專利名稱：用于表征空氣流中荷電塵埃顆粒的尺寸分布的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于表征空氣流中荷電塵埃顆粒的尺寸分布的裝置。
背景技術(shù)：
為了保障人類健康，防止危害健康的塵埃顆粒被吸入是重要的。特別危害健康的 塵埃顆粒是超細(xì)顆粒，該超細(xì)顆粒是當(dāng)量直徑介于約IOnm和約2. 5 μ m，更特別地介于約 20nm和約300nm的顆粒。超細(xì)顆?？梢杂捎诓煌耆紵^程而形成，且它們可能從比如汽 車交通的燃燒源以及其它局部燃燒源的廢氣散發(fā)到空氣中。公知的是，吸入超細(xì)顆?？赡?引起嚴(yán)重肺部損傷。塵埃顆粒的局部探測優(yōu)選地涉及確定塵埃顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均直徑。從WO 2007/000710A2已知用于確定前述參數(shù)的裝置。該已知裝置布置成對空氣 流采樣并且包含顆粒濃度變化部分，該顆粒濃度變化部分能夠致使超細(xì)顆粒的濃度在至少 一個(gè)時(shí)間間隔期間至少在第一濃度水平和第二濃度水平之間變化。顆粒濃度變化部分置于 顆粒檢測部分的上游，該顆粒檢測部分能夠產(chǎn)生依賴于在第一濃度水平和第二濃度水平之 間的變化而改變的測量信號。響應(yīng)于所應(yīng)用的顆粒濃度變化，該已知裝置在連續(xù)時(shí)間間隔 期間以串行方式確定與改變的顆粒濃度水平關(guān)聯(lián)的測量信號。為了確定總顆粒數(shù)目濃度和 平均顆粒直徑，需要與至少兩個(gè)改變的顆粒濃度水平的集合相對應(yīng)的包含至少兩個(gè)測量信 號的集合?？梢灾芷谛缘卮_定不同的測量信號集合以跟進(jìn)總顆粒數(shù)目濃度和平均顆粒直徑 在時(shí)間進(jìn)程上的演變。為了準(zhǔn)確確定塵埃顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均直徑，該已知裝置需要這樣的環(huán) 境，其中塵埃顆粒的總濃度和顆粒尺寸分布(即顆粒濃度與顆粒尺寸的函數(shù)關(guān)系)不應(yīng)該 只是時(shí)間的緩變函數(shù)，優(yōu)選地在時(shí)間上基本上靜止。在測量單次確定總顆粒數(shù)目濃度和平 均顆粒直徑所需的串行測量信號的集合所需的時(shí)間間隔期間，總顆粒數(shù)目濃度和平均顆粒 直徑應(yīng)保持基本恒定。由于對測量準(zhǔn)確度的最低所需要求的原因，無法使該時(shí)間間隔任意 小，該最低所需要求通常使得必需至少在一最短時(shí)間階段期間對信號求平均。為了在非靜 止環(huán)境(比如在具有機(jī)動車輛的位置處或附近存在的環(huán)境)下準(zhǔn)確工作，需要這樣的裝置， 其在高瞬變條件下也可以確定塵埃顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均直徑，其中在高瞬變條件 下這些參數(shù)在時(shí)間進(jìn)程期間可能快速地改變。這樣的境況例如可能發(fā)生在存在機(jī)動車輛的 位置處或附近。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在開篇段落中提出的那種類型的裝置，該裝置在靜止條件下 以及在瞬變條件下均可以可靠地表征空氣流中荷電塵埃顆粒的尺寸分布。