AT523371B1

AT523371B1 - Device and method for measuring aerosols

Info

Publication number: AT523371B1
Application number: ATA51110/2019A
Authority: AT
Inventors: Berger Dipl Ing Christos
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-11-15
Also published as: AT523371A1; WO2021119712A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Messung von Aerosolen (2) in einem Trägergas (3). Die Vorrichtung (1) weist einen von einer Trägergasströmung (4) durchflossenen Strömungskanal (5) auf. Am Strömungskanal (5) ist ein Haupt- Partikelmesser (6) angeordnet, welcher eine Ladeeinheit (7) zur Aufladung der im Trägergas (3) mitgeführten Aerosole (2) und eine Messeinheit (8) zur Messung der Ladung der von der Ladeeinheit (7) aufgeladenen Aerosole (2), aufweist. In Strömungsrichtung der Trägergasströmung (4) dem Haupt-Partikelmesser (6) vorgelagert ist eine Messvorstufe (9) angeordnet, welche im Trägergas (3) anfänglich vorhandene initial geladene Aerosole (2) misst und diese vor der Einleitung in den Haupt-Partikelmesser (6) aus dem Trägergas (2) entfernt.The disclosure relates to a device (1) and a method for measuring aerosols (2) in a carrier gas (3). The device (1) has a flow channel (5) through which a carrier gas flow (4) flows. A main particle meter (6) is arranged on the flow channel (5), which has a charging unit (7) for charging the aerosols (2) carried in the carrier gas (3) and a measuring unit (8) for measuring the charge of the charging unit (7 ) charged aerosols (2). Upstream of the main particle meter (6) in the direction of flow of the carrier gas flow (4) there is a pre-measuring stage (9) which measures initially charged aerosols (2) initially present in the carrier gas (3) and which, before being introduced into the main particle meter (6 ) removed from the carrier gas (2).

Description

description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR MESSUNG VON AEROSOLEN DEVICE AND METHOD FOR MEASURING AEROSOLS

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Aerosolen in einem Trägergas, wobei die Vorrichtung einen von einer Trägergasströmung durchflossenen Strömungskanal aufweist, wobei am Strömungskanal ein Haupt-Partikelmesser angeordnet ist, welcher eine Ladeeinheit zur Aufladung der im Trägergas mitgeführten Aerosole und eine Messeinheit zur Messung der Ladung der von der Ladeeinheit aufgeladenen Aerosole aufweist. The present invention relates to a device for measuring aerosols in a carrier gas, the device having a flow channel through which a carrier gas flow flows, a main particle meter being arranged on the flow channel, which has a charging unit for charging the aerosols carried in the carrier gas and a Measuring unit for measuring the charge of the aerosols charged by the charging unit.

[0002] Weiters betrifft die gegenständliche Offenbarung ein Verfahren zur Messung von Aerosolen in einem Trägergas, welches als Trägergasströmung einen Strömungskanal durchfließt, wobeidas Trägergas im Strömungskanal durch einen Haupt-Partikelmesser geführt wird, in welcher im Trägergas mitgeführte Aerosole zuerst aufgeladen werden und dann deren Ladung gemessen wird. Furthermore, the present disclosure relates to a method for measuring aerosols in a carrier gas which flows through a flow channel as a carrier gas flow, whereby the carrier gas in the flow channel is passed through a main particle meter, in which aerosols entrained in the carrier gas are first charged and then their charge is measured.

[0003] Zur Messung von in Trägergasen suspendierten Partikeln, sogenannten Aerosolen, gibt es unterschiedliche Vorrichtungen mit unterschiedlichen Funktionsweisen. Bei einer Gruppe von Aerosolmessgeräten werden Partikel des Aerosols elektrisch aufladen und danach detektiert, um dadurch Aussagen über das Aerosol zu machen. Mit solchen Geräten und Verfahren können beispielsweise eine Partikelgrößenverteilungen, eine Partikelanzahl und/oder ein mittlerer Partikeldurchmesser gemessen werden. For the measurement of particles, so-called aerosols, suspended in carrier gases, there are different devices with different modes of operation. In a group of aerosol measuring devices, particles of the aerosol are electrically charged and then detected in order to make statements about the aerosol. With such devices and methods, for example, a particle size distribution, a number of particles and / or an average particle diameter can be measured.

[0004] WO 04113904 A1 offenbart Vorrichtungen und Verfahren zur Messung von Aerosolen in einem Trägergas, wobei die Aerosole durch eine gepulste Koronaraufladung bereichsweise geladen werden. Mittels einer Messelektrode wird der von den geladenen Partikeln vermittelte Verschiebestrom gemessen und ausgewertet. WO 04113904 A1 discloses devices and methods for measuring aerosols in a carrier gas, the aerosols being charged in areas by pulsed coronary charging. The displacement current conveyed by the charged particles is measured and evaluated by means of a measuring electrode.

