Аспирационный счетчик ионов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)935780

Союз Советски к

Социапистически к

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13. 10 ° 80 (21) 2992551/18-25 с присоединением заявки № (23)Приоритет

Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень ¹ 22 (5! )М. Кд.

G 01 N 27/62

f4cf44pcT44llllbll1 кевктет

СССР пв деиеи изобретений и вткрыткй (53),УДК 537.534.. 2 (088. 8) flата опубликования описания 1 5 . 06 . 82 (72) Авторы изобретения

6. H. Блинов и А. В. Шолух (7! ) Заявитель (54) АСПИРАЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК ИОНОВ ионов jl ), Изобретение относится к приборам для измерения содержания ионов в атмосферном воздухе и может быт.ь применено в геофизике, медицине и различных областях промышленности и сельского хозяйства.

Известен аспирационный счетчик ионов, содержащий воздуходувку, цилиндрический измерительный конденсатор, центральный электрод которого соединен с источником разнополярного напряжени:"., а внешний электрод соединен со входом электрометрического усилителя. Сигнал на входе электрометрического усилителя пропорционален объемной плотности заряда ионов того же знака, что и напряжение на выходе источника напряжения. Для измерения содержания ионов другого знака полярность напряжения, подаваемого на центральный электрод измерительного конденсатора, изме" няют на 1противоположную. Для одновременного измерения содержания ионов разного знака применяют два счетчика, одним из которых измеряют объемную плотность заряда положительных, а другим - отрицательных

В условиях нестационарной атмосферы объемная плотность заряда .ионов подвержена пространственным и временным изменениям. Поэтому наибольшую практическую ценность представляет одновременное получение сведений о содержании ионов обеих полярностей в одном и том же потоке воздуха, например, для определения отношения значений объемной плотности заряда положительных и отрицательных ионов или их разности. Очевидно, что применение одного или комбинации из двух счетчиков ионов не позволяет выполнить эту задачу, так как в первом случае полученные результаты относятся к разным моментам времени, а во втором резуль935780

10 таты получены из двух разных потоков воздуха.

Наиболее близким к предлагаемому является аспирационный счетчик ионов, содержащий воздуходувку, соединенную через регулятор с- измерительным конденсатором, источник напряжения, два электрометрических усилителя> вход одного из которых соединен с внешним, а второй - с внутренним электродами измерительного конденсатора, и измеритель отношения (2J.

Недостаток этого устройстванизкая точность измерения, обус1>овленная тем, что ионы с зарядами разного знака осаждаются на различные по конструкции электроды цилиндрического измерительного конденсатора.

Кроме того, дополнительная погрешность вносится и за счет разбаланса коэффициентов, передачи. применяемых в нем электрометрических усилителей.

Измерительный конденсатор 1 соединен через регулятор 2 расхода с воздуходувкой 3. Внешний электрод конденсатора 1 соединен с электрометрическим усилителем 4, другая входная клемма которого соединена с общей шиной. Внутренней электрод этого конденсатора через электрометрический усилитель 5 соединен с источником б напряжения, другая клемма которого соединена с общей шиной.

Выход усилителя 4 соединен со входом ключа 7, выход а которого соединен со входом с ключа 8, выход которого

1э, соединен с одним входом измерителя 9 отношения. Выход b ключа 7 соединен со входом запоминающего устройства

10, выход которого соединен со входом d ключа 8, Переключение ключей независимое. Выход усилителя 5 соединен со входом масштабного усилителя

11 с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со втоРым входом измерителя 9 отнс>шеЦель изобретения - повышение точности измерения отношения объемной плотности зарядов положительных и отрицательных ионов в.нестационарной атмосфере, Поставленная цель достигается тем, что в аспирационный счетчик ионов,. содержащий воздуходувку, соединенную через регулятор с измерительным конденсатором, источник напряжения, два электрометрических усилителя, вход одного из которых соединен с внешним, а другого - с внутренним электродами измерительного конденсатора, и измеритель отношения, введены масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, запоминающее устройство и два ключа, причем масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления вкЛючен между выходом одного электрометрического усилителя и одним из входов измерителя отношения, вход первого ключа соединен с выходом другого электрометрического усилителя, выход второго ключа соединен со входом измерителя отнощения, при этом один выход первого ключа объединен с одним из входов второго ключа, второй вход которого соединен с выходом запоми нающего устройства, вход последнего подключен ко второму выходу первого ключа, На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. ния.

2S а которого через вход с ключа 8 и его выход поступает на один вход измерителя 9 отношения, Ток внутреннего электрода преобразуется электрометрическим усилителем 5, с выхода которого сигнал поступает на вход масштабного усилителя 11, с выхода которого сигнал, умноженный на коэффициент усиления усилителя

11 поступает на другой вход иэмери50

SS теля 9 отношения.