根據(jù)本發(fā)明，該目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置包含(a)顆粒荷電單元，該顆粒荷電單 元布置成通過使進(jìn)入該裝置的塵埃顆粒荷電而創(chuàng)建荷電塵埃顆粒的尺寸分布，(b)置于顆 粒荷電單元的下游的第一測量部分和第二測量部分的并行布置，以及(C)數(shù)據(jù)評價(jià)單元，其中第一測量部分包含第一顆粒檢測單元，該第一顆粒檢測單元布置成沉淀基本上所有進(jìn) 入的荷電塵埃顆粒并且產(chǎn)生與荷電塵埃顆粒沉淀在第一顆粒檢測單元內(nèi)部對應(yīng)的第一輸 出信號，第二測量部分包含(a)第二顆粒檢測單元，該第二顆粒檢測單元布置成沉淀至少 部分的所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒并且產(chǎn)生與荷電塵埃顆粒沉淀在第二顆粒檢測單元內(nèi)部 對應(yīng)的第二輸出信號，以及(b)第一顆粒沉淀單元，該第一顆粒沉淀單元布置成部分減小 具有大于第一顆粒尺寸限制的尺寸的荷電塵埃顆粒的濃度，該數(shù)據(jù)評價(jià)單元布置成基于第 一輸出信號和第二輸出信號來計(jì)算具有大于第一顆粒尺寸限制的尺寸的塵埃顆粒的顆粒 數(shù)目濃度和平均直徑。第一顆粒沉淀單元可以或者與第二顆粒檢測單元集成或者置于第二顆粒檢測單 元的上游。在前一種情形中，第二顆粒檢測單元布置成沉淀僅僅部分的所有進(jìn)入的具有大 于第一顆粒尺寸限制的尺寸的荷電塵埃顆粒。在后一種情形中，第二顆粒檢測單元布置成 沉淀基本上所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒。本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識，該已知裝置在瞬變條件下的不準(zhǔn)確主要是由于下述事 實(shí)引起的確定荷電塵埃顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均直徑涉及響應(yīng)于顆粒濃度變化部分 中兩種不同電場強(qiáng)度的連續(xù)(串行)應(yīng)用而調(diào)節(jié)顆粒尺寸分布，這需要第一有限時(shí)間量。 此外，每個(gè)相繼產(chǎn)生的輸出信號(對應(yīng)于通過應(yīng)用電場強(qiáng)度而獲得的顆粒尺寸分布)必須 被采樣第二有限時(shí)間量，以實(shí)現(xiàn)為了獲得最小指定程度的測量準(zhǔn)確度所需的充分的數(shù)據(jù)平 均。對于顆粒濃度和/或顆粒尺寸分布在第一和/或第二有限時(shí)間量期間明顯地改變的情 形，將獲得總顆粒數(shù)目濃度和平均顆粒直徑的不準(zhǔn)確值(如果不是完全錯誤值的話)。根據(jù)本發(fā)明的裝置通過使用分別來自包含第一和第二顆粒檢測單元的第一和第 二測量部分的同時(shí)產(chǎn)生的輸出信號，替代相繼產(chǎn)生的輸出信號，實(shí)現(xiàn)更可靠表征空氣流中 荷電塵埃顆粒的尺寸分布。第一顆粒檢測單元提供與所沉淀的荷電塵埃顆粒的第一尺寸分 布的長度濃度成比例的第一輸出信號，而第二顆粒檢測單元提供與所沉淀的荷電塵埃顆粒 的第二尺寸分布的長度濃度成比例的第二輸出信號。通過在第一顆粒沉淀單元中應(yīng)用荷電 塵埃顆粒的受控沉淀，使得所沉淀的荷電塵埃顆粒的第一和第二尺寸分布彼此不同，該受 控沉淀導(dǎo)致大于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆粒的濃度僅僅部分減小。換言之，對于大 于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆粒，在通過第一顆粒沉淀單元時(shí)濃度減小到非零值。結(jié)合第一和第二輸出信號使得可獲得關(guān)于大于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆 粒的信息。兩個(gè)輸出信號同時(shí)被記錄且因此也可以同時(shí)被平均，并且用作數(shù)據(jù)評價(jià)單元的 輸入，該數(shù)據(jù)評價(jià)單元布置成根據(jù)這些輸出信號計(jì)算大于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆 粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均直徑。