[0005] EP 2853882 A1 und WO 2012022842 A1 offenbaren jeweils eine Partikelmessvorrichtung, bei welcher der eigentlichen Messeinheit eine Einheit zur „Neutralisierung“ vorhandener Landungsträger vorgeschaltet ist. Dadurch wird eine Reduzierung des Messrauschens erreicht. Es wird jedoch nicht offenbart, dass die in der Vorschalteinheit abgeleitete Ladung gemessen wird. EP 2853882 A1 and WO 2012022842 A1 each disclose a particle measuring device in which the actual measuring unit is preceded by a unit for “neutralizing” existing landing supports. This reduces the measurement noise. However, it is not disclosed that the charge dissipated in the ballast unit is measured.

[0006] Die gestiegenen Anforderungen an die Partikelmesstechnik schafft einen laufenden Bedarf an neuen Verfahren und Vorrichtungen, mit denen sich die Genauigkeit und Verlässlichkeit der Aerosolmessung in allen Einsatzbereichen erhöhen lässt. The increased demands on particle measurement technology creates an ongoing need for new methods and devices with which the accuracy and reliability of aerosol measurement can be increased in all areas of application.

[0007] Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, welche eine höhere Messgenauigkeit und/oder Zuverlässigkeit bieten, als dies derzeit im Stand der Technik der Fall ist. It is therefore an object of the present invention to provide devices and methods which offer a higher measurement accuracy and / or reliability than is currently the case in the prior art.

[0008] Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher bezogen auf die Trägergasströmung dem Haupt-Partikelmesser vorgelagert eine Messvorstufe angeordnet ist, mit der im Trägergas anfänglich vorhandene initial geladene Aerosole messbar und diese vor der Einleitung in den Haupt-Partikelmesser aus dem Trägergas entfernbar sind. This object is achieved according to a first aspect by a device of the type mentioned, in which, based on the carrier gas flow, the main particle meter is preceded by a pre-measurement stage with which the initially charged aerosols initially present in the carrier gas can be measured and this can be measured before the introduction can be removed from the carrier gas in the main particle knife.

[0009] Dadurch wird verhindert, dass initial geladene Partikel das Messergebnis des Haupt-Partikelmessers verzerren. Herkömmliche Messvorrichtungen sind auf anfänglich ungeladene Aerosole ausgelegt. Besonders in Abgasen von Schwerlastmotoren mit Urea-Einspritzung entstehen jedoch viele geladene Aerosolpartikel, die in Abhängigkeit von Ihrer Ladung (positiv/negativ) bei bekannten Messvorrichtungen zu einer Fehlbewertung des Messergebnisses führen können. Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese initial geladenen Partikel vor dem Haupt-Partikelmesser detektiert und entfernt werden, wobei ihre Summenladung ermittelt werden kann. Das Ergebnis der in der Messvorstufe vorgenommenen Messung der initial geladenen Aerosole kann dann zur Korrektur des Messergebnisses des Haupt-Partikelmessers verwendet werden. Als Haupt-Partikelmesser kann dabei jeder geeignete auf Partikelladung basierende Partikelmesser verwendet werden, der im Stand der Technik bekannt ist. Auch andere Vorrichtungen, z.B. Kon-This prevents initially charged particles from distorting the measurement result of the main particle meter. Conventional measuring devices are designed for initially uncharged aerosols. However, especially in the exhaust gases of heavy-duty engines with urea injection, many charged aerosol particles arise which, depending on their charge (positive / negative), can lead to an incorrect evaluation of the measurement result with known measuring devices. According to the present invention, these initially charged particles can be detected and removed in front of the main particle meter, and their total charge can be determined. The result of the measurement of the initially charged aerosols carried out in the preliminary measurement stage can then be used to correct the measurement result of the main particle meter. Any suitable particle knife based on particle charge which is known in the prior art can be used as the main particle knife. Other devices, e.g. con-

densationspartikelzähler, können zur Anwendung kommen, insoweit ihre Genauigkeit durch elektrostatische Verluste beeinträchtigt wird. Densation particle counters can be used insofar as their accuracy is impaired by electrostatic losses.

[0010] In der Messvorstufe werden dabei lediglich die Aerosole gemessen und entfernt, die bereits im geladenen Zustand („initial geladen“) der Vorrichtung zugeführt wurden. Dem Haupt-Partikelmesser werden dann lediglich die initial ungeladenen Partikel zugeführt, wobei die Messung im Haupt-Partikelmesser auf herkömmliche Weise erfolgt. Neben der Verringerung des Messfehlers können zusätzliche Informationen über die initiale Ladung der Aerosole erhalten werden. In the preliminary measurement stage, only those aerosols are measured and removed that were already supplied to the device in the charged state (“initially charged”). Only the initially uncharged particles are then fed to the main particle meter, the measurement in the main particle meter taking place in a conventional manner. In addition to reducing the measurement error, additional information about the initial charge of the aerosols can be obtained.

