parametri mitataan liikkuvuuskanavailmaisimella. 12 1 1 5074
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu liikkuvuuteen liittyvä parametri liittyy hiukkasten sähköiseen liikkuvuuteen.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu liikkuvuuteen liittyvä parametri liittyy hiukkasten mekaaniseen 5 liikkuvuuteen.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu hiukkas-kokoon liittyvä parametri mitataan sähköisellä alipaineimpaktorilla.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainitun hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin avulla määritetään 10 hiukkaskoon mediaania liikkuvuuskoon suhteen.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainitun hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla määritetään hiukkaskoon mediaania aerodynaamisen koon suhteen.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainitun hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla määritetään hiukkaskokojakaumaa aerodynaamisen koon suhteen. : ’ 13. Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi, jossa ’ menetelmässä 20 ohjataan tutkittava hiukkasvirtaus ensimmäiseen mittauskohtaan, mitataan ensimmäisessä mittauskohdassa hiukkasten aero-: dynaamiseen kokoon liittyvä parametri (302), ohjataan ainakin osa ensimmäisestä mittauskohdan läpäisseestä virtauksesta toiseen mittauskohtaan (304), 25 mitataan toisessa mittauskohdassa hiukkasjakauma, . tuotetaan toisessa mittauskohdassa mitatun hiukkasjakauman ' · perusteella hiukkasten liikkuvuuteen liittyvä parametri (305), ja määritetään mainittujen liikkuvuuteen liittyvän parametrin ja aero-dynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla ainakin yhtä alku-'*· 30 peräisen virtauksen hiukkasjakauman ominaisuutta (306). 13 1 1 5074
14. Laitteisto hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi, jossa on välineet hiukkasjakauman mittaamiseksi ensimmäisessä tai toisessa mittauskohdassa (21, 41), välineet hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin tuottamiseksi 5 mitatun hiukkasjakauman perusteella (21,41), välineet hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin mittaamiseksi ensimmäisessä tai toisessa mittauskohdassa (22), ja välineet ainakin yhden alkuperäisen hiukkasjakauman ominaisuu-10 den laskemiseksi mainittujen hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin ja aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla (48).
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, jossa mainitut välineet hiukkasen liikkuvuuteen liittyvän parametrin mittaamiseksi käsittä- 15 vät liikkuvuusilmaisimen.
16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto jossa mainitut välineet hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin mittaamiseksi käsittävät sähköisen alipaineimpaktorin. I · 115074
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20011668A FI115074B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi |
| EP02753104A EP1421363A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method for measuring properties of a particle distribution |
| JP2003525269A JP2005502044A (ja) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | 粒子分布の特性の測定方法 |
| PCT/FI2002/000683 WO2003021236A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method for measuring properties of a particle distribution |
| US10/487,264 US7066037B2 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method for measuring properties of a particle distribution |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20011668 | 2001-08-20 | ||
| FI20011668A FI115074B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20011668A0 FI20011668A0 (fi) | 2001-08-20 |
| FI20011668A FI20011668A (fi) | 2003-02-21 |
| FI115074B true FI115074B (fi) | 2005-02-28 |
Family
ID=8561758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20011668A FI115074B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7066037B2 (fi) |
| EP (1) | EP1421363A1 (fi) |
| JP (1) | JP2005502044A (fi) |
| FI (1) | FI115074B (fi) |
| WO (1) | WO2003021236A1 (fi) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI113406B (fi) * | 2000-09-01 | 2004-04-15 | Dekati Oy | Laite aerosolipartikkelien kokojakauman määrittämiseksi |
| FI115075B (fi) * | 2001-08-20 | 2005-02-28 | Dekati Oy | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi |
| US7275415B2 (en) * | 2003-12-31 | 2007-10-02 | Honeywell International Inc. | Particulate-based flow sensor |
| US20090078064A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-03-26 | Abraham Oommen | Instrument for simultaneous analysis of multiple samples using multiple differential mobility analyzers |
| US20110150765A1 (en) | 2008-10-31 | 2011-06-23 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Frozen compositions and methods for piercing a substrate |