該計(jì)算是基于這樣的事實(shí)發(fā)現(xiàn)大于第一顆粒尺寸限制 的顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和與大于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆粒在第一顆粒沉淀單 元內(nèi)部的受控部分沉淀對應(yīng)的輸出信號有關(guān)(或者與輸出信號的變化有關(guān))。發(fā)現(xiàn)與空氣 流中所有荷電塵埃顆粒的沉淀(或捕獲)對應(yīng)的輸出信號與空氣流中的所有荷電塵埃顆粒 的總長度濃度有關(guān)。通過取大于第一顆粒尺寸限制的塵埃顆粒的總長度濃度和總數(shù)目濃度 之間的比例，隨后發(fā)現(xiàn)大于第一顆粒尺寸限制的塵埃顆粒的平均直徑。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求2。在此實(shí)施例中，該裝置進(jìn)一步包含 與第一測量部分和第二測量部分并行布置的第三測量部分，第三測量部分包含(a)第三顆 粒檢測單元，該第三顆粒檢測單元布置成沉淀至少部分的所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒，并產(chǎn)
5生與荷電塵埃顆粒沉淀在第三顆粒檢測單元內(nèi)部對應(yīng)的第三輸出信號，以及(b)第二顆粒 沉淀單元，該第二顆粒沉淀單元布置成沉淀基本上所有進(jìn)入的具有小于第二顆粒尺寸限制 的尺寸的荷電塵埃顆粒，其中數(shù)據(jù)評價(jià)單元進(jìn)一步布置成基于第一輸出信號、第二輸出信 號和第三輸出信號，計(jì)算具有比第二顆粒尺寸限制大的尺寸的塵埃顆粒的顆粒數(shù)目濃度和 平均顆粒直徑。第二顆粒沉淀單元可以或者與第三顆粒檢測單元集成或者置于第三顆粒檢測單 元的上游。在前一種情形中，第三顆粒檢測單元布置成完全沉淀所有進(jìn)入的具有小于第二 顆粒尺寸限制的尺寸的荷電塵埃顆粒。在后一種情形中，第二顆粒檢測單元布置成沉淀基 本上所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒。發(fā)現(xiàn)第一、第二和第三輸出信號(單獨(dú)地以及組合地)包含關(guān)于所有荷電塵埃顆 粒的長度濃度以及分別由第一和第二顆粒沉淀單元沉淀和/或傳輸?shù)暮呻妷m埃顆粒的長 度濃度的信息。此實(shí)施例使得能夠在顆粒尺寸分布的多個(gè)顆粒尺寸間隔進(jìn)行更詳細(xì)表征。由于 所有輸出信號同時(shí)被測量，它們在有限時(shí)間階段上求平均以改善信號準(zhǔn)確度也可以同時(shí)完 成，這允許在瞬變條件下也能獲得關(guān)于塵埃顆粒的濃度和尺寸分布的可靠信息。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求3。在此實(shí)施例中，第二顆粒尺寸限制 為使得空氣流中大于第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆粒的數(shù)目濃度的至少90%具有小于 第二顆粒尺寸限制的尺寸，以及數(shù)據(jù)評價(jià)單元進(jìn)一步布置成根據(jù)具有大于第一顆粒尺寸限 制的尺寸的塵埃顆粒的平均直徑以及根據(jù)第二顆粒尺寸限制的數(shù)值，確定空氣流中荷電塵 埃顆粒的尺寸分布的相對寬度。此實(shí)施例使得能夠更詳細(xì)表征顆粒尺寸分布。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求4。在此實(shí)施例中，顆粒荷電單元為擴(kuò) 散荷電單元，該擴(kuò)散荷電單元包含電暈放電源、至少部分圍繞電暈放電源的多孔屏蔽電極、 至少部分圍繞多孔屏蔽電極的參考電極、以及用于在多孔屏蔽電極和參考電極之間應(yīng)用電 勢差的裝置。