3 аэрозол , масштабный усилитель, под ключенный к индукционному измерител ному кольцу, и индикатор, дополнительно снабжено индукционными кольцами , изолированными друг от друга и установленными последовательно по hoTOKy аэрозол за первым индукцион ным измерительным кольцом в части корпуса, имеющей переменное сечение усилител ми-ограничител ми, ключами и счетчиками импульсов, генератором тактовых импульсов, аналогоцифровым преобразователем и блоком вычислени радиуса и плотности частиц , причем дополнительные индукционные измерительные кольца через усилители-ограничители подключены к одному из входов соответствующих ключей, другие входы которых объеди нены и подключены к выходу масштаб .кого усилител , соединенному через аналого-циеЬровой преобразователь с одним из сигнальных входов блока вычислени радиуса и плотности частиц , к другим сигнальным входам которого подк1Ш чены выходы счетчиков , управл ющие входы которых соединены с выходами соответствующих . ключей, счетные входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов , а установочные входы соеди нены с управл ющим выходом блока вы числени радиуса и плотности частиц управл ющий вход которого подключен к выходу усилител -ограничител , соединенного с последним по потоку аэрозол индукционным измерительным кольцом, а, информационный выход к индикатору. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. В корпусе 1 последовательно по потоку аэрозоли установлены электро 2 и 3 дл создани коронного разр да , подключенные к источнику 4 высо кого напр жени , и индукционное измерительное кольцо 5, которым в сужающейс части корпуса размещены, п изолированных друг от друга допол-г нительных индукционных колец . За последним из колец установлены воздуходувка 7. К измерительному кольцу 5 подключен усилитель 8, выполненный как линейный масштабный, а к дополнительным измерительным ко цам подключены усилители огра ничители . Выход усилител 8 п ключен к первому управл ющему входу 4 каждого из ключей 10, в качестве которых могут .быть применены R-S.триггеры , и ко входу аналого-цифрового преобрг зоватёл 1 1 (АЦП). Ко второму управл ющему входу каждого из ключей10подключен выход соответствующего усилител 9. Выходы ключей 10 подключены к управл ющим входам соответствующих счетчиков 12, счетные входы которых объединены и подключены к генератору тактовых импульсов 13. Установочные входы счетчиков 12 подключены к управл ющему выходу блока вычислени радиуса и плотности частиц 14, а их выходы, а также выход 11АЦП - к его соответствующим сигнальным входам. Выход п-го усилител 9 подключен к управл ющему входу блока вьгаислений радиуса и плотности частиц14, представл ющий специализированную микро-ЭВМ. Информационный выход блока вычислени радиуса и плотности частиц подключен к индикатору 15. Устройство работает следующим образом . При прохождении воздушным потоком участка корпуса с переменным поперечным сечением происходит изменение скорости потока. Так как аэрозольные частицы обладают определенной инерцией, величина которой зависит от массы частицы, то при изменении скорости воздушного потока скорость частицы устанавливае.тс равной скорости воздушного потока с некоторым запаздыванием, величина которого зависит от соотношени между поверхностью частицы и ее плотностью . Изменение скорости аэрозольной частицы относи.тельно скорости увлекающего ее воздушного потока опись|ваетс линейным дифференциальным уравнением , Н где А и В - посто нные, характеризующие конструкцию устройства; V - скорость частицы относительно воздушного потока; Р - плотность вещества частицы; г - радиус частицы ,3 aerosol, scale amplifier connected to the induction measuring ring, and the indicator are additionally equipped with induction rings isolated from each other and mounted in series along the aerosol hoTOKy behind the first induction measuring ring in the part of the body having variable cross section amplifiers limiting , keys and pulse counters, a clock pulse generator, an analog-digital converter and a unit for calculating the radius and density of particles, with additional induction meters The new rings are connected via one of the inputs of the corresponding switches through the limiting amplifiers, the other inputs of which are combined and connected to the output of a scale of an amplifier connected via an analog-cue converter with one of the signal inputs of the radius and density calculator to the other signal inputs the outputs of the meters are connected, the control inputs of which are connected to the outputs of the corresponding. keys, the counting inputs are connected to the output of the clock pulse generator, and the installation inputs are connected to the control output of the unit for calculating the particle radius and density, the control input of which is connected to the output of the amplifier-limiter connected to the last flow aerosol induction measuring ring, and information output to the indicator. The drawing schematically shows the proposed device. Electro 