SU1619140A1

SU1619140A1 - Device for measuring dispersed composition of aerosols

Info

Publication number: SU1619140A1
Application number: SU874279261A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Георгиевич Попов; Глеб Вадимович Иванов; Валентин Васильевич Румянцев; Елена Васильевна Дерипаско
Original assignee: Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1991-01-07

Abstract

Изобретение относитс к дисперсному анализу и может быть использовано дл контрол загр знени механическими примес ми технологических газов и воздушной среды, при анализе дисперсного состава пылей и порошков, в медицине - дл контрол дисперсного состава вакцинных аэрозолей . Цель изобретени - повышение точности измерени дисперсного состава нестабильных по концентрации аэрозолей. В устройстве поток аэрозол пропускает чеИзобретение относитс к дисперсному анализу, а именно к измерению размеров частиц и их концентраций, и может быть использовано дл контрол загр знени механическими примес ми технологических газов и воздушной среды, при анализе дисперсного состава пылей и порошков, в медицине - дл контрол дисперсного состава пылей и порошков, вакцинных аэрозолей, в ионометрии - дл контрол спектрального состава ионов. рез последовательную систему электродов, где происход т зар дка частиц аэрозол , измерение общего зар да, переносимого потоком аэрозол , пропорционального концентрации частиц аэрозол , отклонение и осаждение зар женных частиц в электрическом поле и измерение зар да частиц аэрозол после осаждени . По этому зар ду суд т о дисперсном составе аэрозол в случае неизменной его концентрации в процессе измерени . При изменении концентрации в процессе измерени измен етс общий зар д, что регистрируетс и запоминаетс на врем транспортировани аэрозол до электрода, с помощью которого измер ют дисперсный состав аэрозол . Дл компенсации погрешности измерений, вызванной изменением концентрации аэрозол на входе устройства, в устройстве использован регулируемый усилитель, коэффициент передачи которого определ етс величиной общего зар да частиц аэрозол . Увеличение общего зар да аэрозол приводит к уменьшению коэффициента передачи регулируемого усилител . 1 ил. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени дисперсного состава нестабильных по концентрации аэрозолей. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит наружный электрод 1 коронного разр да, внутренний электрод i коронного разр да, измерительную камеру 3, наружный электрод 4 осаждени зар женных частиц, внутренний электрод 5 осаждени зар женных частиц, измерительный электрод 6, первый электрометр 7, сл С о ю iThe invention relates to dispersion analysis and can be used to control the contamination of mechanical gases and air with mechanical impurities, in analyzing the dispersion composition of dusts and powders, and in medicine to control the dispersion composition of vaccine aerosols. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the dispersion composition of unstable aerosol concentration. In the device, the aerosol flow passes the invention. It relates to the dispersion analysis, namely to the measurement of particle sizes and their concentrations, and can be used to monitor the contamination of mechanical gases and air environment with mechanical impurities, in the analysis of the dispersed composition of dusts and powders, in medicine - for monitoring the dispersion composition of dusts and powders, vaccine aerosols, in ionometry - to control the spectral composition of ions. a sequential electrode system where aerosol particles are charged, measurement of the total charge carried by the aerosol stream, proportional to the concentration of aerosol particles, deflection and deposition of charged particles in an electric field, and measurement of the charge of aerosol particles after deposition. On this charge, the dispersion composition of the aerosol is judged in the case of its constant concentration during the measurement process. When the concentration changes during the measurement, the total charge changes, which is recorded and stored for the time of transport of the aerosol to the electrode, with which the dispersed composition of the aerosol is measured. To compensate for measurement errors caused by a change in the aerosol concentration at the device inlet, the device uses an adjustable amplifier, the transmission coefficient of which is determined by the total charge of the aerosol particles. An increase in the total charge of the aerosol results in a decrease in the gain of the adjustable amplifier. 1 il. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the dispersed composition unstable in the concentration of aerosols. The drawing shows a block diagram of the proposed device. The device comprises an outer corona discharge electrode 1, an inner corona discharge electrode i, a measuring chamber 3, an outer electrode 4 for deposition of charged particles, an inner electrode 5 for deposition of charged particles, a measuring electrode 6, the first electrometer 7, C o o i

Description

регулируемый усилитель 8, блок 9 дифференцировани , сумматор 10, регистратор 11, генератор 12 экспоненциального напр жени , второй электрометр 13, линию 14 задержки.adjustable amplifier 8, differentiation unit 9, adder 10, recorder 11, exponential voltage generator 12, second electrometer 13, delay line 14.