| US8551505B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-10-08 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US9060931B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-23 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for delivery of frozen particle adhesives |
| US8518031B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-08-27 | The Invention Science Fund I, Llc | Systems, devices and methods for making or administering frozen particles |
| US9056047B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-16 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for delivery of frozen particle adhesives |
| US8793075B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-29 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US8563012B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-10-22 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for administering compartmentalized frozen particles |
| US8762067B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-06-24 | The Invention Science Fund I, Llc | Methods and systems for ablation or abrasion with frozen particles and comparing tissue surface ablation or abrasion data to clinical outcome data |
| US9072688B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-07-07 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US9060926B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-23 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US8603494B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-12-10 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for administering compartmentalized frozen particles |
| US8613937B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-12-24 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for biological remodeling with frozen particle compositions |
| US8545855B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-10-01 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US9060934B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-23 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US9050317B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-09 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US8731841B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-05-20 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| US9072799B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-07-07 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US8603495B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-12-10 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for biological remodeling with frozen particle compositions |
| US9050070B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-06-09 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US8788211B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-22 | The Invention Science Fund I, Llc | Method and system for comparing tissue ablation or abrasion data to data related to administration of a frozen particle composition |
| US20100111857A1 (en) | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Boyden Edward S | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US8725420B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-05-13 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US8721583B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-05-13 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for surface abrasion with frozen particles |
| US8731840B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-05-20 | The Invention Science Fund I, Llc | Compositions and methods for therapeutic delivery with frozen particles |
| CN104285140B (zh) | 2012-05-21 | 2016-08-24 | 株式会社岛津制作所 | 粒子数测定器 |
| US9459194B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-10-04 | Cardio Metrix | Apparatuses, processes, and systems for measuring particle size distribution and concentration |
| CN106018194A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-10-12 | 深圳市青核桃科技有限公司 | 一种使用激光颗粒计数器计算颗粒质量的方法 |
| KR101854986B1 (ko) | 2016-07-28 | 2018-05-04 | 연세대학교 산학협력단 | 나노입자 분석방법 및 이의 시스템 |
| US11885729B2 (en) * | 2019-10-10 | 2024-01-30 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei Univeristy | Particle matter analysis device, analysis method and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3763428A (en) * | 1971-11-26 | 1973-10-02 | Varian Associates | Simultaneous measurement of the size distribution of aerosol particles and the number of particles of each size in a flowing gaseous medium |
| GB1575726A (en) | 1977-05-09 | 1980-09-24 | Alcan Res & Dev | Method and apparatus for particle size analysis |
| US4117715A (en) | 1977-07-05 | 1978-10-03 | Ransburg Corporation | Apparatus for measuring charge on, and density of, airborne particulates |