此實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一種方便且可控方式使一尺寸分布的塵埃顆粒在由裝置表征之 前荷電，而沒有在顆粒荷電過程期間由于靜電沉淀在顆粒荷電單元內(nèi)部引起的顆粒濃度顯 著減小的困擾，因?yàn)轭w粒擴(kuò)散荷電是在僅較低的電場強(qiáng)度下實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求5。在此實(shí)施例中，至少一個(gè)顆粒檢測 單元包含布置在法拉第籠內(nèi)的顆粒過濾器，該法拉第籠經(jīng)由靈敏電流計(jì)連接到參考電勢， 靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元。此實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一種方便的方式來表征 塵埃顆粒的荷電尺寸分布，因?yàn)榭梢匀菀椎厥诡w粒過濾器捕獲來自空氣流的所有塵埃顆粒 以及它們的電荷。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求6。在此實(shí)施例中，至少一個(gè)顆粒檢測 單元包含平行板沉淀器，平行板沉淀器的板(plate)其中之一經(jīng)由靈敏電流計(jì)連接到參考 電勢，靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元。此實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一種方便的方式 來表征荷電塵埃顆粒的尺寸分布，因?yàn)榭梢匀菀椎剡x擇平行板沉淀器的板之間的電場強(qiáng)度 從而沉淀部分或者所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例定義于權(quán)利要求7。在此實(shí)施例中，第一顆粒尺寸限制 設(shè)置在介于IOnm和20nm的尺寸范圍內(nèi)的顆粒直徑。該顆粒尺寸限制設(shè)置下有效顆粒尺寸 限制，在該下有效顆粒尺寸限制之上，塵埃顆粒尺寸分布可以在與顆粒關(guān)聯(lián)的電荷的基礎(chǔ)
6上被表征，且該下有效顆粒尺寸限制足夠低以使得能夠?qū)w大多數(shù)實(shí)際感興趣的顆粒尺 寸的寬尺寸范圍的塵埃顆粒進(jìn)行表征。


本發(fā)明的實(shí)例現(xiàn)在將參考附圖予以詳細(xì)描述，附圖中圖IA為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例的示意圖示；圖IB為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例的示意圖示；圖2為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例的示意圖示；圖3A為示意性示出對于包含電場E1或者電場E2應(yīng)用在其板之間的平行板沉淀器 的顆粒沉淀單元，擴(kuò)散荷電顆粒的分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率與顆粒尺寸的函數(shù)關(guān)系的曲線圖，以 及圖3B為示意性示出第一電場E1和第二電場E2相繼應(yīng)用在顆粒沉淀單元中包含的 平行板沉淀器的板之間的曲線圖。應(yīng)注意，這些圖是圖解性的且未按比例繪制。出于附圖清楚和方便的原因，這些圖 各部分的相對尺度和比例關(guān)系在尺寸上放大或者縮小地示出。