Измерительный электрод б подключен к первому электрометру 7, выход которого соединен с сигнальным входом регулируемого усилител 8, выход которого соединен с входом блока 9 дифференцировани и первым входом сумматора 10, а выход блока 9 дифференцировани соединен с вторым входом сумматора 10, выход которого соединен с первым входом регистратора 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 12 экспоненциального напр жени и наружным электродом 4 осаждени зар женных частиц, при этом внутренние электроды 2 и 5 коронного разр да и осаждени зар женных частиц соответственно заземлены, а измерительна камера 3 подключена к последовательно соединенным второму электрометру 13 и линии 14 задержки , выход которой подключен к управл ющему входу регулируемого усилител 8, The measuring electrode b is connected to the first electrometer 7, the output of which is connected to the signal input of the adjustable amplifier 8, the output of which is connected to the input of the differentiation unit 9 and the first input of the adder 10, and the output of the differentiation unit 9 is connected to the second input of the adder 10, the output of which is connected to the first the input of the recorder 11, the second input of which is connected to the output of the generator 12 of the exponential voltage and the outer electrode 4 deposition of charged particles, while the internal electrodes 2 and 5 of the corona discharge and deposition tim charged particles respectively grounded, and the measuring chamber 3 is connected to a series connected second electrometer 13 and the delay line 14, whose output is connected to the control input of the adjustable amplifier 8,

Наружный электрод 1 коронного разр да , измерительна камера 3, наружный электрод 4 осаждени зар женных частиц выполнены в виде цилиндра из провод щего материала, измерительный электрод 6 может быть выполнен аналогично либо в виде пластины из провод щего материала. Внутренние электроды 2 коронного разр да и внутренний электрод 5 осаждени зар женных частиц выполнены в виде провода. Первый 7 и второй 13 электрометры собраны на электрометре У5-9, блок 9 дифференцировани состоит из операционного усилител 140ЦД8Б с емкостью на входе и сопротивлением в цепи обратной св зи уси- лител , имеющего коэффициент усилени т, регулируемый усилитель 8 представл ет собой усилитель на микросхеме 140УД8Б с регулируемым сопротивлением в цепи обратной св зи. Генератор 12 экспоненциаль- ного напр жени представл ет собой высоковольтную емкость с блоком питани . При разр де емкости формируетс напр жение экспоненциальной формы. Лини 14 задержки выполнена на магнитофоне в кольцевой регулируемой по скорости прот жкой ленты. Регистратор 11 представл ет собой двухканальный самописец или двух- лучевой осциллограф.The outer corona discharge electrode 1, the measuring chamber 3, the outer electrode 4 of the deposition of charged particles are made in the form of a cylinder of conductive material, the measuring electrode 6 can be made similarly or in the form of a plate of conductive material. The internal corona discharge electrodes 2 and the internal electrode 5 for deposition of charged particles are made in the form of a wire. The first 7 and second 13 electrometers are assembled at the U5-9 electrometer, the differentiation unit 9 consists of an 140CD8B operational amplifier with an input capacitance and resistance in the feedback circuit of the amplifier having a gain τ, the adjustable amplifier 8 is an amplifier on a microcircuit 140UD8B with adjustable resistance in the feedback circuit. An exponential voltage generator 12 is a high-voltage capacitance with a power supply. When the capacitance is discharged, an exponential form voltage is formed. Line 14 of the delay is made on a tape recorder in an annular speed-adjustable pull tape. The recorder 11 is a two-channel recorder or a two-beam oscilloscope.

Устройство работает следующим обра- зом.The device works as follows.

Поток аэрозол пропускаетс через систему электродов по всему ее поперечному сечению с посто нной скоростью. В пространстве электродов 1 и 2 коронного A stream of aerosol is passed through the electrode system throughout its cross-section at a constant rate. In the space of electrodes 1 and 2 corona

