專利名稱：空氣離子靜態(tài)測(cè)定法及空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣離子測(cè)定法及空氣離子測(cè)定儀，特別是一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定法及空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀。
背景技術(shù)：
1889年德國(guó)科學(xué)家埃爾斯特和格特爾發(fā)現(xiàn)了空氣負(fù)離子的存在，到1902年阿沙馬斯等肯定了空氣離子存在的生物意義。空氣負(fù)離子的作用已被廣大醫(yī)學(xué)界所認(rèn)同，除了有益人體健康之外，還具有殺菌、除塵、除臭作用。國(guó)際上空氣離子的監(jiān)測(cè)多采用通過(guò)風(fēng)扇使空氣以一定的流量通過(guò)平行板電容器(即空氣離子采集器)，在電容器上加一定的電壓，讓電容器捕獲空氣離子，然后檢測(cè)電容器的放電電流(或電壓)的方法進(jìn)行測(cè)定，如在中國(guó)專利號(hào)ZL85201171的實(shí)用新型專利中就公開(kāi)了運(yùn)用這一方法的空氣離子測(cè)定儀。這種方法涉及到微小電流的測(cè)量，由于信號(hào)噪音的干擾，電流漂移過(guò)大，會(huì)影響其測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，而提供一種抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精確的空氣離子靜態(tài)測(cè)定法及空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題是由如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其特征是對(duì)空氣離子采集器的二極板加載一定電壓；空氣離子采集器中空氣中的離子使電壓發(fā)生衰減，即電荷量發(fā)生變化，衰減的快慢由空氣中的離子濃度而定；再通過(guò)電荷秤對(duì)傳感器上的電荷量變化進(jìn)行測(cè)量，即得被測(cè)離子濃度。
除上述必要技術(shù)特征外，在具體實(shí)施過(guò)程中，還可補(bǔ)充如下技術(shù)內(nèi)容該電荷秤是將離子采集器上的電荷量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使采集器上的電荷不會(huì)通過(guò)采集電路放電。
在空氣離子采集器的二極板上所施加的電壓為10-100伏。
上述電荷秤所測(cè)出的電信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)變成數(shù)字量顯示于顯示器上。
本發(fā)明還提供一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀。
一種用于該空氣離子靜態(tài)測(cè)定法的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，包括空氣離子采集器，其特征是一由計(jì)算機(jī)控制的開(kāi)關(guān)將一直流電源連接于該空氣離子采集器二極板；該傳感器的二極板接電荷秤；電荷秤的輸出通過(guò)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器接該計(jì)算機(jī)。
該空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀在實(shí)施過(guò)程中，除上述必要技術(shù)特征外，還可補(bǔ)充如下技術(shù)內(nèi)容該空氣離子采集器是球形采集器。
該空氣離子采集器是平行板電容器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于克服其它空氣離子測(cè)定設(shè)備因直接測(cè)定電流而導(dǎo)致的測(cè)定數(shù)據(jù)受電流噪音干擾，而不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)；本發(fā)明的方法具有分辨率高、數(shù)據(jù)可靠、隨機(jī)性小并可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)施連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