具體實(shí)施例方式圖IA示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例。裝置Ia布置成通過并行地傳導(dǎo)空氣 流50的第一部分51通過第一測量部分10以及空氣流50的第二部分52通過第二測量部 分20來采樣空氣流50。為此目的，裝置1包含通風(fēng)器70。替代通風(fēng)器，也可以使用另一排 氣裝置，例如布置成借助由空氣密度局部差異導(dǎo)致的熱煙囪效應(yīng)來排放空氣的泵或加熱元 件。第一測量部分10包含布置成產(chǎn)生第一輸出信號41的第一顆粒檢測單元11，以及 第二測量部分20包含布置成產(chǎn)生第二輸出信號42的第二顆粒檢測單元21。由裝置Ia采 樣的塵埃顆粒在它們進(jìn)入顆粒檢測單元之前被荷電，且為此目的，裝置Ia包含置于第一顆 粒檢測單元11和第二顆粒檢測單元21的上游的顆粒荷電單元60。當(dāng)然，也可能將顆粒荷 電單元置于每個(gè)測量部分10和20內(nèi)。顆粒荷電單元60包含電暈放電源61、至少部分圍繞 電暈放電源61的多孔屏蔽電極62、至少部分圍繞多孔屏蔽電極62的參考電極63、以及用 于在多孔屏蔽電極62和參考電極63之間應(yīng)用電勢差的裝置64。顆粒荷電發(fā)生在所采樣的 空氣流50中的塵埃顆粒通過置于多孔屏蔽電極62和參考電極63之間的導(dǎo)管期間。通過 將多孔屏蔽電極62和參考電極63之間的電場保持優(yōu)選地低于500V/cm，顆粒荷電在較低的 電場強(qiáng)度發(fā)生，這保證在顆粒荷電單元60內(nèi)部發(fā)生塵埃顆粒的最小荷電誘導(dǎo)損耗(例如通 過沉積在參考電極63上)。在這些條件下的顆粒荷電通常稱為顆粒擴(kuò)散荷電。其它類型的 顆粒荷電單元，例如包含UV光源或者通過電離輻射的顆粒荷電單元也是可能的。第一顆粒檢測單元11包含布置在法拉第籠112內(nèi)的顆粒過濾器111 (對于第二顆 粒檢測單元21，作必要的修正)，顆粒過濾器111和211能夠從通過法拉第籠112和212的 空氣流51和52捕獲塵埃顆粒。法拉第籠112和212經(jīng)由靈敏電流計(jì)(未示出)連接到參 考電勢，電流計(jì)能夠產(chǎn)生代表顆粒過濾器111和211中每單位時(shí)間分別沉積的電荷數(shù)量的 電流輸出信號41和42。輸出信號41和42被轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元40。
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在圖IA所示的實(shí)施例中，第一顆粒檢測單元11和第二顆粒檢測單元21為能夠確 定空氣流50中存在當(dāng)量直徑在大約IOnm至2. 5 μ m，優(yōu)選地大約15nm至500nm，最優(yōu)選地 大約20nm至300nm范圍內(nèi)的顆粒的超細(xì)顆粒檢測單元。在一般周圍空氣中，對總顆粒數(shù)目 濃度的最大貢獻(xiàn)通常來自小于300nm的塵埃顆粒，這種塵埃顆粒通常是由諸如汽車引擎的 燃燒源產(chǎn)生的。出于本發(fā)明的目的，也可以使用其它類型的顆粒檢測單元，例如包含平行板沉淀 器的顆粒檢測單元。這種情況下，平行板沉淀器布置成在其板之間產(chǎn)生電場，該電場能夠沉 淀基本上所有在這些板之間通過的空氣流51的第一部分中的荷電塵埃顆粒。荷電塵埃顆 粒的沉淀發(fā)生在經(jīng)由靈敏電流計(jì)連接到參考電勢的板上，其中靈敏電流計(jì)布置成將輸出信 號轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元40。所測量的電流代表在平行板沉淀器內(nèi)每單位時(shí)間沉淀的電荷數(shù) 量。由于塵埃顆粒經(jīng)由擴(kuò)散荷電而被荷電，第一輸出信號41大小與已經(jīng)進(jìn)入第一顆 粒檢測單元11并且已經(jīng)被捕獲在第一顆粒檢測單元11中的空氣流50第一部分51中荷電 塵埃顆粒的長度濃度成比例(對于第二輸出信號42，作必要的修正)。