RU2253862C1 - Способ измерения концентрации ионов - Google Patents
Способ измерения концентрации ионов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253862C1 RU2253862C1 RU2003132503/28A RU2003132503A RU2253862C1 RU 2253862 C1 RU2253862 C1 RU 2253862C1 RU 2003132503/28 A RU2003132503/28 A RU 2003132503/28A RU 2003132503 A RU2003132503 A RU 2003132503A RU 2253862 C1 RU2253862 C1 RU 2253862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion concentration
- discharge
- cycle
- charge
- key
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации аэроионов. Технический результат: повышение точности измерения путем уменьшения влияния помех. Сущность: в способ измерения концентрации ионов, заключающийся в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса напряжения, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры после первого цикла заряд - разряд, проводят второй цикл, в котором момент разряда емкости аспирационной камеры отстает от момента ее разряда в первом цикле на время, равное периоду сигнала, вносящего помеху в измерение концентрации ионов, а концентрацию ионов определяют в результате совместной обработки импульсов напряжения, возникающих при разрядах емкости аспирационной камеры в результате вычитания импульсов напряжения при первом и втором разрядах. 2 ил.
Description
Изобретение относиться к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации ионов атмосферного воздуха.
Известен способ измерения концентрации ионов в газе, при котором результат измерения определяют по току, создаваемому ионами, оседающими на собирающий электрод аспирационной камеры, высоковольтный электрод которой соединен с блоком питания камеры, а собирающий - с измерителем тока (Таммет Х.Ф. Аспирационный метод измерения спектра аэроионов // Труды по аэроионизации и электроаэрозолям: Учен. Зап. Тартус. Ун-та. - Тарту, 1967. - вып.195 - 234с.) - [1]. Недостатком этого метода является низкая точность измерения, обусловленная сильным влиянием помех различного рода и происхождения. Происходит это потому, что входное сопротивление измерителя тока очень большое и в некоторых случаях (например при измерении естественного аэроионного фона) может достигать величины 1012 Ом.
Частично устранить этот недостаток можно путем использования способа измерения концентрации ионов (А.С. №474827, Устройство для счета ионов, G 06 M 11/00, БИ №23, 1975 г.) - [2], в котором концентрацию ионов в газе определяют по амплитуде импульса, возникающего на выходе входного каскада, вход которого соединен с собирающим электродом аспирационной камеры через ключ, время разомкнутого состояния которого известно и задается устройством управления, а высоковольтный электрод камеры соединен с источником ее питания.
Недостатком вышеприведенного способа, принятого за прототип, является невысокая точность измерения, обусловленная значительным влиянием помех, (например, питающая сеть 220 В, 50 Гц) на результат измерения.
Изобретение решает задачу повышения точности измерения путем уменьшения влияния помех.
Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения концентрации ионов в газе, заключающемся в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса напряжения, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры, после первого цикла заряд - разряд проводят второй цикл, в котором момент разряда емкости аспирационной камеры отстает от момента ее разряда в первом цикле на время, равное периоду сигнала, вносящего помеху в измерение концентрации ионов, а концентрацию ионов определяют в результате совместной обработки импульсов напряжения, возникающих при разрядах емкости аспирационной камеры в результате вычитания импульсов напряжения при первом и втором разрядах.
Сущность способа измерения поясняется на фиг.1 и 2, где:
фиг.1 - Структурная схема устройства для реализации заявленного способа измерения ионов.
Здесь: 1 - аспирационная камера; 2 - источник питания; 3 - ключ; 4 - входное устройство; 5 - устройство управления; 6 – устройство обработки; 7 - устройство индикации.
Фиг.2 - Временные диаграммы работы устройства.
Здесь: а - график напряжения питающей сети; б - временная диаграмма работы ключа 3; в - временная диаграмма сигнала на выходе входного устройства 4.
ТН - время первого разомкнутого состояния ключа 3,
ТЗ - время замкнутого состояния ключа 3.
ТР - время второго разомкнутого состояния ключа 3,
t1, t3, t5, t7 - моменты замыкания ключа 3,
t2, t4, t6, t8 - моменты размыкания ключа 3.
Устройство для реализации заявленного способа содержит аспирационную камеру 1, высоковольтный электрод которой подключен к источнику питания 2, а собирающий - к ключу 3, управляемому устройством управления 5. Ключ 3 соединен со входом входного устройства 4, выход которого соединен с устройством обработки 6. С выхода устройства обработки 6 информация о концентрации аэроионов поступает на устройство индикации 7.
Устройство работает следующим образом.
При продувке исследуемого воздуха или другого газа через аспирационную камеру 1 за счет электростатического поля, созданного источником питания 2, ионы из воздуха осаждаются на электроды камеры 1. После размыкания ключа 3 устройством управления 6 на собирающем электроде камеры 1 за счет оседания ионов создается заряд, величина которого определится выражением:
где Q - величина заряда, К;
С - емкость камеры, Ф;
U - напряжение на емкости аспирационной камеры. В;
V - объемный расход воздуха через камеру, см3/с;
Тн - время первого разомкнутого состояния ключа 3, с;
е=1,6·10-19 К - заряд одного иона;
n - концентрация ионов, 1/см3.
При первом замыкании ключа 3 на выходе входного устройства 4 появляется импульс, амплитуда которого равна (коэффициент передачи входного устройства для простоты считаем равным единице):
где Свх - входная емкость входного устройства 4,
ΔUн1 - часть выходного сигнала входного устройства 4, являющаяся погрешностью и имеющая место при первом замыкании ключа 3. Она может быть обусловлена, например, наводкой от питающей сети (220 В, 50 Гц) или другой какой-то помехой.