[0011] In vorteilhafter Weise kann die Messvorstufe in Richtung der Trägergasströmung nacheinander angeordnet einen ersten, gepulst geladenen Partikelabscheider, ein Vorstufen-Elektrometer und einen zweiten, statisch geladenen Partikelabscheider aufweisen. „Gepulst geladen“ bedeutet im Zusammenhang mit der gegenständlichen Offenbarung, dass der Partikelabscheider intervallweise aktiviert und deaktiviert wird, sodass die geladenen Aerosole im Trägergas abwechselnd entweder aus dem Trägergas entfernt werden oder den ersten Partikelabscheider ungehindert passieren. Dadurch entstehen stromabwärts des ersten Partikelabscheiders im Trägergas abwechselnd Bereiche mit und ohne initial geladenen Aerosolen. Wenn das Trägergas mit diesen abwechselnden Bereichen den Vorstufen-Elektrometer durchströmt, entsteht an diesem ein messbarer Verschiebestrom, der zur Messung der initial geladenen Aerosole ausgewertet werden kann. Im zweiten, statisch geladenen Partikelabscheider werden nun auch die verbliebenen geladenen Aerosole aus dem Trägergas entfernt. Als „statisch geladen“ wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen ein Partikelabscheider bezeichnet, dessen Wirkung während des Betriebs konstant bleibt. Advantageously, the preliminary measurement stage can have, arranged one after the other in the direction of the carrier gas flow, a first, pulsed charged particle separator, a preliminary stage electrometer and a second, statically charged particle separator. In connection with the present disclosure, “pulsed charging” means that the particle separator is activated and deactivated at intervals so that the charged aerosols in the carrier gas are alternately either removed from the carrier gas or pass the first particle separator unhindered. This creates alternating areas with and without initially charged aerosols downstream of the first particle separator in the carrier gas. When the carrier gas flows through the precursor electrometer with these alternating areas, a measurable displacement current is created on it, which can be evaluated to measure the initially charged aerosols. In the second, statically charged particle separator, the remaining charged aerosols are now also removed from the carrier gas. A particle separator whose effect remains constant during operation is referred to as “statically charged” in connection with the subject.

[0012] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ladeeinheit des Haupt-Partikelmessers zur gepulsten Aufladung der im Trägergas mitgeführten Aerosole betreibbar sein, wobei die Messeinheit eine Elektrometer zur Ermittlung des Verschiebestroms, der von den gepulst aufgeladenen Aerosolen beim Durchströmen der Messeinheit erzeugt wird, aufweist. Dies erlaubt eine sehr genaue und zuverlässige Messung der verbliebenen, initial ungeladenen Partikel. Die Ladeeinheit wirkt dabei in gleicher Weise auf alle Aerosolpartikel, da diese alle gleichermaßen ungeladen in die Ladeeinheit einströmen. In a further advantageous embodiment, the charging unit of the main particle meter can be operated for pulsed charging of the aerosols carried in the carrier gas, the measuring unit having an electrometer for determining the displacement current generated by the pulsed charged aerosols when flowing through the measuring unit . This allows a very precise and reliable measurement of the remaining, initially uncharged particles. The loading unit acts in the same way on all aerosol particles, since these all flow equally uncharged into the loading unit.

[0013] Es ist darauf hinzuweisen, dass die Begriffe „Aerosol“, „Partikel“ und „Aerosolpartikel“ im Zusammenhang mit der gegenständlichen Offenbarung synonym verwendet werden. It should be noted that the terms “aerosol”, “particle” and “aerosol particle” are used synonymously in connection with the present disclosure.

[0014] In vorteilhafter Weise kann die Ladeeinheit einen Auflader und einen dritten, gepulst geladenen Partikelabscheider aufweisen. Dadurch lässt sich eine sehr exakte und zeitlich sehr genau abgegrenzte Abfolge an geladenen und ungeladenen Abschnitten im Trägergas erzeugen, was sich vorteilhaft auf die Messgenauigkeit auswirkt. The charging unit can advantageously have a charger and a third, pulsed charged particle separator. As a result, a very exact and chronologically very precisely delimited sequence of charged and uncharged sections can be generated in the carrier gas, which has an advantageous effect on the measurement accuracy.