р да осуществл етс коронный разр д. Частицы аэрозол , проход между этими электродами, приобретают зар д, пропорциональный их размеру. С помощью измерительной камеры 3 измер етс полный зар д, переносимый потоком частиц аэрозол . Этот зар д, пропорциональный общей концентрации аэрозол , измер етс с помощью второго электрометра 13. Далее зар женные частицы аэрозол попадают в пространство между наружным и внутренним электродами 4 и 5 осаждени зар женных частиц. К наружному электроду 4 осаждени зар женных частиц прикладываетс напр жение экспоненциальной формы . Все зар женные частицы, диаметры которых превышают значение е7пред., определ емой напр женностью электрического пол между наружным и внутренним электродами 4 и 5 осаждени зар женных частиц, осаждаютс на одном из этих электродов. Частицы, оставшиес в потоке, попадают на измерительный электрод 6 и их зар д регистрируетс первым электрометром 7, который преобразует зар д в напр жение, пропорциональное зар ду, которое дифференцируетс по времени в блоке 9 дифференцировани и усиливаетс в т раз. Сигнал на выходе сумматора 10 пропорционален сумме зар дов Q и q, а следовательно, пропорционален количеству частиц, имеющих диаметры меньше (7Пред. . Этот сигнал непрерывно регистрируетс регистратором 11. Одновременно на второй вход регистратора 11 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению напр жени генератора 12 экспоненциального напр жени , что дает возможность поставить в соответствие каждому значению этого напр жени и, следовательно, каждому значению размера частиц величину их концентрации . При изменении концентрации аэрозол на входе устройства измен етс сигнал, регистрируемый с помощью второго электрометра 13, преобразующего зар д, поступающий с измерительной камеры 3, в напр жение, пропорциональное зар ду. Этот сигнал подаетс через линию 14 задержки , котора позвол ет учитывать транспортное запаздывание, т.е. врем , за которое частицы аэрозол проход т путь между измерительной камерой 3 и измерительным электродом 6 на управл ющий вход регулируемого усилител 8, измен его коэффициент передачи в зависимости от концентрации аэрозол на входе устройства , тем самь м нормиру напр жение, поступающее с выхола первого электрометра 7, относительно общей концентрации аэрозол .the corona discharge is effected. The aerosol particles, the passage between these electrodes, acquire a charge proportional to their size. The measuring chamber 3 measures the total charge carried by the aerosol particle stream. This charge, proportional to the total aerosol concentration, is measured by the second electrometer 13. Next, the charged aerosol particles fall into the space between the outer and inner electrodes 4 and 5 of the deposited particles. A voltage of exponential form is applied to the outer electrode 4 in the deposition of charged particles. All charged particles, the diameters of which exceed the value of e <b> 7, determined by the strength of the electric field between the outer and inner electrodes 4 and 5 of the deposition of charged particles, are deposited on one of these electrodes. Particles remaining in the flow fall on the measuring electrode 6 and their charge is recorded by the first electrometer 7, which converts the charge into a voltage proportional to the charge, which is differentiated by time in the differentiation unit 9 and amplified by a factor of t. The signal at the output of the adder 10 is proportional to the sum of the charges Q and q, and therefore proportional to the number of particles having diameters less (7 W. This signal is continuously recorded by the recorder 11. At the same time, the second input of the recorder 11 receives a signal proportional to the current value of the generator voltage 12 exponential stress, which makes it possible to put in correspondence to each value of this voltage and, therefore, to each value of the particle size, the magnitude of their concentration. and the aerosol at the input of the device changes the signal recorded by the second electrometer 13, which converts the charge from the measuring chamber 3, to a voltage proportional to the charge. This signal is fed through the delay line 14, which allows to take into account the transport delay, t There is a time for which the aerosol particles travel between the measuring chamber 3 and the measuring electrode 6 to the control input of the adjustable amplifier 8, changing its transmission coefficient depending on the concentration of the aerosol at the input roystva, the sam m normalizing voltage supplied from the first emasculate electrometer 7, relative to the total concentration of aerosol.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить точность измерени дисперсного состава нестабильных по концентрации аэрозолей за счет посто нного отслеживани и учета этой нестабильно- сти во врем измерени по сравнению с известным.Thus, the proposed device makes it possible to increase the accuracy of measuring the dispersed composition of an unstable aerosol concentration by constantly monitoring and taking into account this instability during the measurement as compared to the known one.

Claims

Apparatus of the Invention A device for measuring the dispersion composition of aerosols containing successively installed corona discharge electrodes, deposition electrodes of charged particles, a measuring electrode, a first electrometer connected to a measuring electrode, and the internal corona discharge and deposition electrodes of charged particles are grounded, and the output the differentiation unit is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the first input of the recorder, the second input of which is connected to the output of exponential voltage and with an external electrode deposition of charged particles, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the dispersion composition unstable by the concentration of aerosols, a second electrometer, a delay line, an adjustable amplifier and a measuring chamber installed between the corona electrodes are additionally introduced into it discharge electrodes and deposition of charged particles, with the measuring chamber connected to the serially connected second electrometer and the delay line, the output of which It is connected to the control input of an adjustable amplifier, the signal input of which is connected to the output of the first electrometer, and the output to the input of the differentiation unit and the second input of the adder.

Aerosol stream