Затем ключ 3 размыкается и через короткое время вновь замыкается. При втором замыкании ключа 3 на выходе входного устройства 4 также появляется импульс, амплитуда которого определиться выражением:
где Тр - время второго разомкнутого состояния ключа 3, с;
ΔUн2 - часть выходного сигнала входного устройства 4, являющаяся погрешностью при втором замыкании ключа 3.
Если выполнить условие Тр<<Тн и обеспечить постоянство измеряемой концентрации ионов за время между замыканиями ключа 3 (это легко осуществить, уменьшая время между моментами замыкания ключа 3), то в выражении (3) первой составляющей можно пренебречь. Тогда во втором цикле заряд-разряд результат измерения концентрации ионов будет зависеть только от помехи. То есть получаем:
При периодической помехе, сдвинув момент разряда емкости аспирационной камеры во втором цикле заряд-разряд на период помехи относительно момента ее разряда в первом цикле, получаем равенство:
Тогда в устройстве обработки 6 легко получить результат, содержащий информацию только о концентрации ионов - n простым вычитанием. В этом случае концентрация ионов определится выражение:
Если равенство помех при первом и втором замыканиях ключа не выполняется, то их влияние также можно уменьшить, но применив уже более сложный алгоритм обработки сигналов, появляющихся в результате замыканиях ключа 3. Так если отношение помех при первом и втором замыканиях ключа 3 постоянно, то в алгоритм обработки полученных при замыкании ключа 3 импульсов достаточно ввести масштабирующий коэффициент k. Выражение (6) в этом случаи запишется:
На практике наибольшее влияние на результат измерения вносит помеха, обусловленная питающей сетью (220 В, 50 Гц). Влияние данной помехи можно существенно уменьшить вышеприведенным методом. Для подавления ее с минимальными аппаратными затратами достаточно синхронизировать работу устройства управления 5 и, следовательно, моменты замыкания ключа 3 с частотой питающей сети (220 В, 50 Гц), а момент повторного замыкания ключа 3 сдвинуть относительно первого замыкания ключа 3 на величину, равную периоду частоты питающей сети (220 В, 50 Гц). В этом случаи величины погрешностей, обусловленных питающей сетью (220 В, 50 Гц), при первом и повторном замыкании ключа 3 будут практически одинаковы по значению и в выражении (7) можно принять к=1. Поэтому результат измерения, определенный по разности сигналов при первом и повторном замыканиях ключа 3 (см. фиг.2), практически не будет зависеть от этой помехи.
Claims (1)
- Способ измерения концентрации ионов, заключающийся в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса напряжения, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры, отличающийся тем, что после первого цикла заряд-разряд проводят второй цикл, в котором момент разряда емкости аспирационной камеры отстает от момента ее разряда в первом цикле на время, равное периоду сигнала, вносящего помеху в измерение концентрации ионов, а концентрацию ионов определяют в результате совместной обработки импульсов напряжения, возникающих при разрядах емкости аспирационной камеры в результате вычитания импульсов напряжения при первом и втором разрядах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132503/28A RU2253862C1 (ru) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Способ измерения концентрации ионов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132503/28A RU2253862C1 (ru) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Способ измерения концентрации ионов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2253862C1 true RU2253862C1 (ru) | 2005-06-10 |
Family
ID=35834607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003132503/28A RU2253862C1 (ru) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Способ измерения концентрации ионов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253862C1 (ru) |
-
2003
- 2003-11-05 RU RU2003132503/28A patent/RU2253862C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103308492A (zh) | 一种用于激光诱导击穿光谱的同步机 | |
CN111585244B (zh) | 漏电保护电路、集成电路、电子设备以及方法 | |
EP1834184A1 (en) | Force balanced instrument system and method for mitigating errors | |
RU2253862C1 (ru) | Способ измерения концентрации ионов | |
US3936740A (en) | Method and apparatus for automatically sampling pulses a predetermined average number of times for storage and subsequent reproduction | |
Liang et al. | Statistical modeling and signal reconstruction processing method of EMF for slurry flow measurement | |
JPS63243767A (ja) | 分極の影響を除去した導電率測定方法及び装置 | |
CN108918985A (zh) | 一种基于电声脉冲法恢复空间电荷分布的改进方法 | |
RU2614157C2 (ru) | Устройство для счета ионов | |
RU2267186C1 (ru) | Способ измерения концентрации ионов | |
RU2603970C1 (ru) | Способ измерения концентрации ионов | |
RU2676943C1 (ru) | Способ измерения концентрации ионов и устройство для его реализации | |
CN108566204A (zh) | 一种用于精确测量领域的积分周期自适应工频型双积分a/d转换器 | |
RU2671833C1 (ru) | Устройство для счета ионов | |
RU2464636C1 (ru) | Устройство для счета ионов | |
US4571541A (en) | Method for determining charged energy states of semiconductor or insulator materials by using deep level transient spectroscopy, and an apparatus for carrying out the method | |
EP2031381A1 (en) | Method and apparatus for determining moisture or density of a material | |
RU2705194C1 (ru) | Устройство для измерения концентрации ионов | |
GB2284676A (en) | Measuring the impedance of a lossy capacitor | |
EP0117259B1 (en) | A method for determining charged energy states of semiconductor or insulator materials by using deep level transient spectroscopy, and an apparatus for carrying out the method | |
RU180594U1 (ru) | Устройство для счета ионов | |
Hikita et al. | Phase dependence of partial discharge current pulse waveform and its frequency characteristics in SF/sub 6/gas | |
RU2066897C1 (ru) | Устройство для счета ионов | |
SU1104602A1 (ru) | Способ анализа ионов в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ловушки | |
CN113960144A (zh) | 一种硅纳米线fet传感器阻值的测量装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111106 |