×
20.09.2015
216.013.7da5

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Предложенный способ позволяет измерять распределение по фракциям и концентрации твердых и жидких частиц аэрозоля в интервале размеров частиц: от 0,8 мкм до 2 мкм, от 2 мкм до 5 мкм, от 5 мкм до 10 мкм и более 10 мкм при помощи полупроводниковых кондуктометрических сенсоров по изменению проводимости. При применении заявляемого способа измерения концентрации частиц аэрозоля в реальном времени и устройства для его осуществления, состоящего из забора пробы из окружающей среды, распределения по дисперсности исследуемого потока аэрозоля по соответствующим камерам и измерения концентрации аэрозоля в каждой камере, измерения проводятся полупроводниковыми кондуктометрическими сенсорами по изменению их проводимости после предварительного прогрева, для чего проводится предварительная калибровка сенсоров по их проводимости на атмосферном воздухе и на воздухе, содержащем аэрозоль с известной концентрацией и дисперсностью, которая принимается постоянной вплоть до окончания измерений, причем калибровка осуществляется для каждого сенсора, далее с учетом калибровки значения проводимостей по заданному алгоритму пересчитываются в концентрации. Техническим результатом является снижение стоимости измерения и потребления энергии, а в части устройства - уменьшение его массогабаритных характеристик. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предложенный способ позволяет измерять распределение по фракциям и концентрации твердых и жидких частиц аэрозоля в интервале размеров частиц: от 0,8 мкм до 2 мкм, от 2 мкм до 5 мкм, от 5 мкм до 10 мкм и более 10 мкм при помощи полупроводниковых кондуктометрических сенсоров по изменению проводимости.

Техническое решение относится к способам контроля состояния атмосферного воздуха и может быть использовано для мониторинга загрязнения окружающей среды, а также для контроля за аварийными химическими выбросами.

В настоящий момент существует несколько способов контроля осаждаемого аэрозоля. Наиболее распространенным и признанным в качестве стандарта в Европе, в частности в России, Англии, Франции, Бельгии и др., является гравитационный способ, согласно которому из аэрозольного потока выделяют частицы и определяют их массу. Выделение частиц, как правило, осуществляется при пропускании проб воздуха через различные фильтры, и по массе частиц, осажденных на фильтрах, определяют концентрацию аэрозоля в воздухе по формуле (1):

где m - масса осажденных частиц, мг;

Q - объемный расход воздуха через пробоотборник, м3/с;

τ - время отбора пробы, с.

Основные преимущества этого способа - получение массовой концентрации веществ и отсутствие влияния их химического и дисперсного состава на результаты измерений. К недостаткам относится большая трудоемкость процесса измерения и отсутствие возможности контролирования изменения концентрации аэрозоля в режиме реального времени.

Известен способ измерения концентрации частиц аэрозоля, состоящий из измерения аэрозоля кондуктометрическим полупроводниковым сенсором в реальном времени [1]. Недостатком данного способа является невозможность измерения дисперсного состава аэрозоля из-за нулевой избирательности данного типа сенсора.

Известен способ измерения концентрации частиц аэрозоля, состоящий из забора пробы из окружающей среды, распределения по дисперсности исследуемого потока аэрозоля по соответствующим камерам и измерения концентрации аэрозоля (исследуемого вещества) для каждой камеры, имеющей свой диапазон дисперсности [2]. Изобретение позволяет фиксировать во времени изменение концентрации аэрозоля и его дисперсности, обеспечивает совместное измерение дисперсного состава и концентрации аэрозоля в большом временном интервале. Недостатком данного изобретения является невысокая точность измерения концентрации аэрозоля и невозможность проведения измерений в реальном времени.

Известен способ измерения концентрации частиц аэрозоля газоанализатором на основе полупроводниковых кондуктометрических датчиков [3]. Однако в предложенном способе аэрозоль осаждается диффузией, что существенно затрудняет проведение контроля фракционного состава аэрозоля.

Наиболее близким является способ измерения концентрации частиц аэрозоля в реальном времени и устройство для его осуществления, состоящий из забора пробы из окружающей среды, распределения по дисперсности исследуемого потока аэрозоля по соответствующим камерам устройства и измерения концентрации аэрозоля для каждой камеры, имеющей свой диапазон дисперсности [4]. Недостатками данного способа и устройства являются дороговизна, а также громоздкость измерительного устройства и большое потребление энергии.