[0015] In einem weiteren Aspekt betrifft die gegenständliche Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei erfindungsgemäß im Trägergas anfänglich vorhandene, initial geladene Aerosole vor dem Einströmen des Trägergases in den Haupt-Partikelmesser in einer Messvorstufe gemessen und dann aus dem Trägergas entfernt werden. Das Verfahren erlaubt einen vorteilhaften Betrieb der hierin offenbarten Vorrichtung zur Messung von Aerosolen. In a further aspect, the present invention relates to a method of the type mentioned, wherein, according to the invention, initially charged aerosols initially present in the carrier gas are measured in a preliminary measurement stage before the carrier gas flows into the main particle meter and then removed from the carrier gas. The method allows an advantageous operation of the device disclosed herein for measuring aerosols.

[0016] In vorteilhafter Weise können in der Messvorstufe die initial geladene Aerosole zuerst durch einen ersten, gepulst geladenen Partikelabscheider abschnittsweise aus dem Trägergas entfernt werden, dann in einem Vorstufen-Elektrometer der von den verbliebenen initial geladenen Aerosolen erzeugte Verschiebestrom ermittelt werden und dann die verbliebenen initial geladenen Aerosole durch einen zweiten, statisch geladenen Partikelabscheider aus dem Trägergas entfernt werden. Advantageously, the initially charged aerosols can first be removed from the carrier gas in sections by a first, pulsed charged particle separator in the preliminary measurement stage, then the displacement current generated by the remaining initially charged aerosols can be determined in a preliminary stage electrometer and then the remaining ones initially charged aerosols are removed from the carrier gas by a second, statically charged particle separator.

[0017] In einer vorteilhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Verfahrens können im Haupt-Partikelmesser die im Trägergas mitgeführten Aerosole zuerst gepulst aufgeladen werden und dann durch eine Messeinheit geleitet werden, in welcher der Verschiebestrom, der von den gepulst aufgeladenen Aerosolen beim Durchströmen der Messeinheit erzeugt wird, ermittelt wird. In an advantageous embodiment of the method disclosed herein, the aerosols carried in the carrier gas can first be charged in a pulsed manner in the main particle meter and then passed through a measuring unit in which the displacement current generated by the pulsed charged aerosols when flowing through the measuring unit , is determined.

[0018] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die gepulste Aufladung in dem In a further advantageous embodiment, the pulsed charging in the

Haupt-Partikelmesser durch eine Aufladung aller im Trägergas mitgeführten Aerosole und eine nachfolgende abschnittsweise Entfernung eines Teils der geladenen Aerosole in einem dritten, gepulst geladenen Partikelabscheider erfolgen. Main particle meter by charging all aerosols carried along in the carrier gas and then removing some of the charged aerosols in sections in a third, pulsed charged particle separator.

[0019] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 2 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt The present invention is explained in more detail below with reference to Figures 1 to 2, which show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments of the invention. It shows

[0020] Fig. 1 eine Vorrichtung zur Messung von Aerosolen in einer schematischen Blockdarstellung, und 1 shows a device for measuring aerosols in a schematic block diagram, and

[0021] Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung in einer schematisierten Darstellung. 2 shows an embodiment of the device in a schematic representation.

[0022] Fig. 1 zeigt in einer schematischen Weise die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung 1 zur Messung von Aerosolen 2, die in einem Trägergas 3 enthalten sind. Das Trägergas 3 durchströmt die Vorrichtung 1 entlang eines Strömungskanals 5 und bildet eine Trägergasströmung 4 aus, die in Fig.1 mit Pfeilen angedeutet ist. Der Strömungskanal 5 durchläuft zuerst eine Messvorstufe 9 mit einem ersten Partikelabscheider 10, einem Vorstufen-Elektrometer 11 und einem zweiten Partikelabscheider 12, und gelangt dann in einen Haupt-Partikelmesser 6 mit einer Ladeeinheit 7 und einer Messeinheit 8. Die Ladeeinheit 7 kann beispielsweise einen Auflader 13 und einen dritten Partikelabscheider 14 enthalten. 1 shows, in a schematic manner, the essential elements of a device 1 for measuring aerosols 2 which are contained in a carrier gas 3. The carrier gas 3 flows through the device 1 along a flow channel 5 and forms a carrier gas flow 4, which is indicated in FIG. 1 with arrows. The flow channel 5 first passes through a measurement pre-stage 9 with a first particle separator 10, a pre-stage electrometer 11 and a second particle separator 12, and then reaches a main particle meter 6 with a charging unit 7 and a measuring unit 8. The charging unit 7 can, for example, be a charger 13 and a third particle separator 14 included.