第二測量部分20進(jìn) 一步包含置于第二顆粒檢測單元21的上游以及顆粒荷電單元60的下游的第一顆粒沉淀單 元22。第一顆粒沉淀單元22能夠致使大于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電塵埃顆粒的濃度部 分減小(即減小到非零值)。在圖IA所示的實(shí)施例中，第一顆粒沉淀單元22包含平行板沉淀器221。在第一工 作模式中，第一電場E1應(yīng)用在平行板沉淀器221的板之間。第一電場E1的大小為使得在第 一沉淀單元22的板之間通過并且具有大于第一顆粒尺寸限制Cl1的顆粒尺寸的荷電塵埃顆 粒的濃度減小到非零值。這在圖3A中說明，圖3A示意性示出對于已經(jīng)利用擴(kuò)散荷電而荷 電的塵埃顆粒，分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率與顆粒尺寸的函數(shù)關(guān)系。從圖3A清楚的是，當(dāng)?shù)谝浑妶?E1應(yīng)用在平行板沉淀器221的板之間時(shí)，所有尺寸大于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電顆粒具 有小于單位(unity)的分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率，使得它們的濃度減小到非零值。也仍然有可能 的是，對于小于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電顆粒，僅誘導(dǎo)平行板沉淀器221內(nèi)部的部分沉 淀效率。第一輸出信號41和第二輸出信號42由數(shù)據(jù)評價(jià)單元40記錄，該數(shù)據(jù)評價(jià)單元40 布置成根據(jù)這些輸出信號計(jì)算與大于第一顆粒尺寸限制Cl1的顆粒有關(guān)的總顆粒數(shù)目濃度 和平均顆粒直徑。同時(shí)記錄第一輸出信號41和第二輸出信號42允許在瞬變條件下也能立 即確定大于Cl1的荷電塵埃顆粒的總顆粒數(shù)目濃度和平均顆粒直徑。第一輸出信號41和第二輸出信號42是大小分別為I1和I2的電流，并且代表分別 在顆粒檢測單元11和21中每單位時(shí)間捕獲的荷電塵埃顆粒的變化。在裝置Ia中，電流I1 和I2分別由第一和第二顆粒檢測單元11和12直接測量。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實(shí) 施例中(見圖IB中的裝置lb)，第二顆粒檢測單元21和第一顆粒沉淀單元22集成在包含 平行板沉淀器221的單個(gè)多用途單元內(nèi)，該平行板沉淀器221布置成產(chǎn)生能夠部分減小在 其板之間通過的空氣流52第二部分中大于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電塵埃顆粒的濃度的 電場。平行板沉淀器221的板其中之一用作荷電塵埃顆粒的沉淀表面，并且經(jīng)由靈敏電流 計(jì)連接到參考電勢。靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號42轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元40。這種情況 下，輸出信號42代表上述電流I1和I2之間的差值，并且代表平行板沉淀器221中每單位時(shí)間沉積的荷電塵埃顆粒的電荷。電流I2的大小現(xiàn)在可以通過將輸出信號41的值減去輸出 信號42的值來獲得。不希望受任何理論約束，下文提供電流I1和I2如何與進(jìn)入裝置Ia的塵埃顆粒的 濃度和尺寸分布以及存在于其中的各種過程和裝置參數(shù)有關(guān)的更詳細(xì)解釋。發(fā)現(xiàn)在顆粒擴(kuò) 散荷電的條件下，具有有效直徑d的顆粒上的基本電荷平均數(shù)目Pav遵守關(guān)系pav = A · d (1)其中A表示基本上不依賴于d的常數(shù)。