Задачей технического решения является выбор условий, при которых измерения проводятся с минимальными материальными и энергетическими затратами.

Технический результат состоит в том, что заявленный способ позволяет снизить стоимость измерений и потребление энергии, а в части устройства - в уменьшении его массогабаритных характеристик.

Поставленная задача решается следующим образом. При применении заявляемого способа измерения концентрации частиц аэрозоля в реальном времени и устройства для его осуществления, состоящего из забора пробы из окружающей среды, распределения по дисперсности исследуемого потока аэрозоля по соответствующим камерам и измерения концентрации аэрозоля в каждой камере, измерения проводятся полупроводниковыми кондуктометрическими сенсорами по изменению их проводимости (после предварительного прогрева), для чего проводится предварительная калибровка сенсоров по их проводимости на атмосферном воздухе и на воздухе, содержащем аэрозоль с известной концентрацией и дисперсностью, которая принимается постоянной вплоть до окончания измерений, причем калибровка осуществляется для каждого сенсора. С учетом калибровки значения проводимостей пересчитываются в концентрации по заданному алгоритму.

Кроме того, в устройстве, состоящем из импактора с последовательно расположенными измерительными камерами для определенных диапазонов дисперсности частиц, установлены датчики концентрации аэрозоля, которыми согласно изобретению являются полупроводниковые кондуктометрические сенсоры.

Кроме того, калибровку дополнительно проводят по другому известному веществу.

Кроме того, кондуктометрические сенсоры установлены в зоне торможения потока.

Данное техническое решение позволяет снизить стоимость измерений и потребление энергии, а также уменьшить габариты устройства.

Техническая сущность предложенного решения поясняется фигурой, где представлено условное изображение функционирования устройства - импактора с полупроводниковыми кондуктометрическими сенсорами в процессе осуществления предложенного способа: импактор (1), входной патрубок (2), перегородки (3), отверстия (4) в перегородках (3), камеры (5) для аэрозоля с различной дисперсностью, полупроводниковые кондуктометрические сенсоры (6), выходной патрубок (7).

Предлагаемый способ состоит из последовательности следующих операций: через входной патрубок (2) в импактор осуществляется забор атмосферного воздуха, содержащего аэрозоль, попав в импактор (1), аэрозоль через отверстия (4) перегородок (3) поступает в измерительные камеры (5), в которых установлены сенсоры (6), и через выходной патрубок (7) покидает импактор (1). Так как отверстия (4) имеют разный диаметр, то поток аэрозоля проходит через них с разной скоростью, что позволяет в каждой камере (5) осаждать частицы на сенсоры и измерять концентрацию аэрозоля различной дисперсности. Для проведения измерений необходимо предварительно провести калибровку, которая осуществляется следующим образом. Сенсоры предварительно прогревают, и далее проводят калибровку сенсоров по их проводимости на атмосферном воздухе и воздухе, содержащем аэрозоль с известной концентрацией и дисперсностью. Калибровку осуществляют для каждого сенсора, количество калибровочных экспериментов с измерением проводимости сенсоров на воздухе, содержащем аэрозоль с известной концентрацией и дисперсностью, определяется исходя из требований к диапазону и точности измерений. Далее проводят измерения текущих значений проводимостей сенсоров в реальном времени, которые с учетом калибровки, по заданному алгоритму пересчитываются в концентрации.

Пример конкретного осуществления предложенного способа.

Калибровка проводилась с использованием, аэрозоля 15% водного раствора модельного вещества и импакторов. Испытания проводились в герметичной испытательной камере, объемом 8 м3, оборудованной вытяжной вентиляцией и технологическими отверстиями для подключения импактора с полупроводниковыми кондуктометрическими датчиками и такого же импактора с фильтрами Петрянова. В течение всех экспериментов импактор с полупроводниковыми кондуктометрическими сенсорами находился в камере, а для каждого эксперимента устанавливался такой же импактор с фильтрами Петрянова (на местах крепления сенсоров). Создание аэрозоля водного раствора осуществлялось с использованием ультразвукового генератора «Вулкан-2». Длительности распыления водного раствора выбирались в соответствии с производительностью генератора для равномерного охвата исследуемого диапазона концентраций. После каждого распыления осуществлялось перемешивание аэрозоля в течение одной минуты. Отбор аэрозоля производился параллельно через импактор с полупроводниковыми кондуктометрическими датчиками и через такой же импактор с фильтрами Петрянова. Объемы прокачиваемого воздуха через каждый импактор были равны. После отбора аэрозоля проводился продув камеры до полного очищения (не менее 15 минут). Определение количества аэрозоля модельного вещества, уловленного импакторами с фильтрами Петрянова, осуществлялось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием. В процессе калибровки было проведено 7 калибровочных экспериментов, в результате которых были получены зависимости показаний концентрации аэрозоля, измеренных при помощи импактора с фильтрами Петрянова методом количественного химического анализа, от показаний импактора с полупроводниковыми кондуктометрическими датчиками. Калибровочная кривая представлена прямой линией с формулой (2):

