Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в электронной технологии и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет адиативной стабилизации скорости движения аэрозоля. Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля дополнительно содержит N элементов выборки-хранения, входы его объединены и соединены с выходом синхронного детектора. Дополнительные управляющие входы синхронного детектора подключены к управляющим входам элементов выборки-хранения, входы его соединены с входами коммутатора, первый и второй выходы коммутатора подключены к первому и второму входам блока деления, выходы которого соединены с входом блока отключения и первым входом компаратора. Второй вход компаратора подключен к входу источника опорного напряжения. Выход компаратора соединен с входом распределения импульсов и с управляющим входом блока отключения, выход которого подключен к объединенным входам функциональных преобразователей, N входов распределения импульсов соединены с управляющими входами коммутатора и функциональных преобразователей. Их выходы подключены к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания скорости, а выход элемента сравнения через усилитель мощности соединен с управляющим входом побудителя расхода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 01 () 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мере.

I ности.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (21) 4345044/31-25 (22) 18.12.87 (46) 30.07.89. Бюл. )1 28 (71) Московский институт электронной техники (72) В.И.Осокин, С.М.Афонин, В.И.Демкин и В,Н.Ушмодин (53,) 543.275.3(088.8) (56) Манойлов В.Е ° и др. Приборы контроля окружающей среды, М.: ATOMиздат, 1980, с. 107-108.

Евдокимов В,И. и др. Измерительный тракт высокочувствительного электроиндукционного пылемера, В кн.: Приборные автоматические системы и их элементы. Труды ЛИАП, Л.:

1975, с. 130-134. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в электронной технологии и других отраслях промьппленности. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет адаптивной стабилизации скорости движения аэрозоля. Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля дополнительно содержит и элементов выборки-хранения, входы

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля уровня запыпенности и может быть использовано в электронной технологии и других отраслях промышленего объединены и соединены с выходом синхронного детектора. Дополнительные управляющие входь1 синхронного детектора подключены к управляющим входам элементов выборки-хранения, выходы его соединены с входами коммутатора, первый и второй выходы коммутатора подключены к первому и, второму входам блока деления, выходы которого соединены с входом блока отключения и первым входом компаратора. Второй вход компаратора подключен к входу источника опорного напряжения. Выход компаратора соединен с входом распределения импульсов и с управляющим входом бланка отключения, выход которого подключен к объединенным входам функциональных преобразователей, п входов распределения импульсов соединены с управляющими входами коммутатора и функциональных преобразователей. Их выходы подключены к входу интегратора, вы-.. ход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания скорости, а выход элемента сравнения через усилитель мощности соединен с управляющим )ходом побудителя расхода. 2 ил.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет адаптивной стабилизации скорости движения аэрозоля в измерительной ка1497510

5О

На фиг. 1 приведена функциональная схема коммутатора; на фиг. 2 принципиальная схема коммутатора, Устройство содержит последовательно установленные по ходу движения аэрозоля в цилиндрическом газоходе 1 зарядную камеру 2 типа иглацилиндр и измерительную камеру 3 индукционного типа. Цилиндр 4 заряд- 0 ной камеры 2 подключен к выходу им пульсного источника 5, а второй электрод — игла 6 заземлен. Измерительная камера 3 подключена к входу избирательного усилителя 7. Выход усилителя 7 соединен с синхронным детектором 8, состоящим из резистора 9, подключенного к общей точке соединения обкладок одинаковых конденсаторов !0-12 и ключей 13-15, коммутируюцих вторые обкладки конденсаторов 10-12 к общему проводу устройства. Общая точка соединения обкладок конденсаторов 10"12 соеди,нена с входом детектора 16 и объеди25 ненными входами элементов 17-19 выборки-хранения. Выход детектора 16 подключен к входу индикатора 20. Генератор 21 импульсов подключен к входу кольцевого сдвигового регистра 22, выходы которого соединень, с управляющими входами ключей 13-15 и . с управляющими входами элементов 1719 выборки-хранения. Управляюций вход ключа 15 соединен с входом им- 35 пульсного источника 5 питания, Выходы элементов 17-19 выборки-хранения соединены с входами коммутатора 23, два выхада которого подключены к пер— вому и второму входам блока 24,целе. ния. Выход блока 24 деления соединен с первым входом компаратора 25 и входом блока 26 отключения, Второй вход компаратора 25 подключен к выходу источника 27 опорного напря>хе- 45 ния. Выход компаратора 25 соединен с управляющим входом блока 26 отключения и входом распределителя ?8 импульсов. Выход блока 26 отключения соединен с объединенными входами функциональных преобразователей 2931, Выходы распределителя 28 импульсов соединены с управляющими входами коммутатора 23 и входами управления включения функциональных преобразо- 55 вателей 29-31. Объединенные выходы функциональных преобразователей 2931 подключены к входу интегратора 32. выход которого соединен с первым входом элемента 33 сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока 34 задания скорости, а выход— к входу усилителя 35 мощности. Вы— ход усилителя 35 мощности подключен к входу побудителя 35 расхода, выполненного, например, в виде электродвигателя с крыльчаткой на валу.