為對(duì)本發(fā)明的方法、儀器構(gòu)造、特征及其具體應(yīng)用有進(jìn)一步了解，茲列舉具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1是本發(fā)明的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提供的一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其主要是將現(xiàn)有的空氣離子測(cè)定設(shè)備的直接測(cè)定電流的方法改為直接測(cè)定電容器極板上的電量，具體是對(duì)空氣離子采集器的二極板加載一定電壓；空氣離子采集器中空氣中的離子使電壓發(fā)生衰減，即電荷量發(fā)生變化，衰減的快慢由空氣中的離子濃度而定；再通過(guò)電荷秤對(duì)傳感器上的電荷量變化進(jìn)行測(cè)量，即得被測(cè)離子濃度。從而克服了直接測(cè)定電流的方法所存在的測(cè)量不精確的缺點(diǎn)，使數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明還提供一種用于上述方法的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，包括空氣離子采集器1，其中一由計(jì)算機(jī)控制的開(kāi)關(guān)K將一直流電源連接于該空氣離子采集器1中的傳感器的二極板；該傳感器的二極板接電荷秤2；電荷秤2的輸出通過(guò)放大器3和A/D轉(zhuǎn)換器4接該計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)5的輸出通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器7接開(kāi)關(guān)K用于控制開(kāi)關(guān)K的開(kāi)啟，計(jì)算機(jī)5還通過(guò)顯示器6顯示測(cè)量結(jié)果。
當(dāng)用于測(cè)定大氣中的離子濃度時(shí)，該空氣離子采集器1采用球形采集器。當(dāng)用于測(cè)定粉體誘發(fā)空氣離子時(shí)，空氣離子采集器1采用平行板電容器。
上述開(kāi)關(guān)K是一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的繼電器，用于控制給空氣離子采集器1中的傳感器的二極板(電容器)充電。
上述電荷秤2所測(cè)出的電荷量通過(guò)計(jì)算機(jī)變成數(shù)字量顯示于顯示器6上。
如圖1所示的測(cè)定儀，空氣離子采集器1的傳感器是一電容器，在計(jì)算機(jī)程序的控制下使開(kāi)關(guān)K合上，將電源接到電容器的二極板上，加載10-100伏的電壓，當(dāng)加載到達(dá)預(yù)定電壓值后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)；并將欲測(cè)的空氣通入采集器，采集器的電容器二極板由于捕獲空氣中的離子，會(huì)出現(xiàn)電壓衰減，衰減的快慢由空氣中的離子濃度而定。采集器的輸出接電荷秤2，采集器1的電容器二極板上的電荷變化通過(guò)電荷秤2、電流放大器3、模/數(shù)轉(zhuǎn)換4送計(jì)算機(jī)5，經(jīng)計(jì)算機(jī)5處理得出空氣中的離子濃度。
通過(guò)控制加在采集器上的電壓的極性，可選擇測(cè)定正離子還是負(fù)離子。
通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制對(duì)采集器電容器定時(shí)充電，計(jì)算機(jī)記錄電容器上的電荷變化可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
如果把一定量的產(chǎn)生空氣負(fù)離子粉體置于采集器附近可測(cè)定負(fù)離子材料的誘發(fā)空氣離子能力。
所說(shuō)的電荷秤是在一個(gè)均勻電場(chǎng)中，一個(gè)∏形金屬絲被彈性絲懸掛。該∏形金屬絲上固定有反光平面鏡。一由直流電源提供電能的聚光燈，光束直接照在平面鏡上。平面鏡的反射光照到兩塊光電池上，光電池因接收光信號(hào)能量不同，產(chǎn)生的光電流不同?！切谓z和采集器(電容器)由導(dǎo)線相連。
當(dāng)采集器(電容器)被充電后，其上帶有特定的電量，并由于捕獲空氣中相反電荷離子而衰減。采集器上電量的變化被反應(yīng)在電荷秤的∏形絲上?！切谓z上帶電量不同，在電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)角度。引起平面鏡的反射光線偏轉(zhuǎn)。反射光的旋轉(zhuǎn)角度不同照射在光電池的能量不同，產(chǎn)生的光電流不同。這樣光電池采集到的光能直接反映出空氣離子采集器上電量的變化。該電荷秤是將離子采集器上的電荷量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后再將光信號(hào)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使采集器上的電荷不會(huì)通過(guò)采集電路放電。