где C - предполагаемая концентрация аэрозоля в мг/л,

G - показания импактора с полупроводниковыми кондуктометрическими датчиками в отсчетах АЦП,

а и G0 - калибровочные коэффициенты, полученные при линейной аппроксимации результатов.

Список литературы

1. Патент США №5382341. «Способ детектирования дыма (аэрозоля)».

2. Патент РФ №2296975, 10.04.2007, МПК7 G01N 15/02. «Импактор».

3. Патент на полезную модель РФ №95846, 29.12.2009, G01N 27/00 (2006.01). «Газоанализатор на основе полупроводниковых кондуктометрических датчиков».

4. Патент США №6431014, 13.08.2002, МПК7 G01N 15/02. «Высокоточный импактор аэрозоля и мониторинг».


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 13 items.
10.12.2013
№216.012.8a16

Способ определения проницаемости преграды для зондирующего излучения сверхширокополосного радара

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для оценки достоверности результатов поиска живых людей за непрозрачными преградами с использованием сверхширокополосного (СШП) радара путем проведения исследований по определению проницаемости преграды для используемого при поиске радара....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501032
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.01.2014
№216.012.9895

Способ измерения полисостава газовых сред

Изобретение относится к области измерительной техники. В способе согласно изобретению предлагается использовать число датчиков, соответствующее числу неизвестных компонент, подлежащих измерению. Причем каждая из подлежащих измерению компонент является естественной входной величиной для одного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504760
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.07.2014
№216.012.e44c

Люминесцентное покрытие для увеличения эффективности преобразования энергии падающего света и способ его получения

Изобретение может быть использовано при изготовлении солнечных элементов и светодиодов. Люминесцентное покрытие образуется из жидкой полимерной композиции, состава, мас. %: поливинилбутираль, имеющий 15-22 мас.% гидроксильных групп, - от 9,0 до 16,0; сшивающий агент - от 0,01 до 8,0; адгезив -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524234
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.09.2014
№216.012.f172

Способ наземной имитации полета космических аппаратов в космосе

Изобретение относится к космонавтике, а именно к способам имитации полета космических аппаратов (КА). Подготавливают аппаратные средства, моделируют орбитальное движение КА по предварительно заданному алгоритму и/или при приеме управляющих команд в режиме реального времени, моделируют движение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527632
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.01.2015
№216.013.216b

Способ определения дисперсного состава аэрозоля

Изобретение относится к способам контроля состояния атмосферного воздуха и может быть использовано для мониторинга загрязнения окружающей среды аэрозолями, а также для контроля аварийных выбросов. Способ измерения дисперсного состава аэрозольных частиц и их концентрации в воздушной среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540003
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.03.2015
№216.013.2fd1

Способ определения напряженно-деформированного состояния материала с хрупким скелетом

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области инженерных изысканий, и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния пород, а именно определения стадии развития деформационных процессов в массиве материала (в горном массиве, грунтов под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543709
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.10.2015
№216.013.8463

Способ измерения нечеткой информации

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано для измерения и обработки нечеткой информации. Техническим результатом является повышение точности. Способ состоит в следующем: для измерения нечеткой информации формируют условную шкалу нечетких эталонных объектов - термов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565494
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.01.2016
№216.013.9ece

Устройство для измерения количества принудительно осаждаемых частиц аэрозоля в точке торможения потока

Изобретение относится к устройствам контроля состояния атмосферного воздуха и может быть использовано для мониторинга загрязнения окружающей среды, а также для контроля аварийных выбросов. Устройство для измерения количества принудительно осаждаемых частиц аэрозоля в точке торможения потока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572291
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.04.2016
№216.015.3533

