Аспирационная камера с продуваемыми сетками
Полезная модель относится к приборам для измерения концентрации аэроионов. Технический результат заключается в повышении надежности аспирационной камеры. Аспирационная камера «с продуваемыми сетками», содержащая высоковольтный и собирающий электроды, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно скорости движения исследуемого воздуха. Здесь оба электрода выполнены в виде набора параллельных пластин, при этом пластины высоковольтного и собирающего электродов смещены друг относительно друга.
Известны устройства 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 этих камер в аппаратуре для измерения концентрации легких аэроионов не целесообразно из-за их конструктивной сложности и сравнительно больших габаритов, что приводит к усложнению и увеличению габаритов и всего измерительного прибора.
Устранить эти недостатки удается в аспирационной камере, получившей название аспирационная камера «с продуваемыми сетками», взятой в качестве прототипа. (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 ней высоковольтный и собирающий электроды камеры выполнены в виде параллельно расположенных сеток, которые перпендикулярны вектору скорости исследуемого воздуха.
Недостатком такой камеры является ее низкая надежность, обусловленная засорением сеток и, как следствие этого, появлением погрешности измерения или выхода счетчика аэроионов из строя. Практика показала, что особую опасность в плане засорения камеры представляют ворсинки тканей, тополиный пух, крупные пылинки. Зацепляясь за собирающий электрод камеры, они увеличивают его гидродинамическое сопротивление потоку исследуемого воздуха, уменьшая тем самым его объемный расход и, следовательно, увеличивая погрешность измерения. В некоторых случаях ворсинки могут замкнуть высоковольтный и
собирающий электроды, что приводит к нарушению всего процесса измерения, а иногда и выходу из строя входного каскада измерительного устройства.
Полезная модель решает задачу повышения надежности аспирационной камеры.
Поставленная задача достигается тем, что в аспирационной камера «с продуваемыми сетками», содержащей высоковольтный и собирающий электроды, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно скорости движения исследуемого воздуха, оба электрода выполнены в виде набора параллельных пластин, при этом пластины высоковольтного и собирающего электродов смещены друг относительно друга.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1, где показана конструкция электродов и их взаимное расположение в предлагаемой аспирационной камере. Здесь: 1 - электрически соединенные пластины собирающего электрода аспирационной камеры, 2 - электрически соединенные пластины высоковольтного электрода аспирационной камеры, а - расстояние между пластинами в собирающем и высоковольтном электродах, 3 - корпус аспирационной камеры, 4 - изоляторы собирающего 1 и высоковольтного 2 электродов, 5 - входной усилитель, Rвх - входное сопротивление входного усилителя, Е - источник питания высоковольтного электрода камеры, g - скорость движения исследуемого воздуха. Тонкими линиями на Фиг.1 показаны силовые линии электростатического поля, создаваемого высоковольтным 1 и собирающим 2 электродами.
В металлическом корпусе 3 с помощью изоляторов 4 перпендикулярно потоку воздуха закреплены собирающий 1 и высоковольтный 2 электроды, состоящие из параллельно расположенных, гальванически связанных электропроводящих пластин. Расстояние между пластинами в собирающем 1 и высоковольтном 2 электродах одинаково и равно а. Высоковольтный электрод 2 соединен с источником питания камеры Е, а собирающий 1 - со
входом входного усилителя 5, общая цепь которого соединена со вторым выводом источника питания камеры Е.
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 Е между высоковольтным 2 и собирающим 1 электродами аспирационной камеры. В результате для рассматриваемого на Фиг.1 случая положительно заряженные аэроионы будут отклоняться к пластинам собирающего электрода 1, а отрицательные аэроионы - к пластинам высоковольтного электрода 2. Если для положительных аэроионов определенной подвижности напряженность поля достаточна, они осядут на собирающий электрод 1 и отдадут ему свой заряд. В результате через сопротивление Rвх потечет ток, величина которого пропорциональна количеству аэроионов, оседающих в единицу времени на собирающий электрод камеры, то есть их концентрации в исследуемом воздухе, и объемному его расходу через аспирационную камеру.
Если в аспирационную камеру вместе с потоком воздуха попадет ворсинка, то, как показала практика, вероятность ее застревания на пластинах собирающего 1 или высоковольтного 2 электродов мала. Кроме того, вероятность ее застревания существенно уменьшится, если пластины электродов отполировать. Вероятность замыкания ворсинкой собирающего 1 и высоковольтного 2 электродов легко устраняется за счет выбора ширины пластин, расстояния между ними - а и расстояния между электродами камеры. Практические исследования показали, что расстояние между электродами желательно выбирать на менее 2-3 милиметров, а расстояние между пластинами в высоковольтном 2 и собирающем 1 электродах - 3-4 миллиметра. Если же все - таки засорение произошло, и ворсинка повисла
между собирающим 1 и высоковольтным 2 электродами, то она может быть легко удалена дополнительным продуванием аспирационной камеры.
В рассматриваемой аспирационной камере возможно и другое взаимное расположение пластин собирающего 1 и высоковольтного 2 электродов - пластины электродов лежат в одних плоскостях, а не сдвинуты друг относительно друга на расстояние 0,5а. Однако этот вариант менее предпочтителен из следующих соображений. При одном и том же расстоянии между электродами, уменьшается расстояние между пластинами высоковольтного 1 и собирающего 2 электродов, а значит и увеличивается вероятность их замыкания. Кроме того, в межэлектродном промежутке камеры с таким расположением пластин собирающего 1 и высоковольтного 2 электродов, уменьшается и напряженность поля. А это означает, что при одной и той же предельной подвижности аэроионов в аспирационной камере, второе расположение электродов требует применения более высокого напряжения ее питания. Однако, увеличение напряжения питания камеры снижает ее помехозащищенность, то есть увеличивает погрешность измерения концентрации аэроионов. Объясняется это тем, что изменение напряжения питания камеры воспринимается в данной аппаратуре как полезный сигнал, а при одном и том же коэффициенте стабилизации стабилизатора, абсолютное изменение его выходного напряжения линейно связано с величиной выходного напряжения.
Таким образом, предлагаемая аспирационная камера является надежной, простой по конструкции, имеет малые габариты и наиболее перспективна для применения в счетчиках легких аэроионов.
Аспирационная камера с продуваемыми сетками, содержащая высоковольтный и собирающий электроды, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно скорости движения исследуемого воздуха, отличающаяся тем, что оба электрода выполнены в виде набора параллельных пластин, при этом пластины высоковольтного и собирающего электродов смещены относительно друг друга.