2 and 3 are installed in the housing 1 in series with the aerosols to create a corona discharge, connected to a high voltage source 4, and an inductive measuring ring 5, in which additional insulated inductive insulators isolated from each other are placed in the narrowing part of the housing. rings. For the last of the rings, a blower 7 is installed. Amplifier 8 is connected to measuring ring 5; it is designed as a linear scale amplifier, and limit suppressor amplifiers are connected to additional measuring tubes. The output of the amplifier 8 is connected to the first control input 4 of each of the keys 10, for which R-S triggers can be used, and to the input of the analog-to-digital converter 1 1 (ADC). The second control input of each of the keys 10 is connected to the output of the corresponding amplifier 9. The outputs of the keys 10 are connected to the control inputs of the corresponding counters 12, the counting inputs of which are combined and connected to the clock generator 13. The installation inputs of the counters 12 are connected to the control output of the radius calculator and the density of the particles is 14, and their outputs, as well as the output of 11 ATCP, to its corresponding signal inputs. The output of the nth amplifier 9 is connected to the control input of the block of radius and density of particles 14, representing a specialized micro-computer. The information output of the unit for calculating the radius and density of particles is connected to the indicator 15. The device operates as follows. With the passage of the air flow area of the body with a variable cross section there is a change in flow velocity. Since aerosol particles have a certain inertia, the value of which depends on the particle mass, when the velocity of the air flow changes, the particle speed is set equal to the speed of the air flow with some delay, the value of which depends on the ratio between the particle surface and its density. The change in the velocity of an aerosol particle with respect to the velocity of the air flow entraining it is described by a linear differential equation, H where A and B are constant characterizing the design of the device; V is the particle velocity relative to the air flow; P is the density of the substance of the particle; g is the radius of the particle
Откуда следует, что дл определени плотности вещества частицы необходимо знать величину ее радиуса и решение дифференциального уравнени j представл ющее собой значение скорости частицы относительно скорости воздушного потока в определенные фиксированные моменты времени.From which it follows that to determine the density of a particle's matter, it is necessary to know the value of its radius and the solution of the differential equation j, which is the value of the velocity of the particle relative to the speed of the air flow at certain fixed points in time.
Измерение размера аэрозольных частиц и их плотности в предлагаемом устройстве производитс следующим образом.Measurement of the size of aerosol particles and their density in the proposed device is performed as follows.
Аэрозольна частица, увлекаема потоком воздуха, создаваемым воздуходзгвкой .7, проходит через зону коронного разр да, создаваемого электродами 2 и 3, на которые подаетс высокое .напр жение с :источника 4 высокого напр жени . При этом аэрозольна частица приобретает зар д, пропорциональный квадрату ее радиуса . Зар д регистрируетс усилителем 8, подключенный к индукционному измерительному кольцу 5, при прохождении через него зар женной аэрозольной частицы. Сигнал с выхода этого -усилител поступает на вход 11 АЦП, где вырабатываетс двоичное число, величина которого пропорциональна квадрату радиуса частицы. Кроме того, сигнал с выхода усилител 8 поступает на вход каждого из ключей 10 и устанавливает их в состо ние, разрешающее счет тактовых импульсов, поступающих с.ге нератора тактовых импульсов 13 на счетный вход счетчиков 12. Предварительно в каждом из счетчиков 12 записываетс число, представл ющее собой число тактовых импульсов с генератора 13 за врем , равное врмени прохождени воздушным потоком рассто ни от измерительного кольца 5 до соответствующего дополнительного измерительного кольца 6, При прохождении аэрозольной частицей каждой измерительного кольца 6 ее зар д регистрируетс подключенным к ней усилителем 9, вырабатывающим импульс, запрещающий дальнейший сче тактовых импульсов счетчиком 12, которые включены.