[0023] In der Messvorstufe 9 wird die Ladung von initial geladenen Aerosolen, d.h. Aerosolen, die in der Trägergasströmung 4 bereits beim Einströmen in die Vorrichtung 1 in einem geladenen Zustand vorliegen, ermittelt und diese initial geladenen Aerosole werden dann aus der Trägergasströmung 4 entfernt, bevor diese in den Haupt-Partikelmesser 6 gelangt. Dazu werden die initial geladenen Aerosole 2 in dem ersten, gepulst geladenen Partikelabscheider 10 abschnittsweise aus der Trägergasströmung 4 entfernt, sodass in der Trägergasströmung eine regelmäßige Abfolge an Abschnitten mit initial geladenen Aerosolen 2 und ohne initial geladenen Aerosolen 2 entsteht. Aerosole 2, die anfänglich in nicht geladenem Zustand in der Trägergasströmung 4 vorhanden sind, bleiben von dem ersten Partikelabscheider 10 (und auch von den nachfolgenden Vorstufen-Elektrometer 11 und dem zweiten Partikelabscheider 12) im Wesentlichen unbeeinflusst. Mit dem Vorstufen-Elektrometer 11 wird der von den Abschnitten mit unterschiedlicher Ladung bewirkte Verschiebestrom ermittelt, woraus sich Rückschlüsse auf die Summenladung der initial geladenen Aerosole 2 ableiten lassen. Das Messergebnis der Messvorstufe 9 kann zur Korrektur des Messergebnisses der nachfolgenden Messung in dem Haupt-Partikelmesser 6 verwendet werden und bietet zusätzliche Informationen über die Eigenschaften der Aerosole 2 im Trägergas 3. Der zweite Partikelabscheider 12 wird stetig betrieben und entfernt im Wesentlichen alle verbliebenen initial geladenen Aerosole 2 aus der Trägergasströmung 4, bevor diese (mit den darin enthaltenen, initial ungeladenen Aerosolen) in den Haupt-Partikelmesser 6 geleitet wird. In the preliminary measurement stage 9, the charge of initially charged aerosols, ie aerosols that are already present in the carrier gas flow 4 in a charged state when flowing into the device 1, is determined and these initially charged aerosols are then removed from the carrier gas flow 4, before it reaches the main particle knife 6. For this purpose, the initially charged aerosols 2 are removed in sections from the carrier gas flow 4 in the first, pulsed charged particle separator 10, so that a regular sequence of sections with initially charged aerosols 2 and without initially charged aerosols 2 is created in the carrier gas flow. Aerosols 2, which are initially present in the carrier gas flow 4 in an uncharged state, remain essentially unaffected by the first particle separator 10 (and also by the subsequent precursor electrometer 11 and the second particle separator 12). The precursor electrometer 11 is used to determine the displacement current caused by the sections with different charges, from which conclusions can be drawn about the total charge of the initially charged aerosols 2. The measurement result of the preliminary measurement stage 9 can be used to correct the measurement result of the subsequent measurement in the main particle meter 6 and provides additional information about the properties of the aerosols 2 in the carrier gas 3. The second particle separator 12 is operated continuously and essentially removes all remaining initially charged Aerosols 2 from the carrier gas flow 4 before it (with the initially uncharged aerosols contained therein) is passed into the main particle knife 6.

[0024] Der Haupt-Partikelmesser 6 beruht auf einer gepulsten Aufladung des Partikelstroms in der Ladeeinheit 7 und einer Detektion und Auswertung des Verschiebestroms, der von den abschnittsweise geladenen Aerosolen bewirkt wird, wenn diese die Messeinheit 8 durchströmen. Als Messeinheit 8 kann ein ausreichend empfindliches Elektrometer verwendet werden, beispielsweise kann die Messeinheit 8 ein leitfrähiges Rohr umfassen, durch das die Trägergasströmung 4 mit den abschnittsweise geladenen Aerosolen durchgeleitet wird. Nach dem Prinzip der Influenz ist am Rohr eine Messung des Verschiebestroms möglich. Durch die Auswertung der Höhe der positiven und negativen Wertspitzen des Verschiebestroms kann auf die Ladung und damit auf die Partikelanzahl rückgeschlossen werden. Die Abstände der Wertspitzen können beeinflusst werden von der Pulsdauer der Aufladung bzw. des verwendeten Partikelabscheiders. Die Messeinheit 8 kann gegebenenfalls auf demselben Messprinzip beruhen, wie das Vorstufen-Elektrometer 11, und gegebenenfalls auch identisch aufgebaut sein. The main particle knife 6 is based on a pulsed charging of the particle flow in the charging unit 7 and a detection and evaluation of the displacement flow caused by the aerosols charged in sections when they flow through the measuring unit 8. A sufficiently sensitive electrometer can be used as the measuring unit 8, for example the measuring unit 8 can comprise a conductive tube through which the carrier gas flow 4 with the aerosols charged in sections is passed. According to the principle of influence, the displacement current can be measured on the pipe. By evaluating the level of the positive and negative value peaks of the displacement current, conclusions can be drawn about the charge and thus the number of particles. The intervals between the value peaks can be influenced by the pulse duration of the charge or the particle separator used. The measuring unit 8 can optionally be based on the same measuring principle as the pre-stage electrometer 11, and possibly also be constructed identically.