Число конденсаторов 10-12„ а также число элементов 17-19 выборкихранения для простоты рассмотрения ограничено тремя, однако при необходимости может быть увеличено. В этом случае коммутатор 23 имеет три 1fHформационных, три управляющих входа и два выхода, а распределитель 28 импульсов — три выхода.

Коммутатор 23 содержит, например, шесть идентичных аналоговых ключей

37-42. Входы ключей 37 и 38 соединены с выходом элемента 17 выборкихранения, входы ключей 39 и 40 соединены с выходом элемента 18 выборки-хранения, а входы ключей 41 и 42с выходом элемента 19 выборки-хранейия, Выходы ключей 37-39 объединены и подключены к первому входу блока 24 деления, а объединенные выходы ключей 40-42 подключены к второму входу блока 24 управления. Управляющие входы ключей 37 и 41, 38 и 40, 39 и 42 попарно объединены и подключены соо гветственно к первому,- второму и третьему выходам распределителя 28 импульсов.

Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля работает следующим образом.

Поток аэрозоля с постоянной скоростью пропускается через газоход l.

В зарядной камере 2 во время импульса коронного разряда образуется поток униполярных ионов. Частицы аэрозоля, пересекающие этот поток унипо- лярных ионов, приобретают заряд, величина которого зависит от параметров потока ионов и размеров частицы.

Поскольку питание на зарядную камеру подается импульсно, то образуются пачки заряженных частиц, чередующиеся с пачками незаряженных частиц.

Плотность объемного заряда в пачке заряженных частиц пропорциональна концентрации частиц, а также зависит от их среднего размера. В потоке аэрозоля после зарядной камеры 2 ° обра" зуется периодическая последователь5 149 ность пачек заряженных частиц. Каждая пачка заряженных частиц наводит на измерительной камере 3 заряд, величина которого пропорциональна заряду пачки. На выходе усилителя 7 наведенный заряд преобразуется в напряжение, частота изменения которого определяется частотой следования пачек и соответственно частотой зажигания коронного разряда. Усиленная по амплитуде первая гармоника напряжения совместно с шумовой составляющей с выхода усилителя 7 поступает на вход синхронного детектора 8, где она через резистор 9 поступает на общую точку соединения обкладок кон— денсаторов 10-12. Вторые обкладки конденсаторов 10-12 периодически синхронно с частотой импульсов, запускающих импульсный источник 5, замыкаются ключами 13-15 на общий провод устройства.. Постоянная времени заряда конденсаторов 10-12 задается сопротивлением резистора 9. Она определяет время усреднения полезного сигнала. Величина заряда каждого из конденсаторов определяется амплитудой полезного сигнала, постоянной интегрирования и фазовым сдвигом относительно импульсов, запускающi х импульсный источник питания. Фазовый сдвиг определяется временем переноса заряженных частиц от камеры коронного разряда до измерительной камеры.

При постоянной скорости потока аэрозоля фазовый сдвиг будет оставаться постоянным. Следовательно, амплитуда напряжения, до которой зарядитея каж— дый конденсатор, изменяется при колебании скорости потока. Сигнал с выхода синхронного детектора 8 поступает на вход детектора 16, на выходе которого образуется напряжение пос— тоянного тока, пропорциональное кон— центрацин аэрозоля, измеряемое индикатором 20. Импульсы с одного из выходов распределителя 28 импульсов поступают на вход импульсного источника 5. Одновременно с поступлением импульса на выходе источников 5 появляется напря>кение, превышающее порог зажигания коронного разряда в зарядной камере 2, и начинает формироваться пачка заряженных частиц.

