АСПИРАЦИОННАЯ КАМЕРА "С ПРОДУВАЕМЫМИ СЕТКАМИ"

Полезная модель относится к приборам для измерения концентрации аэроионов.
Известны устройства, предназначенные для измерения концентрации аэроионов, содержащие аспирационную камеру плоского или цилиндрического типов (Eichmeir J. Jonenbahnen in tintm hlatttn- und zulinderformigen Aspirationskondensator bei ebenem bzw. Parabolischem Luftgeschwindigkeitsprofil. - Zeitschrift fur Geophusik, 1970, Bd 36, N6, s753-762.). Однако, применение подобных камер для измерения концентрации легких аэроионов не целесообразно из-за их конструктивной сложности и сравнительно больших габаритов. Это приводит к усложнению всего измерительного прибора и увеличению его габаритов.
Устранить указанные недостатки удается путем применения аспирационной камеры, получившей название аспирационной камеры «с продуваемыми сетками», конструкция которой рассмотрена в работе (Таммет Х.Ф. Аспирационный метод измерения спектра аэроионов // Труды по аэроионизации и электроаэрозолям: Учен. зап. Тартус. ун-та. - Тарту, 1967, - Вып. 195. - 234 с.). В этой камере высоковольтный и собирающий электроды выполнены в виде параллельно расположенных сеток, плоскости которых перпендикулярны вектору скорости исследуемого воздуха. Недостатком такой камеры является ее низкая надежность, обусловленная засорением сеточных электродов камеры пылью, ворсинками и другими посторонними предметами, находящимися в исследуемом воздухе.
Имеется аспирационная камера, которая рассмотрена в работе (Свидетельство на полезную модель №39404, G01N 27/00, B01D 45/18. Аспирационная камера с «продуваемыми сетками», опубл. 27.07.2004 г.) и взятая в качестве прототипа. В этой камере плоскости высоковольтного и собирающего электродов также расположены перпендикулярно потоку исследуемого воздуха. Но каждый электрод состоит из гальванически связанных, параллельно расположенных плоских пластин, находящихся на одинаковом расстоянии относительно друг друга. Плоскости плоских пластин электродов параллельны вектору скорости исследуемого воздуха, а пластины собирающего электрода смещены относительно пластин высоковольтного электрода на расстояние, равное половине расстояния между пластинами электродов.
а)
б)
Недостатком такой камеры является погрешность измерения концентрации аэроионов, обусловленная уменьшением скорости движения воздуха в областях, где пластины электродов располагаются близко к корпусу камеры, к которому они крепятся с помощью изоляторов. На фиг. 1 показаны собирающий  и высоковольтный  электроды прототипа. Здесь 1 - это пластины собирающего электрода, а 2 - это пластины высоковольтного электрода. В результате в выделенных на фиг. 1 областях за счет увеличения гидродинамического сопротивления скорость движения воздуха уменьшается. Уменьшается и объемный расход исследуемого воздуха через аспирационную камеру, что эквивалентно уменьшению ее эффективной площади и, следовательно, появлению погрешности измерения концентрации аэроионов.
При измерении концентрации аэроионов в различных помещениях и на открытом воздухе важными требованиями к счетчикам являются их надежность, малые габариты, простота изготовления и конечно точность измерения.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении точности измерения за счет увеличения эффективной площади аспирационной камеры.
Технический результат достигается тем, что в аспирационной камере «с продуваемыми сетками», содержащей высоковольтный и собирающий электроды, плоскости которых перпендикулярны вектору потока исследуемого воздуха, причем каждый электрод состоит из набора гальванически связанных тонкостенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии относительно друг друга, при этом тонкостенные элементы собирающего электрода смещены относительно тонкостенных элементов высоковольтного электрода на расстояние, равное половине расстояния между тонкостенными элементами высоковольтного электрода, новым является то, что высоковольтный и собирающий электроды выполнены в виде наборов тонкостенных, соосных, гальванически связанных цилиндров, причем оси наборов тонкостенных цилиндров высоковольтного и собирающего электродов параллельны потоку исследуемого воздуха и соосны.
d
а)
б)
а)
б)
вх
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 2 - фиг. 5. На фиг. 2 показана конструкция аспирационной камеры, устройство для измерения ее сигнала и источник питания камеры. Здесь: 1 - набор тонкостенных, соосных, электрически соединенных цилиндров собирающего электрода аспирационной камеры, которые крепятся в корпусе камеры 3 с помощью изоляторов собирающего электрода 4, 2 - набор тонкостенных, соосных, электрически соединенных цилиндров высоковольтного электрода аспирационной камеры, которые крепятся в корпусе камеры 3 с помощью изоляторов высоковольтного электрода 8,  - расстояние между тонкостенными цилиндрическими собирающего и высоковольтного электродах, 5 - входной усилитель, 7 - входное сопротивление R входного усилителя, 6 - источник питания Е высоковольтного электрода камеры, 9 - электропроводящее соединение тонкостенных цилиндров собирающего электрода, 10 - электропроводящее соединение тонкостенных цилиндров высоковольтного электрода, g - скорость движения исследуемого воздуха. На фиг. 3 показан набор тонкостенных, соосных, электрически соединенных цилиндров собирающего -  и высоковольтного -  электродов аспирационной камеры со стороны потока исследуемого воздуха. На фиг. 4 показан набор тонкостенных, соосных, электрически соединенных цилиндров собирающего  и высоковольтного  электродов аспирационной камеры в трехмерном изображении со стороны потока исследуемого воздуха. На фиг. 5 представлена фиг. 4 в цветном изображении.
вх
Работает аспирационная камера следующим образом. Исследуемый воздух с помощью вентилятора (на фиг. 2 вентилятор не показан) всасывается в аспирационную камеру и попадает в межэлектродное пространство (в область между собирающим и высоковольтным электродами). Здесь движение аэроионов происходит уже под действием двух сил: скорости движения воздуха g и напряженности поля, создаваемого источником питания Е между гальванически связанными соединением 10 цилиндрами 2 высоковольтного и гальванически связанными соединением 9 цилиндрами 1 собирающего электродов аспирационной камеры. В результате для рассматриваемого на фиг. 2 случая положительно заряженные аэроионы будут отклоняться к соосным, тонкостенным, гальванически связанным цилиндрам собирающего электрода 1, а отрицательные аэроионы - к соосным, тонкостенным, гальванически связанным цилиндрам высоковольтного электрода 2. Если для положительных аэроионов определенной подвижности напряженность поля достаточна, они осядут на цилиндры собирающего электрода 1 (фиг. 2) и отдадут ему свой заряд. В результате через сопротивление R потечет ток, величина которого определяется выражением:
S
n
е
где  - эффективная площадь камеры - определяется наружным диаметром высоковольтного и собирающего электродов,  - измеряемая концентрация ионов,  - заряд электрона. Так как сопротивление воздушному потоку одинаково по всему входному сечению камеры, то ее сигнал соответствует выражению (1), что не выполняется в прототипе.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность измерения без усложнения конструкции аспирационной камеры и повышения материальных затрат.