АСПИРАЦИОННАЯ КАМЕРА "С ПРОДУВАЕМЫМИ СЕТКАМИ"

Полезная модель относится к приборам для измерения концентрации аэроионов.
Из литературы 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.) - [1]. 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.) - [2]. 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 исследуемого воздуха.
Для устранения этого недостатка предложена 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 высоковольтный и собирающий электроды также расположены перпендикулярно потоку исследуемого воздуха. Но каждый электрод состоит из гальванически связанных, параллельно расположенных пластин, находящихся на одинаковом расстоянии друг относительно друга. Плоскости пластин электродов параллельны вектору скорости исследуемого воздуха, но пластины собирающего электрода смещены относительно пластин высоковольтного электрода на расстояние, равное половине расстояния между пластинами электродов.
Недостатком такой камеры является погрешность измерения концентрации аэроионов, обусловленная высоким значением напряжения, которое необходимо подавать на высоковольтный электрод камеры. Изменение этого напряжения напрямую попадает на вход устройства измерения сигнала аспирационной камеры, что и вызывает погрешность измерения концентрации аэроионов.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель заключается в повышении точности измерения концентрации аэроионов путем снижения напряжения, подаваемого на высоковольтный электрод камеры.
Технический результат достигается тем, что в аспирационной камере «с продуваемыми сетками», содержащей высоковольтный и собирающий электроды, расположенные перпендикулярно потоку исследуемого воздуха и состоящие из гальванически связанных, параллельно расположенных на одинаковом расстоянии друг относительно друга пластин, причем плоскости пластин электродов параллельны вектору скорости исследуемого воздуха, а пластины высоковольтного электрода смещены относительно пластин собирающего электрода на половину расстояния между пластинами в электродах, в конструкцию высоковольтного электрода введены дополнительные пластины, расположенные в плоскостях пластин собирающего электрода, а пластины высоковольтного электрода, смещенные относительно пластин собирающего электрода, продлены в область между пластинами собирающего электрода на величину, не превышающую половины ширины пластин собирающего электрода.
вх
Сущность полезной модели поясняется на Фиг. 1 и Фиг. 2. На Фиг. 1 показана конструкция аспирационной камеры, с устройством измерения ее сигнала и источник питания камеры. Здесь: 1 - электрически соединенные одинаковой ширины пластины собирающего электрода аспирационной камеры, 2 - электрически соединенные пластины высоковольтного электрода и 2' - введенные и электрически соединенные с пластинами 2 пластины высоковольтного электрода аспирационной камеры, a - расстояние между пластинами в собирающем электроде, a/2 - расстояние между пластинами в высоковольтном электроде, 3 - корпус аспирационной камеры, 4 - изоляторы собирающего Фиг. 2а и высоковольтного Фиг. 2б электродов, 5 - входной усилитель, 7 - входное сопротивление R входного усилителя, 6 - источник питания E высоковольтного электрода камеры, g - скорость движения исследуемого воздуха. На Фиг. 2 приведен вид электродов со стороны потока исследуемого воздуха. Здесь: Фиг. 2а - собирающий электрод, состоящий из пластин 1, а Фиг. 2б - высоковольтный, состоящий из пластин 2 и 2'.
В металлическом корпусе 3 с помощью изоляторов 4 закреплены обирающий Фиг. 2а и высоковольтный Фиг. 2б электроды, расположенные перпендикулярно вектору скорости потока воздуха. Каждый из электродов состоит из параллельно расположенных и параллельных вектору потока исследуемого воздуха, гальванически связанных электропроводящих пластин. Ширина пластин у собирающего электрода постоянная, а высоковольтного - разная. Расстояния между пластинами в собирающем Фиг. 2а и высоковольтном Фиг. 2б электродах равны соответственно а и а/2. Высоковольтный электрод Фиг. 2а соединен с источником питания камеры - E, а собирающий Фиг. 2б - со входом входного усилителя 5, общая цепь которого соединена со вторым выводом источника питания камеры E.
BX
Работает аспирационная камера следующим образом. Исследуемый воздух с помощью вентилятора (на фиг. 1 вентилятор не показан) всасывается в аспирационную камеру и попадает в межэлектродное пространство. Здесь движение аэроионов происходит уже под действием двух сил: скорости движения воздуха g и напряженности поля, создаваемого источником питания E между пластинами 2 и 2' высоковольтного Фиг. 2а и пластинами 1 собирающего Фиг. 2б электродов аспирационной камеры. В результате для рассматриваемого на Фиг. 1 случая положительно заряженные аэроионы будут отклоняться к пластинам 1 собирающего электрода Фиг. 2а, а отрицательные аэроионы - к пластинам 2 и 2' высоковольтного электрода Фиг.2б. Если для положительных аэроионов определенной подвижности напряженность поля достаточна, они осядут на пластины 1 собирающего электрода Фиг. 2а и отдадут ему свой заряд. В результате через сопротивление R потечет ток, величина которого пропорциональна количеству аэроионов, оседающих в единицу времени на пластины 1 собирающего электрода камеры, то есть их концентрации в исследуемом воздухе и его объемному расходу через аспирационную камеру.
Так как смещенные пластины высоковольтного электрода предлагаемой камеры продлены в область, образованную пластинами высоковольтного электрода, а в его конструкцию добавлены дополнительные, несмещенные относительно пластин собирающего электрода пластины 2', то область взаимодействия аэроионов с электростатическим полем и напряженность этого поля при одном и том же значении напряжения, подаваемого на ее высоковольтный электрод, будет больше по сравнению с прототипом. Отсюда следует, что при одной и той же предельной подвижности аэроионов, одной и той же скорости движения исследуемого воздуха и одних и тех же габаритах аспирационных камер, необходимое напряжение, подаваемое на высоковольтный электрод предлагаемой камеры, будет меньше напряжения, которое необходимо подать на высоковольтный электрод прототипа. Так как меньшее напряжение стабилизировать проще, то и погрешность измерения концентрации аэроионов с помощью предлагаемой камеры будет меньше.
Таким образом, предлагаемая аспирационная камера позволяет при одних и тех же габаритах по сравнению с прототипом, одной и той же скорости движения исследуемого воздуха и одной и той же предельной подвижности аэроионов повысить точность измерения их концентрации путем снижения напряжения, подаваемого на ее высоковольтный электрод.