Таким образом, пачка заряженных частиц всегца начинает формироваться одновременно с подачей управляющего напря>кения на один из ключей. Одно—

10

20 рой входы блока 24 деления. Выходной

55 временно с размыканием этого ключа прекращается формирование пачки за- ряженных частиц. Следовательно, фаза включения каждого из конденсаторов

10-12 относительно фазы полезного сигнала будет изменяться при колебании скорости потока аэрозоля. На выходах элементов 17-19 выборки-хранения при синхронной работе их управляющих входов и ключей 13 — 19 формируются сигналы, соответствующие уровням напряжений на конденсаторах

10-12. В исходном состоянии коммутатор 23 под действием управляюцего сигнала с первого выхода распредели— теля 28 импульсов коммутнрует выходы элементов 17 и )9 выборки-хранения через ключи 37 — 41 на первый и втосигнал блока 24 деления, соответствующий отношению уровней напряжений на конденсаторах 10 и 12 через блок

26 отключения поступает на объединенные входы функциональных преобразователей 29-31. Сигналом с первого выхода распределителя 28 импульсов включен функциональный преобразователь 29, на выходе которого формируется сигнал, соответствуюций уровню скорости, определяемому отношением уровней напряжений на конденсаторах

10 и 12. При изменении скорости потока аэрозоля может установиться такой фазовый сдвиг, что напряжение на конденсаторе 12 уменьшится до нуля, В этом случае выходной сигнал блока

17 деления возрастаеT и выйдет за пределы нормированного диапазона.

При этом сработает компаратор 25, выходной сигнал которого запретит прохождение через блок 26 отключения сигнала с блока 24 деления на входы функциональных преобразователей 2931 и одновременно переведет распределитель 28 импульсов в следующее состояние, при котором сигнал с его второго выхода откроет ключи 38 и 40 коммутатора 23 (фиг. 2) и включит функциона>..ьный преобразователь 30.

В результате этого к первому и второму входам блока 24 деления подклю-. чаются выходы элементов 17 и 18 выборки-хранения и вычисляется отношение уровней напряжений на конденсаторах 10 и 11. Компаратор 25 переходит в исходное состояние, блок 26 отключения разрешает прохождение сигнала с выхо> а блока 24 деления на

l 975I0 входы функциональных преобразователей 29-31 В дальнейшем при измене-! нии скорости потока аэрозоля коммутатор 23 переключает для вычисления отношения уровней напряжений выходы следующей пары элементов 18 и 19 выборки-хранения и включается функциональный преобразователь 31, Таким образом, с выходов функциональных lð преобразователей 29-31 сигнал, соответствующий изменению скорости потока аэрозоля, поступает на первый вход элемента 33 сравнения, на второй вход которого с блока ЗАэ задания скорости поступает сигнал, соответству|ощий заданной скорости потока аэрозоля через измерительную камеру 3.

11а выходе элемента 33 сравнения формируется сигнал отклонения скорости прокачки аэрозоля от заданной. Этот сигнал воздействует через усилитель

35 мощности на электродвигатель 36 побудителя расхода таким образом, что скорость .вращения электродвигателя 25 изменяется в направлении компенсации

1 возникшего измерения скорости потока аэрозоля, Интегратор 32, имея постоянную 3О времени большую, чем время переключения блока 2б отключения, коммутатор

23 и функциональных преобразователей

29-31, предотвращает скачкообразнь|е изменения сигнала на первом входе элемента 33 сравнения.

Ф о р и у л а и з о б р е т ения

Устройство для измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, со держащее последовательно установленные по ходу движения аэрозоля зарядную камеру, подключенную к выходу импульсного источника питания, измерительную камеру, выход которой через избирательный усилитель подключен к входу с 3Hхронного детектора, выход которого через детектор соединен с входом индикатора, а управляющий вы::од подключен к управляющему входу импульсного источника питания, а также побудитель расхода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет адаптивной стабилизации скорости движения аэрозоля в измерительной камере, устройство дополнительно содержит и элементов выборки-хранения (где и — число звеньев в синхронном детекторе), коммутатор, блок деления, блок отключения, компаратор, распределитель импульсов., n функциональных преобразователей, интегратор, элемент сравнения, усилитель мощности, источник опорного напряжения, блок задания скорости, причем входы элементов выборки-хранения объединены и соединены с выходом синхронного детектора, дополнительные управляющие выходы которого подключены к управляющим вхбдам элемен— тов выборки-хранения, выходы элементов выборки-хранения соединены с входами коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам блока деления, выход блока деления соединен с входом блока отключения и первым входом компаратора, второй вход ко— торого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход компаратора соединен с входом распределения импульсов и с управляющим входом блока отключения, выход которого подключен к объединенным входам функциональных преобразователей, и выходов распределения импульсов соединены с управляющими входами коммутатора и функциональных преобразова— телей, выходы которых объединены и подключены к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания скорости, а выход элемента сравнения через усилитель мощности соединен с управляющим входом побу— дителя расхода, 1497510

Помол

Фие.1

0m pucnpzoenumens ципумсс826

Фие. 2

Корректор Т. Малец.

Редактор Ю. Середа

Заказ 4436/44

Подписное

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель О.Громов

Те х р ед М, Дидык

80/ф бсчга

eus М

Р,Оапублага ния Dr