так, что поступающие на них тактовые импульсы с генератора 13 вычитаютс из предварительно записанного числа,,В результате по окончании счета в каждо из счетчиков 12 оказьгеаетс записанным двоичное число, пропорциональноThe aerosol particle, entrained by the air flow generated by the blower .7, passes through the corona discharge zone created by the electrodes 2 and 3, which are supplied with high voltage from: high voltage source 4. In this case, the aerosol particle acquires a charge proportional to the square of its radius. The charge is recorded by the amplifier 8, connected to the induction measuring ring 5, as the charged aerosol particle passes through it. The signal from the output of this amplifier enters input 11 of the ADC, where a binary number is generated, the value of which is proportional to the square of the radius of the particle. In addition, the signal from the output of the amplifier 8 is fed to the input of each of the keys 10 and sets them to a state that allows the counting of clock pulses from the clock pulse generator 13 to the counting input of counters 12. In advance of each of the counters 12, the number representing the number of clock pulses from the generator 13 in a time equal to the time the air flow travels the distance from the measuring ring 5 to the corresponding additional measuring ring 6. With the passage of the aerosol particle, each the measuring ring 6 its charge is recorded by the amplifier 9 connected to it, generating a pulse prohibiting further counting of the clock pulses by the counter 12, which are turned on. So that the clock pulses from the generator 13 are subtracted from the pre-recorded number. As a result, in each of the counters 12, the binary number is written down in proportion to
времени запаздывани аэрозольной частицы относительно воздушного потока . После прохождени аэрозольной частицией последнего иэмерительцого кольца 6 сигнал с подключенного к нему усилител 9 поступает на упрал ющий вход блока вычислени радиуса и плотности частиц 14 и разрешает запись в него двоичных чисел с выходов счетчиков 12, характеризующих скорость аэрозольной частицы относительно воздушного потока в каждой из п точек, в которых размещены индукционные измерительные кольца 6, и представл ющих собой решение дифференциального уравнени движени частицы в аналитическом виде (табличное задание функции), Одновременно в блок вычислени радиуса и плотности частиц записываетс число с выхода 11 АЦП, определ ющее величину квадрата радиуса аэрозольной частицы . Блок вычислени радиуса и плотности частиц осуществл ет , в цифровом виде решение дифференциального уравнени движени аэрозольной частицы , вычисл ее скорость относительно воздушного потока дл тех точек, в которых установлены индукционные измерительные кольца 6, При этом величина квадрата радиуса частицы вл етс параметром, а плотность частицы варьируетс до тех пор, пока результат вычислений блока вычислени радиуса и плотности частиц не совпадает с заданной точностью со значени ми чисел, переписанных и пам ть блока вычислени радиуса и плотности частиц 14 со счетчиком 12,При совпадении этих значений с выхода блока вычислени радиуса и плотности частиц 14 на индикатор 15 вывод тс данные о размере аэрозольной частицы и ее плотности, а на установочные входы счетчиков 12 подаетс сигнал, устанавливающий их в исходное состо ние . Количество измерительных колец определ ет точность вычислени плотности материала аэрозольной частицы и допустимым диапазон ее изменений . При увеличении числа измерительных колец точность вычислений повьш1аетс .the delay time of the aerosol particle relative to the air flow. After the last measuring ring 6 passes by the aerosol part, the signal from the amplifier 9 connected to it goes to the control input of the radius and density calculator 14 and allows the binary numbers from the counters 12 that characterize the velocity of the aerosol particle relative to the air flow in each of the n the points where the induction measuring rings 6 are placed, and which represent the solution of the differential equation of particle motion in analytical form (tabular task of the function), At the same time, the number from output 11 of the ADC, which determines the magnitude of the square of the radius of the aerosol particle, is written to the unit for calculating the radius and density of the particles. The unit for calculating the radius and density of particles digitally solves the differential equation for the motion of an aerosol particle, calculating its velocity relative to the air flow for those points where inductive measuring rings 6 are installed. The magnitude of the square of the particle radius is a parameter, and the particle density varies as long as the result of the calculation of the radius and particle density calculator does not match the specified accuracy with the numbers rewritten and the block memory is calculated and the radius and density of the particles 14 with the counter 12. When these values coincide from the output of the radius and density calculating unit 14, the indicator 15 outputs data on the size of the aerosol particle and its density, and the installation inputs of the counters 12 are given a signal that sets them to the original condition. The number of measuring rings determines the accuracy of calculating the density of the material of the aerosol particle and the allowable range of its changes. As the number of measuring rings increases, the accuracy of calculations increases.