Электростатический зонд

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДВТВДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 10,06,76 (21)2372453/18-25. с присоединением заявки № (23) Приоритет (43} Опубликовано 25.10.78,Бюллетень № 89 (45) Дата опубликования описания 11.09.78

Союз Соввтскнх

СР4н&лнстнчвскнх

Ресттублнк

< 591050

1 „ Г

2 (51) М. Кл.

Ст Ol Я 19/00

Гввударственнвй комитет

Соввтв Миниетраа СССР ва делам изоеретений н открытий (53) У 1К 621.319..74 (088,8) А. М. Рушайло, А. Б. Ватажин, Н. Г. зубр&вский, И. И. Ильюшенкова и А. П. Стрекалов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЗОБИ

Изобретение относится к области изме-. рительной техники и может использоваться при разработке, производстве и эксплуатации самолетов в качестве регистрирую щего элемента в системе ранней диагностики неисправностей двигателя.

Известны электростатические зонды для определения параметров потоков заряженных частиц в плазме. Однако применение таких зондов для измерения малых зарядовчастиц, движущихся в потоке газа, неэффек ти вно.

Наиболее близким к предложенному является электростатический зонд, содержащий цилиндрический измерительный электрод, экран и регистрирующее устройствЭ.

Он также не обеспечивает достаточной чувствительности и точности при измерении малого заряда мелких частиц при большой плотности потока. Этот недостаток не позволяет использовать известный зонд в условиях, когда полезный сигнал сравним с амплитудой внешних и внутренних шумов всей измерительной системы.

Цель изобретения - повышение чувствительности и разрешающей способности по выделению сигнала отдельных частиц при большой плотности потока.

Это достигается тем, что укаэанный экран выполнен в виде сетчатого электрода, охватывающего измерительный элект род, причем размеры ячейки экрана не превышают расстояния or экрана до измерительного электрода.

На фиг. 1 изображена схема электростатического зонда беэ экрана; на фиг. 2то же, с заземленным экраном и входными параметрами регистрирующего устройст ва (R - сопротивление входа усилителя, С - емкость); на фиг. 3 - осциллограммы сигнала движущейся заряженной частицы, снятые с электростатического зонда беэ экрана и с заземленным. экраном;)на фнг.4

- осциллограммы сигнала с зонда без эк» рана и с экраном в газодинамическом по токе с плотностью заряженных частиц тт 20 ч/см .

Зонд работает следующим образом, 591050

x = 3/ i )г (чай.1

Заряженная зарядом Q 0 частица создает вокруг себя электрическое поле, которое приводит к появлению на заземленных, окружающих частицу поверхностях, заряда обратного знака — Qo . Приближаясь к зонду, частица возбуждает на его поверхности возрастаю:ций заряд Q (t), для которого выполняется условие

Освобождающийся при разделении зарядов на зонде заряд определяет измеряемый на сопротивлении 1 входа Я и емкости входа С измерительного устгэойства потенциал Ig (Е) !

Il::.i уст: попке заземленного экрана, на зо .до пидуцируетсгг заряд только тогда, ко. дг;заря;.::.-.=:пи«я частица проходит через щ ячейку экр а па в промежуток g между ez-, рапом «зопдом.

Прп этом характерное время наведения заряде; пг зонде, определяемое соотношеии.:-., (гг!, существенно уменьшает- 2 ся; . .; y,",1опь«ген llи « ° 12 ..тги гель«ость зонда Определяется соотпогиешгем времени наведения заряда и про игпи стоканпя заряуга Q (Цг чспоог со;:<2оröâ;Iålllla Я, которое равно 30

Д О Если безразмерный па р аме!-р лпн ьпе единицы, то максимальная величи- 35 на регистрируемого падения потенциала

q+ е-— цо

С г2 реальных услог2иях )(F 1, при этОм из меряемый потенциал обратнопропорциона- 40

IIen у, то есг ь

Установка заземленного ячеистого акрана и прггближение его к поверхности зон.45 да существенно увеличивает величину сиг нала (2 в МОМент каСанИя частнцЕй Зонда при работе зонда в режиме минималг ного входного импеденса, когда и сопрот«вленпе входа Я и емкость С выбирагот 50 ся мишп гальными (например, Ц и 50 Ом, С = 10 p ). Сигнал в этом случае прои ор дионалг н г где oc, — размер частиц; гг -зазор между экраном и зондом.

На фиг. 3 приведены сигналы a - с неэкранированного зонда, когда II 1О, и б - с экранированного зонда, когда x 0„1, Бидно, что установка экрана существенно увеличивает чувствительность зонда.

Разрешающая способность зонда опре деляется условием Я@1, где безразмерный параметр А гг )r 5 (Здесь tf -плот ность заряженных частиц в единице обьема, 9 -эффективная площадь зонда, )7расстояние между зондом и заземленной поверхностью). Установка заземленного экрана на малом расстоянии от зонда уве личивает его.разрушающую способность.

Из фиг. 4 видно, -Iro установка экране (б) позволила разрешить сигналы отдельных заряженных частиц при значительной их плотности в потоке. Без сетки (а) дат чик позволяет измерить лишь суммарный электрический ток, который в рассмоуенном случае оказался на уровне 4.10 А.

Использование заземленного ячеистого экрана, размещенного вблизи поверхности электростатического зонда, еущественно увеличивает чувствительность и разрешаю щ чо способность зонда.

Увеличение ра:-хгешающей способности зонда расширяет диапазон допустимых плотностей заряженных частиц при исследо ваниях электрогазодинамических течений двухфазных сред с твердыми частицами.

Зкранированный зонд может использо ваться при подсчете мелких заряженных частиц в струе реактивного двигателя, не обходимом при ранней диагностике неисправностей дпя предотвращения аварийных ситуаций.

Формула изобретения

Электростатический зонд для регисграции заряженных частиц в потоке газа, содержащий цилиндрический измерительный электрод, экран и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности по выделению сигнала отдельных частиц при большой плотности потока, экран выполнен в виде сетчатого алектрода, охватывающего измерительный электрод, а разиеры ячейки экрана не превышают расстояния or акрана до измерительного электрода.

591050

Составитель В. Ким

Редактор Л. Письман Техред 3. Фанта Корректор С. Шекмар

Заказ 6098/50 Тираж 3.070 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4