| NZ242499A (en) | 1992-04-24 | 1998-06-26 | Ind Res Ltd | Measuring or monitoring continuously a diameter of a flowing particulate material |
| US5296910A (en) | 1992-10-05 | 1994-03-22 | University Of Akransas | Method and apparatus for particle analysis |
| DE4410422C1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-06-01 | Ruck Bodo Priv Doz Dr Ing | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen |
| DE4429831A1 (de) | 1994-08-23 | 1995-04-27 | Schmidt Ott Andreas Prof Dr | Verfahren zur Größenklassierung von Aerosolpartikeln |
| US5596136A (en) * | 1995-07-27 | 1997-01-21 | California Institute Of Technology | Radial differential mobility analyzer |
| FR2745086B1 (fr) | 1996-02-15 | 1998-03-13 | Commissariat Energie Atomique | Selecteur de particules chargees, en fonction de leur mobilite electrique et de leur temps de relaxation |
| US5932795A (en) | 1997-01-22 | 1999-08-03 | President And Fellows Of Harvard College | Methods and apparatus for continuous ambient particulate mass monitoring |
| DE19733784C2 (de) | 1997-08-05 | 2001-08-30 | Alfred Leipertz | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Verteilung der Feststoffdichte von Einzelpartikeln in einem Partikelkollektiv |
| US5817956A (en) | 1997-12-02 | 1998-10-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for determining aerosol particle size device for determining aerosol particle size |
| US6230572B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-05-15 | Tsi Incorporated | Instrument for measuring and classifying nanometer aerosols |
| JP3086873B2 (ja) | 1998-08-04 | 2000-09-11 | 工業技術院長 | 粒径分布測定方法及び装置 |
| GB2346700B (en) | 1999-01-12 | 2001-02-14 | Cambustion Ltd | Ultra-fast,sub-micrometer particulate size detector |
| FI113406B (fi) | 2000-09-01 | 2004-04-15 | Dekati Oy | Laite aerosolipartikkelien kokojakauman määrittämiseksi |
-
2001
- 2001-08-20 FI FI20011668A patent/FI115074B/fi active IP Right Grant
-
2002
- 2002-08-20 JP JP2003525269A patent/JP2005502044A/ja active Pending
- 2002-08-20 WO PCT/FI2002/000683 patent/WO2003021236A1/en active Application Filing
- 2002-08-20 EP EP02753104A patent/EP1421363A1/en not_active Withdrawn
- 2002-08-20 US US10/487,264 patent/US7066037B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20011668A0 (fi) | 2001-08-20 |
| US20040244508A1 (en) | 2004-12-09 |
| WO2003021236A1 (en) | 2003-03-13 |
| JP2005502044A (ja) | 2005-01-20 |
| US7066037B2 (en) | 2006-06-27 |
| FI20011668A (fi) | 2003-02-21 |
| EP1421363A1 (en) | 2004-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI115074B (fi) | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi | |
| Armendariz et al. | Concentration measurement and counting efficiency for the aerodynamic particle sizer 3320 | |
| CN101981429B (zh) | 用于多维气溶胶表征的测量系统 | |
| CN100523779C (zh) | 用于检测空气中有害纳米颗粒的系统 | |
| US20060150754A1 (en) | Method and device for the measurement of the number concentration and of the average diameter of aerosol particles | |
| KR101540914B1 (ko) | 공기 흐름 내에서 전기적으로 충전된 공기중 입자들의 크기 분포를 특성화하기 위한 디바이스 | |
| JP2011511293A5 (fi) | ||
| US7100423B2 (en) | Method and apparatus for monitoring particles in a flowing gas | |
| Schriefl et al. | Design principles for sensing particle number concentration and mean particle size with unipolar diffusion charging | |
| Machida et al. | Process tomography system by electrostatic charge carried by particles | |
| Intra et al. | An electrostatic sensor for the continuous monitoring of particulate air pollution | |
| Liu et al. | Water-based condensation particle counters for environmental monitoring of ultrafine particles | |
| JP2004507757A (ja) | エアロゾル粒子の粒径分布を測定するための装置 | |
| Keskinen et al. | Electrical calibration method for cascade impactors | |
| JP2008128739A (ja) | 微小粒子の粒子数計測方法及び装置 | |
| JP4905040B2 (ja) | 粒子分級装置 | |
| FI115075B (fi) | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi | |
| CN110082111A (zh) | 一种基于电迁移的发动机损伤检测方法 | |
| US6862536B2 (en) | Measuring system and a method for measuring particle velocity and/or particle velocity distribution and/or particle size distribution | |
| Rostedt et al. | Modification of the ELPI to measure mean particle effective density in real-time | |
| JPH01267439A (ja) | エアロゾルの粒度分布測定方法及び装置 | |
| Kenny et al. | Aspiration and sampling efficiencies of the TSP and louvered particulate matter inlets | |
| Rostedt | Diffusion Charging-Based Aerosol Instrumentation: Design, Response Characterisation and Performance | |
| Kwon et al. | Particle size spectrometer using inertial classification and electrical measurement techniques for real-time monitoring of particle size distribution | |
| JP4066989B2 (ja) | エアロゾル分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115074 Country of ref document: FI |