FI115074B - Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi - Google Patents

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