Способ оценки различий цветопередачи

Изобретение относится к области колориметрических измерений и касается способа различий цветопередачи. Способ включает в себя снятие светочувствительными датчиками сигналов от разных источников света, имеющих спектры излучения I(λ) и I(λ). Полученные сигналы нормируются и сравниваются с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581740
Дата охранного документа: 20.04.2016
25.08.2017
№217.015.994e

Противоэлектрод для электрохромного устройства и способ его изготовления

Изобретение относится к противоэлектроду электрохромного устройства и способу его получения и может быть использовано при изготовлении смарт-стекол или светопрозрачных конструкций с электрически управляемой величиной светопропускания. Способ получения противоэлектрода включает получение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609599
Дата охранного документа: 02.02.2017
Showing 1-10 of 16 items.
10.12.2013
№216.012.8a16

Способ определения проницаемости преграды для зондирующего излучения сверхширокополосного радара

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для оценки достоверности результатов поиска живых людей за непрозрачными преградами с использованием сверхширокополосного (СШП) радара путем проведения исследований по определению проницаемости преграды для используемого при поиске радара....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501032
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.01.2014
№216.012.9895

Способ измерения полисостава газовых сред

Изобретение относится к области измерительной техники. В способе согласно изобретению предлагается использовать число датчиков, соответствующее числу неизвестных компонент, подлежащих измерению. Причем каждая из подлежащих измерению компонент является естественной входной величиной для одного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504760
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.07.2014
№216.012.e44c

Люминесцентное покрытие для увеличения эффективности преобразования энергии падающего света и способ его получения

Изобретение может быть использовано при изготовлении солнечных элементов и светодиодов. Люминесцентное покрытие образуется из жидкой полимерной композиции, состава, мас. %: поливинилбутираль, имеющий 15-22 мас.% гидроксильных групп, - от 9,0 до 16,0; сшивающий агент - от 0,01 до 8,0; адгезив -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524234
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.09.2014
№216.012.f172

Способ наземной имитации полета космических аппаратов в космосе

Изобретение относится к космонавтике, а именно к способам имитации полета космических аппаратов (КА). Подготавливают аппаратные средства, моделируют орбитальное движение КА по предварительно заданному алгоритму и/или при приеме управляющих команд в режиме реального времени, моделируют движение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527632
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.01.2015
№216.013.216b

Способ определения дисперсного состава аэрозоля

Изобретение относится к способам контроля состояния атмосферного воздуха и может быть использовано для мониторинга загрязнения окружающей среды аэрозолями, а также для контроля аварийных выбросов. Способ измерения дисперсного состава аэрозольных частиц и их концентрации в воздушной среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540003
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.03.2015
№216.013.2fd1

Способ определения напряженно-деформированного состояния материала с хрупким скелетом

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области инженерных изысканий, и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния пород, а именно определения стадии развития деформационных процессов в массиве материала (в горном массиве, грунтов под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543709
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.10.2015
№216.013.8463

Способ измерения нечеткой информации

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано для измерения и обработки нечеткой информации. Техническим результатом является повышение точности. Способ состоит в следующем: для измерения нечеткой информации формируют условную шкалу нечетких эталонных объектов - термов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565494
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.01.2016
№216.013.9ece

Устройство для измерения количества принудительно осаждаемых частиц аэрозоля в точке торможения потока

Изобретение относится к устройствам контроля состояния атмосферного воздуха и может быть использовано для мониторинга загрязнения окружающей среды, а также для контроля аварийных выбросов. Устройство для измерения количества принудительно осаждаемых частиц аэрозоля в точке торможения потока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572291
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.04.2016
№216.015.3533

Способ оценки различий цветопередачи

Изобретение относится к области колориметрических измерений и касается способа различий цветопередачи. Способ включает в себя снятие светочувствительными датчиками сигналов от разных источников света, имеющих спектры излучения I(λ) и I(λ). Полученные сигналы нормируются и сравниваются с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581740
Дата охранного документа: 20.04.2016
25.08.2017
№217.015.994e

Противоэлектрод для электрохромного устройства и способ его изготовления

Изобретение относится к противоэлектроду электрохромного устройства и способу его получения и может быть использовано при изготовлении смарт-стекол или светопрозрачных конструкций с электрически управляемой величиной светопропускания. Способ получения противоэлектрода включает получение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609599
Дата охранного документа: 02.02.2017
+ добавить свой РИД