Устройство для измерения конценрации дисперсной фазы аэрозоля

 

Изобретение относится к технике измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля и может быть использовано , например, для определения класса чистоты производственных помещений . Целью изобретения является повышение достоверности измерения класса чистоты помещения за счет усреднения результатов измерений по объему. Сущность изобретения заключается D следующем. Через установленные в различных местах производственного помещения N зарядных и измерительных камер прокачивается поток аэрозоля. В каждый момент времени сигналами с выхода блока формирования управлякгцих сигналов к входу синхронного детектора подключен только один измерительный канал, состоящий из зарядной и измерительной камер, избирательного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и аналогового ключа. В конце времени работы канала сигналом с соответствующего выхода блока формирования сигналов выборки результат измерения фиксируется в одном из регистров блока фиксации уровня запыленности и, поступая на первый вход индикатора, индицируется в виде элемента матрицы на индикаторе (дисплее) в месте, определяемом сигналами на его адресных входах. После полного цикла измерения сигналы с выходов блоков фиксации уровня запыленности суммируются , усредняются и выводятся на второй вход индикатора в виде усредненного уровня запыленности помещения , а значение коэффициента, поступающего на установочный вход индикатора , определяет класс чистоты. 2 ил. (Л 05 СП 00 о оэ САЭ

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) И> (5))5 Ь 01 N 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4718789/25 (22) 12.07.89 (46) 23 .06 .9 1. Бюл . Р 23 (71) Иосковский институт электронной техники (72) В.И.Осокин, С Л.Афонин и В.И.Демкин (53) 539. 21 5.4 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 479994, кп. С 01 N 15/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 1260758, кл . С 01 N 15/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПВРСНОЙ ФАЗЕ АЭРОЗОЛЯ (57) Изобретение относится к технике измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля и может быть использовано, например, для определения кпасса чистоты производственных помещений. Целью изобретения является повышение достоверности измерения класса чистоты помещения за счет усреднения результатов измерений по объему. Сущность изобретения заключается в следующем. Через установленные в различных местах производственного помещения N зарядных и измеИзобретение относится к технике измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля и может быть использовано, например, дпя определения класса чистоты производственного помещения, в частности, в составе информационно-измерительных систем контроля уровня запыленности воздуха рительных камер прокачивается поток аэрозоля. В каждый момент времени сигналами с выхода блока формирования управляющих сиг нал ов к входу синхронного детектора подключен только один измерительный канал, состоящий из зарядной и измерительной камер, избирательного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и аналогового ключа. В конце времени работы канала сигналом с соответствующего выхода блока формирования сигналов выборки результат измерения фиксируется в одном из регистров блока фиксации уровня эапыпенности и, поступая на первый вход индикатора, индицируется в виде элемента матрицы на индикаторе (дисплее) в месте, определяемом сигналами на его адресных входах. После полного цикла измерения сигналы с выходов блоков фиксации уровня запнпенности суммируются, усредняются и выводятся на второй вход индикатора в виде усредненного уровня запыленности помещения, а значение коэффициента, поступающего на установочный вход индикатора, определяет класс чистоты. 2 ил. и технологических сред в чистых помещениях.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения класса чистоты помещения.

Па фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения кон16 58033 центрации лисперсной фазы аэрозоля; на тамг.2 — временные эпюры сигналов. устройство содержит N каналов,каждый из которых содержит последователь5 но установленные по ходу движения аэрозоля в цилиндрическом газоходе

1 -1м зарядную камеру 2 -2 типа иг-! ла- а линдр и измерительную камеру

3, -3 1 индукционного THTlB, Цилиндр f 0

4 -4N зарядной камеры 2 -214 подключен

1 к выходу управляемого высоковольтного импульсного источника питания 5, а второй электрод-игла 6„-6 1 заземлен, Каждая и змерител ьная камера 3 -3 ц подключена к входу соответствующих избирательных усилителей 7 -7 с регулируемыми коэффициентами усиления.