[0025] Eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die grundsätzliche Abfolge der in Fig. 2 dargestellten Bauteile im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Blockdarstellung entspricht. An exemplary embodiment of the device 1 is shown in FIG. 2, the basic sequence of the components shown in FIG. 2 essentially corresponding to the block diagram shown in FIG. 1.

[0026] Um sicherzustellen, dass das vom Haupt-Partikelmesser 6 ermittelte Messergebnis nicht To ensure that the measurement result determined by the main particle meter 6 is not

durch initial geladenen Aerosole 2 verfälscht wird, ist dem Haupt-Partikelmesser 6 eine Messvorstufe 9 vorgelagert (wiederum bezogen auf die Richtung der Trägergasströmung 4). is falsified by initially charged aerosols 2, the main particle knife 6 is preceded by a measurement preliminary stage 9 (again based on the direction of the carrier gas flow 4).

[0027] Die Messvorstufe 9 weist einen ersten Partikelabscheider 10 auf, der gepulst betrieben wird. Der erste Partikelabscheider 10 beruht auf dem elektrostatischen Prinzip, wobei zwischen Elektroden ein Feld erzeugt wird, welches initial geladene Aerosole zu einer Niederschlagselektrode ableitet und dadurch aus der Trägergasströmung 4 entfernt, solange die Elektroden geladen sind. Der erste Partikelabscheider 10 wird mit einer definierten Frequenz gepulst geladen, sodass in der Trägergasströmung 4 die oben beschriebene regelmäßige Abfolge an abwechselnden Abschnitten mit und ohne initial geladenen Aerosolen entsteht. Diese wechselnde Abfolge an Abschnitten mit und ohne initial geladenen Aerosolen 2 erzeugt beim Durchströmen des VorstufenElektrometers 11 in diesem einen Verschiebestrom, der zur Ermittlung der Merkmale der initial geladenen Aerosole 2 (z.B. Konzentration, Anzahl, Größenverteilung, etc.) ausgewertet werden kann. The preliminary measurement stage 9 has a first particle separator 10 which is operated in a pulsed manner. The first particle separator 10 is based on the electrostatic principle, a field being generated between electrodes which diverts initially charged aerosols to a collecting electrode and thereby removes them from the carrier gas flow 4 as long as the electrodes are charged. The first particle separator 10 is charged in a pulsed manner with a defined frequency, so that the above-described regular sequence of alternating sections with and without initially charged aerosols is created in the carrier gas flow 4. This alternating sequence of sections with and without initially charged aerosols 2 generates a displacement current when flowing through the preliminary stage electrometer 11, which can be evaluated to determine the characteristics of the initially charged aerosols 2 (e.g. concentration, number, size distribution, etc.).

[0028] Dem Vorstufen Elektrometer 11 nachgelagert ist ein zweiter Partikelabscheider 12 vorgesehen, der ähnliche oder gleiche Merkmale aufweisen kann, wie der erste Partikelabscheider 10, wobei der zweite Partikelabscheider 12 jedoch stetig betrieben wird, d.h. dass die Elektroden des zweiten Partikelabscheiders 12 während des Betriebs ständig geladen sind. Dadurch werden alle verbliebenen initial geladenen Aerosole vom zweiten Partikelabscheider 12 aus der Trägergasströmung 4 entfernt. Nur die anfänglich ungeladenen Aerosole gelangen mit der Trägergasströmung 4 weiter in den Haupt-Partikelzähler 6. The preliminary electrometer 11 is followed by a second particle separator 12, which can have similar or identical features as the first particle separator 10, the second particle separator 12, however, is operated continuously, ie that the electrodes of the second particle separator 12 during operation are constantly charged. As a result, all remaining initially charged aerosols are removed from the carrier gas flow 4 by the second particle separator 12. Only the initially uncharged aerosols pass further into the main particle counter 6 with the carrier gas flow 4.

