Пристрій для визначення розподілення аеродисперсних частинок по розмірах та зарядах

Реферат: Пристрій для визначення розподілення аеродисперсних частинок (АЧ) по розмірах та зарядах, до складу котрого входять джерело високої напруги, класифікатор електричної рухливості АЧ та блок управління і обробки даних. Пристрій містить лазерний аерозольний спектрометр, послідовно з'єднаний з класифікатором електричної рухливості АЧ. UA 104726 U (12) UA 104726 U UA 104726 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вимірювальної техніки, а саме пристроїв, призначених для визначення дисперсного складу та зарядів аеродисперсних частинок (АЧ), що використовуються на підприємствах електронної промисловості для контролю рівня забруднення пилом повітря у "чистих" кімнатах, а також контролю ефективності роботи обладнання санітарної очистки повітря. Прототипом вибраний пристрій (див. Buckley A.J., Wright M.D., Henshaw D.L. A technique for rapid estimation of the charge distribution of submicron aerosols under atmospheric conditions // Aerosol Science and Technology.-2008. - v. 42. - p. 1042-1051), принцип визначення розподілення АЧ по розмірам та зарядам котрого ґрунтується на використанні методу аналізу диференційної електричної рухливості частинок. Пристрій вибраний прототипом, складається з джерела високої напруги, двоканального блока аналізу (ДБА) електричної рухливості АЧ та блока управління і обробки даних. Перший канал ДБА - послідовно з'єднані радіоактивний нейтралізатор зарядів АЧ, класифікатор електричної рухливості АЧ (КЕРАЧ) і лічильник АЧ. Другий канал - послідовно з'єднані КЕРАЧ і лічильник АЧ. Пристрій-прототип працює наступним чином. Досліджувана газоповітряна суміш (ГПС), що надходить в ДБА, розділяється на два однакові потоки. Перший - надходить спочатку в нейтралізатор, де відбувається нейтралізація зарядів і встановлюється відоме рівноважне (з нульовим сумарним зарядом) розподілення зарядів на АЧ відповідно до їх розміру згідно моделі зарядки частинок Н.А. Фукса. Потім ГПС надходить в класифікатор електричної рухливості, де здійснюється сепарація АЧ по їх електричній рухливості відповідно до покрокової зміни напруги, що надходить до КЕРАЧ, так що до його виходу послідовно попадають лише АЧ з певним відношенням діаметра до заряду. Підрахунок кількості АЧ при кожному значенні напруги здійснюється за допомогою лічильника АЧ. Паралельно у другому каналі ДБА здійснюється послідовна сепарація АЧ в КЕРАЧ при тих же значеннях напруги, що і в першому каналі, а підрахунок кількості АЧ з певною електричною рухливістю - за допомогою лічильника. В той же час блок управління і обробки даних забезпечує: по-перше, програмну покрокову зміну напруги, що надходить до КЕРАЧ; по-друге, збір і перетворення даних вимірювань у першому каналі в розподілення АЧ по розмірах з урахуванням відомого рівноважного розподілення зарядів на частинках; по-третє, перетворення одержаної у другому каналі інформації в розподілення АЧ по зарядах шляхом підбору таких значень зарядів частинок, щоб разом з визначеним розподіленням по розмірах отримати достовірну апроксимацію кривої залежності кількості АЧ від їх електричної рухливості. Шукане розподілення АЧ по розмірах та зарядах є добуток окремих розподілень по розмірах і зарядах. Недолік відомого пристрою-прототипу - відносна похибка при визначенні розподілення АЧ по розмірах та зарядах через неповну нейтралізацію зарядів багатозарядних (більше 5е) частинок в нейтралізаторі перевищує 25 % (див. Ji J.H., Вае G.N., Hwang J. Characteristics of aerosol charge neutralizers for highly charged particles // Aerosol Science.-2004. - v. 35. - p. 13471358). В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити конструкцію пристрою, призначеного для визначення розподілення АЧ по розмірах та зарядах, з метою зменшення похибки при визначенні розподілення АЧ по розмірах та зарядах. Прототип і корисна модель, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: в їх складі є джерело високої напруги, КЕРАЧ, блок управління і обробки даних. Поставлена задача вирішується у пристрої для визначення розподілення аеродисперсних частинок по розмірах та зарядах, до складу котрого входять джерело високої напруги, класифікатор електричної рухливості АЧ та блок управління і обробки даних тим, що пристрій також містить лазерний аерозольний спектрометр, послідовно з'єднаний з класифікатором електричної рухливості АЧ. Завдяки цьому при кожному значенні напруги, що подається до КЕРАЧ, ЛАС одночасно вимірює кількість АЧ з певною електричною рухливістю і їх розподілення по розміру. Новим у корисній моделі, що заявляється, є те, що пристрій також містить лазерний аерозольний спектрометр, послідовно з'єднаний з класифікатором електричної рухливості АЧ. На кресленні представлена блок-схема корисної моделі пристрою, призначеного для визначення розподілення АЧ по розмірах та зарядах. Пристрій містить джерело високої напруги 1, послідовно з'єднані КЕРАЧ 2 і ЛАС 3, блок управління і обробки даних 4. Пристрій працює таким чином. Проба ГПС надходить спочатку в КЕРАЧ 2, де відбувається послідовна сепарація АЧ по їх електричній рухливості відповідно до покрокової зміни напруги, так що до ЛАС 3 кожен раз надходять лише АЧ з певною електричною рухливістю. Кількість АЧ і їх розподілення по розмірах при кожному значенні напруги вимірюються ЛАС з відносною похибкою ±5 % (згідно з даними технічного паспорту). В той же час блок управління і обробки 1 UA 104726 U 5 10 даних 4 забезпечую: по-перше програмну покрокову зміну напруги, що надходить до КЕРАЧ, і відповідне до зміни напруги включення ЛАС до вимірювання кількості АЧ кожного розміру; подруге, здійснює визначення розподілення АЧ по розмірах шляхом підсумовування кількості частинок кожного розміру при всіх значеннях напруги, що подається до класифікатора, і нормування одержаних сум на загальну кількість частинок. Основою для визначення розподілення АЧ по зарядах є виміряні за допомогою ЛАС залежності кількості АЧ кожного розміру від їх електричної рухливості. Шукане розподілення АЧ по розмірах та зарядах є добуток окремих розподілень по розмірах і зарядах. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, у порівнянні із пристроємпрототипом, полягають у тому, що суттєво зменшується комплектація пристрою стандартним обладнанням, процес обробки одержаних результатів вимірювань не потребує використання будь-яких аналітичних теорій зарядки частинок і апроксимаційних методів аналізу даних, відносна похибка при визначенні розподілення АЧ по розмірах та зарядах зменшується до величини, обумовленої технічними можливостями лазерного аерозольного спектрометра. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Пристрій для визначення розподілення аеродисперсних частинок (АЧ) по розмірах та зарядах, до складу котрого входять джерело високої напруги, класифікатор електричної рухливості АЧ та блок управління і обробки даних, який відрізняється тим, що пристрій містить лазерний аерозольний спектрометр, послідовно з'єднаний з класифікатором електричної рухливості АЧ. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2