Выход каждого из усилителей 7< -7 соединен с информационным входом аналоговых ключей 8 -Я, выходы которых объединены и соединены с синхронным детектором 9, состоящим из резистора 10, подключенного к общей точке соединения обкладок одинаковык KQHденсаторов 11-13 и ключей 14-16, коммутируюаих вторые обкладки конденсаторов 11-13 к общему проводу устройства. Общая точка соединения обкла( док конденсаторов 11-13 являющаяся

30 выходом синхронного детектора, соединена с последовательно включенными

1, амплитудными детектором 17, аналого цифровым преобразователем 18 и преобразователем кода 19. Выход аналого-пифрового преобразователя 18 соеди-35

;нен с информационным входом блока 20 фиксации уровня запыленности и первым входом индикатора 21. Выход преобразователя кода 19 соединен с установочным входом индикатора 21 и уп40 равляю.;ими входами усилителей 7< -71 .

Блок 20 фиксации уровня запыленности содержит И регистров 22 -22 ° Выходы блока 20 фиксации уровня запыленности объединяются арифметическим суммато45 ром 23. !

Выход сумматора 23 через нормирующий элемент 24, выполненный, например, в виде д т я а И, соединен с 50 вторым входом индикатора 21. Генератор импульсов 25 подключен к входу кольце:.ого сдвигового регистра 26,вы::оды которого соединены с управлякщими входами ключей 14-16. Управляющий выход синхронного детектора 9, подключенный к управляющему входу клю" ча 14, соединен с входом делителя частоты 27. Выход делителя частоты 27 соединен с блоком 28 формирования управляющих сигналов, N выходов которого соединены соответственно с уп-,,авляющими входами аналоговых к,пючей

81-8 и первыми входами блока 29 формирования сигналов выборки, вторые входи которого объединены и соединены с выходом делителя частоты 27.

Блок 28 формирования управляющих сигнапов может быть выполнен, например, в виде счетчика импульсов, 30, соединенного с дешифратором 31. При этом счетчик импульсов 30 реализован на элементах, срабатывающих по срезу входных сигналов, например IK-триггера 1(155TB1, а блок 29 формирования сигналов выборки содержит N логических элементов 2И 32 -321 .

Обработка информации может осуществляться с использованием микропроцессорных комплектов. В частности, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразовател-, преобразователь кодл, блок фиксации уровня запыленности, сумматор и нормирующий элемент могут быть выполнены на базе однокристалльной микроЭИ1 КИ1813ВЕ1.

Число конденсаторов 11-13 для простоты ограничено тремя. В этом случае екважность импульсов на управляющем выходе синхронного детектора

9 равна трем.

Устройство работает следующим образом.

Лоток аэрозоля прокачивается через все N газоходов 1 -1 . Каждый иэ

N каналов периодически подключается с помощью аналоговых ключей 8. -8< к входу синхронного детектора 9. Та«им образом, в каждый момент времени в устройстве работает только один канал и измеряется значение запыленности в одной точке, например первый. При этом поток аэрозоля с постоянной скоростью пропускается через газоход 1 <. В зарядной камере 2 < во время импульса коронного разряда образуется поток униполярных ионов.

Частицы аэрозоля, пересекающие этот поток унипапярных .ионов, приобретают заряд, величина которого зависит

or параметров потока ионов и размеров частиц. Поскольку питание на зарядную камеру подается импульсно, то сб,азуются пачки заряженных частиц, чередующиеся с пачками незаряженных частиц. Плотность объемного заряда в пачке заряженных частиц пропорцио1Ы 033

25 из условия оптимального отношения сигнал/шум на выходе устройства. Величина заряда каждого из конденсаторов определяется амплитудой полезного сигнала, временем усреднения и фаэовым сдвигом относительно импульсов, запускающих импульсный источник питания 5. Фазовый сдвиг определяется временем переноса заряженных частиц от зарядной камеры 2< до измерительной камеры 3 . При постоянной скорости потока аэрозоля фазовый сдвиг будет оставаться постоянным.