[0029] Somit befinden sich am Eingang zum Haupt-Partikelzähler 6 im Trägergas 4 nur mehr ungeladene Aerosole 2. Diese ungeladenen Aerosole 2 werden nun im Auflader 13 geladen, wobei dies beispielsweise durch einen lonenstrom oder eine lonenwolke erfolgen kann, der von einem Koronadraht 15 zu einer lonenfalle 16 geleitet wird. Als lonenfalle 16 kann eine einfache Elektrode verwendet werden. Der Koronadraht 15 befindet sich dabei in einer Koronakammer 17, die seitlich am Strömungskanal 5 angeordnet ist und von diesem durch ein Sperrgitter 18 abgetrennt ist. Die vom Koronadraht 15 in der Koronakammer 17 erzeugten lonen dringen durch das Sperrgitter 18 und durchwandern, im Wesentlichen quer zur Trägergasströmung 4, den Strömungskanal 5 zu der auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten lonenfalle 16. Dabei werden die Aerosole 2, beim Passieren des lonenstroms oder der lonenwolke aufgeladen. Der Auflader 13 wird „statisch“, d.h. mit einem über den Zeitverlauf konstanten lonenstrom betrieben. Dadurch werden alle Aerosole 2 im Trägergas 3 im Wesentlichen gleichmäßig aufgeladen und gelangen dann in den im Strömungskanal 5 nachgelagerten dritten Partikelabscheider 14. Thus, there are only uncharged aerosols 2 in the carrier gas 4 at the entrance to the main particle counter 6. These uncharged aerosols 2 are now charged in the charger 13; is passed to an ion trap 16. A simple electrode can be used as the ion trap 16. The corona wire 15 is located in a corona chamber 17 which is arranged on the side of the flow channel 5 and separated from it by a barrier grid 18. The ions generated by the corona wire 15 in the corona chamber 17 penetrate through the barrier grid 18 and migrate through the flow channel 5 to the ion trap 16 arranged on the opposite side, essentially transversely to the carrier gas flow 4 ion cloud charged. The charger 13 is operated “statically”, i.e. with an ion current that is constant over the course of time. As a result, all of the aerosols 2 in the carrier gas 3 are charged essentially uniformly and then reach the third particle separator 14 located downstream in the flow channel 5.

[0030] Der dritte Partikelabscheider 14 beruht auf dem elektrostatischen Prinzip, wobei zwischen Elektroden ein Feld erzeugt wird, welches geladene Aerosole zu einer Niederschlagselektrode ableitet und dadurch aus der Trägergasströmung 4 entfernt, solange die Elektroden geladen sind. Der dritte Partikelabscheider 14 wird mit einer definierten Frequenz gepulst geladen, sodass in der Trägergasströmung 4 eine regelmäßige Abfolge an abwechselnd geladenen und ungeladenen Abschnitten entsteht. Die geladenen Abschnitte enthalten die von dem Auflader 13 geladenen Aerosole 2, während in den ungeladenen Abschnitten im Wesentlichen alle Aerosole entfernt sind. Diese wechselnde Abfolge an geladenen und ungeladenen Abschnitten erzeugt den Verschiebestrom in der Messeinheit 8, der zur Ermittlung der Merkmale der Aerosole 2 (z.B. Konzentration, Anzahl, Größenverteilung, etc.) ausgewertet werden kann. The third particle separator 14 is based on the electrostatic principle, a field being generated between electrodes which diverts charged aerosols to a collecting electrode and thereby removes them from the carrier gas flow 4 as long as the electrodes are charged. The third particle separator 14 is charged in a pulsed manner with a defined frequency, so that a regular sequence of alternately charged and uncharged sections is created in the carrier gas flow 4. The charged sections contain the aerosols 2 charged by the charger 13, while substantially all of the aerosols are removed in the uncharged sections. This alternating sequence of charged and uncharged sections generates the displacement current in the measuring unit 8, which can be evaluated to determine the characteristics of the aerosols 2 (e.g. concentration, number, size distribution, etc.).

[0031] Anstelle der konstanten Aufladung im Auflader 13 und der gepulsten abschnittsweisen Entfernung im dritten Partikelabscheider 14 kann auch eine gepulste, abschnittsweise Aufladung erfolgen, wobei dann der dritte Partikelabscheider 14 nicht erforderlich ist. Instead of the constant charging in the charger 13 and the pulsed section-wise removal in the third particle separator 14, pulsed, section-wise charging can also take place, in which case the third particle separator 14 is not required.

[0032] Als Haupt-Partikelmesser 6 kann auch jedes andere bekannte Aerosolmesssystem verwendet werden, welches auf einer Partikelaufladung beruht. Zu Systemen, die hierzu verwendet werden können, zählen Vorrichtungen, wie sie etwa in WO 04113904 A1 oder WO 14033040 A1 offenbart sind. Bei diesen Systemen wird anstelle einer konstanten Aufladung in dem Auflader 13 und einer nachgelagerten gepulsten Abscheidung in dem dritten Partikelabscheider 14 (wie oben beschrieben) eine direkte gepulste Aufladung umgesetzt. Als Haupt-Partikelmesser 6 kann aber Any other known aerosol measuring system which is based on particle charging can also be used as the main particle meter 6. Systems that can be used for this purpose include devices such as are disclosed, for example, in WO 04113904 A1 or WO 14033040 A1. In these systems, instead of a constant charge in the charger 13 and a downstream pulsed separation in the third particle separator 14 (as described above), a direct pulsed charge is implemented. As the main particle meter 6, however,

auch z.B. ein Kondensationspartikelzähler (CPC) zur Anwendung kommen, der auf einem anderen Messprinzip beruht. Auch hier wäre das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil, da durch Entfernung der initial geladenen Partikel die elektrostatischen Verluste reduziert werden können. For example, a condensation particle counter (CPC) based on a different measuring principle can also be used. The method according to the invention would also be advantageous here, since the electrostatic losses can be reduced by removing the initially charged particles.