本發(fā)明還可用于測(cè)定產(chǎn)生空氣離子粉體的空氣離子產(chǎn)生能力的測(cè)定一定量被測(cè)粉體置于采集器附近或其中。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，給空氣離子采集器充電后，與充電電源斷開(kāi)。產(chǎn)生的空氣離子會(huì)被采集器捕獲，引起采集器上電量減少，采集器上電量減少被反映在電荷秤的∏形絲上?！切谓z上電量的變化使其在電荷秤的均勻電場(chǎng)中產(chǎn)生的不同的扭轉(zhuǎn)角度。扭轉(zhuǎn)角度的不同，使光電池輸出的光電流不同，被計(jì)算機(jī)采集分析處理，計(jì)算出粉體的產(chǎn)生空氣電荷量。
測(cè)試步驟1、首先在空氣中，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下“指令”給離子采集器充電，并開(kāi)始由計(jì)算機(jī)直接采集離子采集器上電荷的電量變化，采集時(shí)間10分鐘，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出空氣離子的本底濃度；2、把一定量的產(chǎn)生空氣離子粉體材料置于離子采集器附近或其中，重復(fù)“步驟1”。
3、給計(jì)算機(jī)下“指令”減去空氣中離子濃度的本底，計(jì)算出材料的空氣離子發(fā)射能力。
空氣中離子濃度的測(cè)試方法和步驟和“測(cè)試空氣離子產(chǎn)生材料測(cè)試步驟”相同。
權(quán)利要求
1.一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其特征是對(duì)空氣離子采集器的二極板加載一定電壓；空氣離子采集器中空氣中的離子使電壓發(fā)生衰減，即電荷量發(fā)生變化，衰減的快慢由空氣中的離子濃度而定；再通過(guò)電荷秤對(duì)傳感器上的電荷量變化進(jìn)行測(cè)量，即得被測(cè)離子濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其特征是該電荷秤是將離子采集器上的電荷量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使采集器上的電荷不會(huì)通過(guò)采集電路放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其特征是在空氣離子采集器的二極板上所施加的電壓為10-100伏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的空氣離子靜態(tài)測(cè)定法，其特征是上述電荷秤所測(cè)出的電信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)變成數(shù)字量顯示于顯示器上。
5.一種用于該空氣離子靜態(tài)測(cè)定法的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，包括空氣離子采集器，其特征是一由計(jì)算機(jī)控制的開(kāi)關(guān)將一直流電源連接于該空氣離子采集器二極板；該傳感器的二極板接電荷秤；電荷秤的輸出通過(guò)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器接該計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，其特征是該空氣離子采集器是球形采集器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，其特征是該空氣離子采集器是平行板電容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空氣離子靜態(tài)測(cè)定法及空氣離子靜態(tài)測(cè)定儀，計(jì)算機(jī)控制的可以在線連續(xù)監(jiān)測(cè)空氣離子濃度的電路設(shè)計(jì)和測(cè)量方法。測(cè)試系統(tǒng)由空氣離子采集器、電荷秤、控制電路、計(jì)算機(jī)及其支持測(cè)量和數(shù)據(jù)記錄處理的軟件系統(tǒng)構(gòu)成。電荷秤通過(guò)電—光轉(zhuǎn)換、光—電轉(zhuǎn)換起到了把空氣離子采集器與計(jì)算機(jī)采集電路隔離的作用，使采集器上的電荷不會(huì)通過(guò)采集電路放電，計(jì)算機(jī)可以監(jiān)測(cè)采集器極板上的帶電量。所謂“靜態(tài)法”是指測(cè)定離子采集器上的電荷，而不是測(cè)定電流。本發(fā)明可以連續(xù)監(jiān)測(cè)空氣中的離子濃度和評(píng)價(jià)產(chǎn)生負(fù)離子材料在空氣中產(chǎn)生空氣離子的能力。
文檔編號(hào)G01N27/60GK1467497SQ02123890
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月8日
發(fā)明者冀志江, 王彥勛, 金宗哲, 梁金生, 王靜, 隋同波, 白樹(shù)軍, 張連松 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院, 河北建筑工程學(xué)院, 北京市建筑涂料廠