Сигнал с выхода синхронного детектора 9 поступает на вход амплитудного детектора 17, на выходе которого образуется напряжение постоянного тока, йропорциональное концентрации аэрозольных частиц, Это напряжение поступает на аналого-цифровой преобразователь 18 и далее на преобразователь кода 19, который вырабатывает позиционный код сигнала управ ления усилителем 71. При включении устройства с выхода преобразователя, кода 19 поступает сигнал, который

50 нальна концентрации частиц, зависит от среднего размера. В потоке аэрозоля после зарядной камеры

21 образуется периодгческая последовательность пачек заряженных частиц, Каждая пачка заряженных частиц наводит на измерительной камере 3< заряд, величина которого пропорциональна заряду пачки. На входе усилителя

7 наведенный заряд преобразуется в напряжение, частота изменения котороro определяется частотой следования пачек и соответственно частотой зажигания коронного разряда. Усиленное по амплитуде напряжение первой гармоники совместно с шумовой составляющей с выхода усилителя 7 через аналоговый ключ 0 поступает на вход синхронного детектора 9, где оно через резистор 10 поступает на общую точку соединения обкпадок конденсаторов 11-13. Вторые обкладки конденсаторов 11-13 периодически синхронно с частотой импульсов, запускающих импульсный источник питания 5, замыкаются ключами 14-16 на общий провод устройства. Время усреднения полеэного сигнала определяется постоянной времени заряда конденсаторов 11-13, продолжительностью периода работы канала, задаваемой: коэффициентом деления делителя частоты 27, и выбирается устанавливает максимал ыи!Й коэффи11и- ент усиления усилителя 7, При увеличении концентрации аэроэсщя и достижении кода верхнего уровня срабатывания с выхода преобраэователя кода 19 поступает сигнал, уменьшающий коэффициент усиления усилителя 7 и устанавливающий на установочном входе индикатора 21 значение пересчетного множителя, соответствующего установленному коэффициенту преобразования устройства и определяющего класс чистоты помещения, При уменьшении концентрации аэрозоля значение сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя 18 уменьшается и при достижении заданного нижнего порога срабатывания преобразователь кода 19 вырабатывает сигнал предыдущего состояния с большим коэффициентом усиления усилителя 7 . Сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя

18 поступает также на вход блока

20 фиксации уровня эапыпенности и на первый вход индикатора 21. В блоке 20 фиксации уровня запыленности запоминаются сигналы каждого из N каналов. Выборка канала для запоминания информации в регистрах 221-22 1 осуществляется сигналами, поступающими из блока 29 формирования сигналов выборки. Эти же сигналы, поступая на адресные входы индикатора, определяют положение элемента матрицы запыленности помещения, в результате чего на экране индикатора отображается картина уровней запыленности в различных точках помещения. Общий уровень запыленности помещения определяется усреднением уровней запыленности в его различных точках.

Дпя этого выходные сигналы блока 20 фиксации уровня запыпенности суммируются в сумматоре 23 и нормируются s нормирующем элементе 24 путем деления общей суммы на N, С выхбда нормнрующего элемента 24 сигнал поступает на второй вход индикатора 21. Этот сигнал характеризует средний уровень запыленности помещения в пределах того класса чистоты, который определяется сигналом на установочном входе индикатора 21.

При выбросах запыленности класс чистоты помещения отклоняется от требуемого значения (класс 10, 100).

Тогда уровень запыленности в раэличHhK точках индицируется на инликато16580ЗЗ ре 21 при подаче сигнала с выхода аналого-ттттфроного преобразователя 18 на первый вход инэттткатора в соответствии с адресом N-й точки измере5 ния, подаваемого на адресные входы индикатора с H-го выхода блока 29 формирования сигналов выборки.