[0033] Nach dem Haupt-Partikelmesser 6 verlässt die Trägergasströmung 4 den Haupt-Partikelmesser 6 wobei die Vorrichtung 1 gegebenenfalls eine nachgelagerte Saugpumpe (nicht dargestellt) aufweisen kann, die die Trägergasströmung 4 antreibt. After the main particle knife 6, the carrier gas flow 4 leaves the main particle knife 6, the device 1 optionally being able to have a downstream suction pump (not shown) which drives the carrier gas flow 4.

[0034] Durch die erfindungsgemäße Lösung wird verhindert, dass initial geladene Partikel das Messergebnis eines Haupt-Partikelmessers verzerren. The solution according to the invention prevents initially charged particles from distorting the measurement result of a main particle meter.

BEZUGSZEICHEN: REFERENCE MARK:

1 Vorrichtung 1 device

2 Aerosol 2 aerosol

3 Trägergas 3 carrier gas

4 Trägergasströmung 4 carrier gas flow

5 Strömungskanal 5 flow channel

6 Haupt-Partikelmesser 6 main particle knives

7 Ladeeinheit 7 loading unit

8 Messeinheit 8 measuring unit

9 _Messvorstufe 9 _Measuring pre-stage

10 erster Partikelabscheider 11 Vorstufen-Elektrometer 12 zweiter Partikelabscheider 13 Auflader 10 first particle separator 11 pre-stage electrometer 12 second particle separator 13 charger

14 dritter Partikelabscheider 15 Koronadraht 14 third particle separator 15 corona wire

16 lonenfalle 16 ion trap

17 Koronakammer 17 corona chamber

18 Sperrgitter 18 locking grille

Claims

1. Device (1) for measuring aerosols (2) in a carrier gas (3), the device (1) having a flow channel (5) through which a carrier gas flow (4) flows, with a main particle meter on the flow channel (5) (6) is arranged, which has a charging unit (7) for charging the aerosols (2) carried in the carrier gas (3) and a measuring unit (8) for measuring the charge of the aerosols (2) charged by the charging unit (7), thereby characterized in that, based on the carrier gas flow (4), upstream of the main particle meter (6) there is a measurement preliminary stage (9) with which initially charged aerosols (2) initially present in the carrier gas (3) can be measured and these can be measured before they are introduced into the main -Particle knife (6) can be removed from the carrier gas (3).

2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the measuring preliminary stage (9) arranged one after the other in the direction of the carrier gas flow (4) has a first, pulsed charged particle separator (10), a preliminary stage electrometer (11) and a second, static has charged particle separator (12).

3. Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the charging unit (7) of the main particle knife (6) can be operated for the pulsed charging of the aerosols (2) carried in the carrier gas (3), the measuring unit (8 ) has an electrometer for determining the displacement current that is generated by the pulsed charged aerosols (2) when flowing through the measuring unit (8).

4. Device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the charging unit (7) has a charger (13) and a third, pulsed charged particle separator (14).

5. A method for measuring aerosols (2) in a carrier gas (3) which flows through a flow channel (5) as a carrier gas flow (4), the carrier gas (3) being guided in the flow channel (5) through a main particle meter (6) in which aerosols (2) carried along in the carrier gas (3) are first charged and then their charge is measured, characterized in that initially present, initially charged aerosols (2) in the carrier gas (3) before the inflow of the carrier gas (3) measured in the main particle meter (6) in a preliminary measurement stage (9) and then removed from the carrier gas (2).

6. The method according to claim 5, characterized in that in the preliminary measurement stage (9) the initially charged aerosols (2) are first removed from the carrier gas (3) in sections by a first, pulsed charged particle separator (10), then in a preliminary stage electrometer ( 11) the displacement current generated by the remaining initially charged aerosols (2) is determined and then the remaining initially charged aerosols (2) are removed from the carrier gas (3) by a second, statically charged particle separator (12).

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that in the main particle knife (6) the aerosols (2) carried along in the carrier gas (3) are first charged in a pulsed manner and then passed through a measuring unit (8) in which the displacement current , which is generated by the pulsed charged aerosols (2) when flowing through the measuring unit (8) is determined.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the pulsed charging in the main particle knife (6) by charging all the aerosols (2) carried in the carrier gas (3) and subsequent removal of some of the charged aerosols in sections takes place in a third, pulsed charged particle separator (14).

1 sheet of drawings