Счетчик работает следующим образом.

Воздуходувка 3 прокачивает иссле"

30 дуемый воздух через измерительный . конденсатор 1 и регулятор-2 объемного расхода воздуха. На внутренний электрод конденсатора 1 подано изме-. рительное напряжения от источника

6. За счет электрического полл между электродами конденсатора ионы с зарядами различного знака оседают на различных электродах конденсатора и индуцируют токи в их цепях. В-рабочем положении вход ключа 7 соединен с его выходом а, который соединен со входом с ключа 8, который соединен с его выходом. Ток, индуцированный ионами, осевшими на внешний электрод конденсатора 1, преобразуется электрометрическим усилителем 4, с выхода которого сигнал поступает на вход ключа 7, с выхода

935780

15

Значение коэффициента усиления усилителя 11 выставляется при калибровке счетчика реальными ионами двумя операциями следующим образом.

На вход измерительного конденсатора 1 в потоке исследуемого воздуха поступает стационарное значение объемной плотности заряда ионов одного знака, например, с генератора.униполярных ионов.

При первой операции знак напряжения, подаваемого на центральный электрод конденсатора 1 от источника.напряжения 6, совпадает со знаком ионов, поступающих в конденсатор °

Вход ключа 7 соединен с выходом Ь, а выход ключа 8 - со входом с.

Ионы, попадая в конденсатор 1, осаждаются на его внешний электрод и индуцируют ток, который преобразуется усилителем 4, выходной сигнал которого записывается в запоминающем устройстве 10.

При второй операции знак напряжения, подаваемого на центральный электрод конденсатора 1 от источника 6 напряжения, изменяют на противоположный знаку ионов, пост упающих в конденсатор. Вход ключа 7 соединяют с выходом а, выход ключа 8 соединен с входом d. Ионы, попадая в конденсатор 1, осаждаются на его внутренний электрод и индуцируют ток в его цепи, который преобразуется усилителем 5, с выхода которого сигнал через масштабный усилитель 11 поступает на один вход измерителя отношения

9, на второй вход которого с выхода запоминающего устройства 10 через ключ 8 поступает значение выходного сигнала усилителя 4, полученное при первой операции и записанное в запоминающем устройстве 10. Изменением коэффициента усиления масштабного усилителя 11 добиваются на выходе измерителя 9 отношения, равного -1, свидетельствующего о равенстве сигналов, полученных при первой и второй операциях. Установленный при этом коэффициент усиления масштабного усилителя. 11 обеспечивает автоматический учет различия коэффициентов передачи электрометрических усилителей 4 и 5, а также условий осаждения ионов с зарядами различных знаков на различные электроды измерительного конденсатора 1, отличающиеся конструктив" ным исполнением.

2S

Ю

6

Счетчик может быть использован и в режиме одновременного измерения значений объемной плотности заряда положительных и отрицательных атмосферных ионов с выходов 1 и 2, на" пример для определения их разности.

Применение в качестве усилителей

4 и 5 электрометрических усилителей, выполненных по методу интегрирования-дифференцирования, и построение масштабного усилителя 11 и измерителя 9 отношения на основе операционного усилителя позволяет обеспечить погрешность измерения отношения не

xyNe 13.

Формула изобретения

Аспирационный счетчик ионов, содержащий воздуходувку, соединенную через регулятор с измерительным конденсатором, источник напряжения, два электрометрических усилителя, вход одного из которых соединен с внешним, а другого - с внутренним электродами измерительного конденсатора, и измеритель отношения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения отношения объемной плотности зарядов положительных и отрицательных ионов в нестационарной атмосфере, в него введены масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, запоминающее устройство и два ключа, причем масштабный усилитель с регу" лируемым коэффициентом усиления включен между выходом одного электрометрического усилителя и одним из входов измерителя отношения, вход первого ключа соединен с выходом другого электрометрического усилите ля, выход второго ключа соединен со входом измерителя отношения, при этом один выход первого ключа объединен с одним из входов второго ключа, второй вход которого соединен с выходом запоминающего устройства, вход последнего подключен ко второ" му выходу первого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I1, Матизен Р.Л Ээвель Я.p.

Ютс Э.Ю,, Якобсон А,Ф. Счетчик аэроионов с цифровой индикацией U7-7714, Учен. зап. Тартуского гос. ун-та, вып. 443, Тарту, 1977, с. 52-56.

2. Авторское свидетельство СССР

N 375711, кл H 01 3 39/26, 1973 (прототип).

935780

Составитель З.Челнокова

Техред А. Ач Корректор Г.Огар Редактор М.Петрова

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

Заказ 4197/43 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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