Импульсы с одного из выходов кольцевого сдвигоного регистра 26 (управ-10 ляющий выход синхронного детектора) поступают на управляющий вхоц импульсного источника питания 5 и на делитель частоты 27, Выходные сигналы делителя ча тоты 27 управляют работой блока ?8 формирования управляющих с игналов, оэтределяющего порядок подключения ттзтертттельттьтх каналов, и блока 29 форктропаттття сигналон выборки .

При включении устройстьа на перт1ом выходе блока 28 формирования управляющих сттгтталов появляется сигнал, открьэваютрй аналогоный ключ 8 и подключающий тем самым первый канал к синхронному детектору 9. С появлением фронта импульса Ц на .выходе делителя частоты 27 (см. фиг.2а) тта ньтходе логическог6 элемента блока 29 30 формирования сигнаэтон выборки формируется сигнал U > (см. фиг.2г) . которым осуществляется запись цифро-вого кода уровня запыленности в первой точке в регистр 221 блока 20 фик-сации уровня запыленности . Одновременно этот уровень запыленности иидицируется на экране индикатора 21 в виде элемента матрицы. По срезу импульса U1 на ньмоде делителя час- 40 тоты 27 (см. фиг,26) в блоке 28 формирования управляющих сигналов счетчиком 30 импульсов и дешифратором 31 формируется сигнал 0 на включение второго измерительного канала (RKJIlo 4 чается ключ 8 ) (ом. фиг.2в), при этом первый измерительный канал отключается (размыкается ключ 8 ) и т.д, Работа последуютщтх каналов аналогична.

Введение N-1 каналов позволяет измерить интегральную и локальную запыленность помещения, создать матрицу запыленности помещения, а усреднение уровней запыленности в различных точках позволяет повысить достоверность измерения класса чистоты помещения. формул а изобретения

Устройство ттпя и змерения концеирации дисперсной фазы аэрозоля,содержащее первый канал, включающий поспедовательно установленные по ходу ттвижения аэрозоля зарядную камеру, подключенную к выходу импульсного источника питания с управляющим входом, измерительную камеру, выход которой подключетт к избирательному усилителю с регулируемым коэффициентолт усиления, а также последовательно соединенные синхронный детектор, управляющий выход которого соединен с управляющим входом импульсного источника питания, амплитудный детектор,аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода, выход которого связан с управляющим входом усилителя и установочным входом индикатора, выход аналого-цифрового преобразователя также соединен с первьтм входом индикатора, о т л и ч а— тэ щ е е с я тем, что, с целью поныщения постоверности измерения класса чистоты помещения, н него введены N-1 каналов (где N — число точек измерения), в каждом из N каналов выход избттратеэтьт oro усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен с информационным входом аналогового ключа, выходы всех каналов объединены и соединены с входом синхроннога детектора,а также блок фиксации уровня запыленности, сумматор, нормирующий элемент, блок формирования сигналов выборки, делитель частоты, блок формирования управляющих сигналов,. выходы которого соединены с управляющими входами Ы аналоговых ключей и первыми нходамтт блока формирования сигналов выборки, вторые ээходы которого объединены и соединены с выходом делителя частоты и с входом блока формирования управляющих сигналов, причем управляющий выход синхронного детектора соединен с входом делителя частоты, а выход аналого-цифрового преобразователя — с информационным входом блока фиксации уровня запыпенности, выходы которого через сумматор соединены с входом нормирующего элемента, выход которого соединен с вторым входом индикатора, причем выходы блока формирования сигналов выборки соединены.соответственно с входаии выборки блока фиксации уровня запыленности и с адресными входами индикатора.

1658033

Составитель Е,Карманова

Техред М.Моргеитал Корректор Н,Ревская

Редактор Т.Иванова

Заказ 2430 Тирам 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101