RU1800316C - Способ определени концентрации дисперсной фазы аэрозол и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование изобретени : измерение концентрации частиц в аэродисперсных средах дл  контрол  загр знени  окружающей среды. Сущность изобретени : поток аэрозол  пропускают через зар дное устройство и направл ют на импакционно-из- мерительную подложку, представл ющую собой металлическую пластину, покрытую с одной Стороны диэлектриком. С помощью электрометрического усилител  и блока анализа измер ют переменную и составл ющую сигнала, по которым определ ют кон- центрации общей и респирательной фракции частиц. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерению концентрации частиц в аэродисперсных средах и может найти применение в различных отрасл х промышленности дл  контрол  загр знений окружающей среды, в санитарной медицине с целью определени  аспирационных доз различных аллергенов в услови х запыленных промышленных помещений .

Цель изобретени  - повышение информативности измерений концентрации фазы аэрозол .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что непрерывно зар жаемый в поле импульсного унипол рного коронного разр да аэрозольный поток направл ют на импакционно-изме- рительную диэлектрическую подложку, электрически св занную с электрометрическим усилителем, и осуществл ют измерение зар дов осевших частиц и частиц в потоке в виде посто нной и переменной составл ющих выходного сигнала электрометрического усилител  соответственно.

Согласно теории импакции на подложку , расположенную перпендикул рно оси воздушного потока, будут оседать под действием аэродинамических сил частицы, диаметр d которых больше некоторого значени , называемого границей фракционировани  do.

Значение d определ етс  геометрией сопла и подложки импактора, скоростью воздушного потока и плотностью материала частиц.

Если подложку выполнить в виде электрически изолированной пластинки (лучше всего из диэлектрических материалов), то осаждающиес  на ней зар женные частицы будут создавать на ее поверхности накапливающийс  зар д QH, величина которого зависит от концентрации частиц с d do, объемной скорости воздушного потока и времени импакции. Но одновременно с проел С

с о о

со

о

цессом накоплени  зар дов на поверхности площадки существует процесс их рассасывани , обусловленный токами утечки в диэлектрике , рекомбинантным процессом и т.д.

В результате одновременного воздей- стви  двух противоположных процессов возникаетопределенное динамическое равновесие , характеризуемое конечной величиной накопленного зар да qH, завис щего от концентрации частиц аэрозол  с d do при прочих равных услови х. Если на обратной стороне подложки установить металлическую пластинку, то в результате можно получить простой плоскостной конденсатор, у которого одной из обкладок служит зар женный по- верхностный слой осевших частиц аэрозол . В результате на металлической пластине возникает индуцированный зар д qMH, равный по величине и противоположный по знаку накопленному зар ду qH. Этот зар д qMH в свою очередь преобразуетс  в соответствующий ему уровень посто нного напр жени  при помощи электрометрического усилител .

При своем движении в воздушном потоке от сопла к подложке и далее над ее по- верхностью зар женные частицы согласно теории электростатической индукции, навод т в ней индуцированные зар ды, которые та кже воздействуют на металлическую пластину (измерительный электрод). Но так как зар дка частиц осуществл етс  в поле унипол рного импульсного коронного разр да, наведенныезар - ды также будут промодулированы по величине с частотой изменени  короны. Это приводит к по-  влению на выходе электрометрического усили- тел  переменного напр жени , размах которого будет соответствовать общему зар ду всех частиц аэрозол , наход щихс  в данный момент времени в пространстве над импакционно-из- мерительной подложкой, следовательно, будет пропорционален общей концентрации аэрозол .

Таким образом, на выходе усилител  суммарный сигнал состоит из посто нной составл ющей, характеризующей дисперс- ную фазу аэрозол  с и переменной составл ющей, пропорциональной общей концентрации частиц. Если конструктивно установить значение do , равное, например, верхней границе аспирационного диапазо- на, то путем несложной обработки обеих составл ющих выходного сигнала можно получить информацию об аспирационной фракции и ее соотношении с общей концентрацией полидисперсного аэрозол .

На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ определени  дисперсной фазы аэрозол .

В корпусе 1 последовательно по потоку установлены входное сопло 2, воздушный

фильтр 3, анод 4 зар дной камеры, игольчатый электрод 5, сопло 6 импактора, импакци- онна  подложка 7, измерительный электрод 8, электрометрический усилитель 9, блок 10 анализа сигналов. Дл  питани  зар дной камеры используетс  высоковольтный источник 11 импульсного унипол рного напр жени . Отвод воздуха из устройства осуществл етс  через выходной штуцер 12 при помощи вакуум-насоса .

При включении устройства поток аэрозольных частиц проходит через входное сопло 2 в зар дную камеру, где в зоне импульсного коронного разр да, создаваемого между анодами 4 и игольчатым электродом 5, происходит дрейфова  зар дка частиц в период горени  короны (фиг.2а, Do - пороговое напр жение зажигани  короны ). Часть внешнего воздуха, засасываемого через фильтр 3, создает рубашку чистого воздуха вокруг аэрозольной струи на выходе сопла 2. Создание рубашки позвол ет, с одной стороны, осуществить разбавление концентрации аэрозол  до основного диапазона измерени , а во-вторых, значительно уменьшить осаждение частиц аэрозол  на стенках анода под действием электрического пол  короны и ионного ветра. Из зар дной камеры аэрозольный поток, про- модулированный по величине зар да, поступает через сопло б в измерительную камеру, в которой расположена импакцион- на  площадка 7 перпендикул рно оси воздушного потока. Принцип работы площадки описан выше.

Наводимые на измерительном электроде 8 зар ды преобразуютс  в потенциальный сигнал при помощи усилител  9. Блок 10 анализа осуществл ет разделение посто нной и переменной составл ющих сигнала и их измерение и обработку с целью определени  концентраций дисперсной фазы аэрозол  и его заданной фракции.

На фиг.2 представлены графики временных зависимостей сигналов: 2а - импульсное напр жение питани  зар дной камеры; 26 - выходной сигнал усилител  9, где U- - посто нна  составл юща  сигнала, характеризующа  фракцию аэрозол  с размером частиц , a переменна  составл юща , пропорциональна  общей концентрации частиц аэрозол .

Claims (2)

1. Способ определени  концентрации дисперсной фазы аэрозол , включающий зар дку частиц аэрозол  в поле импульсного унипол рного коронного разр да и измерение зар да частиц электрометрическим усилителем и определение концентрации частиц, отличающийс  тем, что, с

целью повышени  информативности измерений , поток зар женных аэрозольных частиц направл ют на импакционно-измерительную диэлектрическую подложку, электрически св занную с электрометрическим усилителем , и осуществл ют измерение зар дов осевших частиц, и частиц в потоке в виде посто нной и переменной составл ющих выходного сигнала электрометрического усилител  соответственно.

2. Устройство дл  определени  концентрации дисперсной фазы аэрозол , содержащее последовательно по ходу потока входное сопло, анод, коронирующий электрод, соединенные с высоковольтным источником импульсного унипол рного напр жени 

0

5

вакуум-насос, электрометрический усилитель , соединенный сустройством дл  анализа сигналов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  информативности измерений концентрации дисперсной фазы аэрозол , после коронирующего электрода по ходу потока установлены ускор ющее сопло и импакционно-измерительна  подложка , представл юща  собой металлическую пластину, покрытую со стороны набегающего потока слоем диэлектрика и электрически св занную через электрометрический усилитель с устройством анализа сигнала, которое включает в себ  блок разделени  посто нной и переменной составл ющих сигнала.

Фиг.1

а. .

г/ о.

Фиг, 2