方程(1)中常數(shù)A的值以及另外關(guān)于顆粒荷電特性與顆粒荷電單元60中存在的 各種過程和荷電參數(shù)的函數(shù)關(guān)系的更詳細(xì)信息可以或者憑經(jīng)驗(yàn)獲得，或者借助例如氣溶膠 荷電的富克斯理論(見例如 M. Adachi et al.，Journal of Aerosol Science, 16(1985) pp. 109-123)獲得。發(fā)現(xiàn)電流I1遵守關(guān)系 /, = ]Ρανβφ^β· \η{ ) = Αβφ L^Mdln(J) = ΑβφΙ ( 2 )
Io dln⑷Λ dln⑷其中積分是在所有塵埃顆粒的所有顆粒尺寸d上進(jìn)行。在方程(2)中，e表示基 本電荷，Φ表示通過法拉第籠內(nèi)部的過濾器的體積空氣流，L為顆粒長度濃度，以及N(d)表 示顆粒數(shù)目濃度與顆粒尺寸的函數(shù)關(guān)系。隱含地假定進(jìn)入法拉第籠內(nèi)部的過濾器的所有荷 電塵埃顆粒也被陷捕在該過濾器內(nèi)部。比例dN(d)/dln(d)代表歸一化顆粒尺寸分布。因 而，I1與顆粒長度濃度L成比例。這里應(yīng)注意，歸一化顆粒尺寸分布在顆粒尺寸的對數(shù)上的 積分根據(jù)下述方程得到總顆粒數(shù)目濃度N N=]^-.dln(d)(3)
LdHd)關(guān)于裝置Ia中的第一顆粒沉淀單元22，在平行板沉淀器221的板之間應(yīng)用的電場 E1根據(jù)下述方程誘導(dǎo)具有直徑d的荷電塵埃顆粒的分?jǐn)?shù)沉淀程度ξ (E1)拖(4)其中pav由方程(1)給出。在方程(4)中，C表示顆粒尺寸依存的坎寧安(Cunningham)滑移修正因數(shù)(對 于更詳細(xì)信息，見例如 I C. Hinds, Aerosol Technology. Properties, Behaviour and Measurement of Airborne Particles,2nd Ed. (1999), John Wiley & Sons, Chapter 3), λ表示平行板沉淀器221的板的長度，δ表示平行板沉淀器221的板的間距，為平行 板沉淀器221的板之間的平均空氣流速度，以及η為空氣粘度。由裝置Ia的第二顆粒檢測單元21記錄的電流I2是從在平行板沉淀器221內(nèi)部 已經(jīng)逃脫沉淀的荷電顆粒導(dǎo)出且近似由下述方程給出I2 =(5)
dUdHd)其中積分是在所有顆粒尺寸d > Cl1上進(jìn)行，Cl1表示第一顆粒尺寸限制Cl1，在Cl1處 I (E1) ^ 1。這里應(yīng)注意，通過不只是涉及任何給定有效直徑d的顆粒上的平均電學(xué)顆粒 電荷Pave，而替代地涉及任何給定有效直徑d的顆粒上的統(tǒng)計(jì)顆粒電荷分布(讀者可參考較早提到的M. Adachi等人的參考資料以得到更詳細(xì)信息)，可以將方程(5)重寫為更詳盡 的形式。另外隱含地假定測量部分10和20中的各種過程和裝置參數(shù)相同。對于它們不相 同的情形，這可以容易地予以說明。Cl1的合適值為pav ^ 1時(shí)的有效顆粒直徑。取決于所選擇的顆粒荷電條件，Cl1為 IOnm,優(yōu)選地15nm，更優(yōu)選地20歷，由此對場強(qiáng)度E1設(shè)置上限以確保對于d > (I1，ξ (E1) < K Cl1的后面的數(shù)值足夠低以使得下述假定成立，尺寸小于Cl1的塵埃顆粒將在許多實(shí)際 感興趣的情形中對電流I1或者對普通周圍空氣中所有塵埃顆粒的總數(shù)目濃度N沒有顯著貝獻(xiàn)。電流I1和I2之間差值現(xiàn)在可以根據(jù)下述方程來描述 其中N(d > (I1)表示大于Cl1的塵埃顆粒的數(shù)目濃度。在較小的第一顆粒尺寸限 制Cl1 ^ 10-20nm,N(d > (I1)在許多情形中將接近所有塵埃顆粒的數(shù)目濃度N。參數(shù)C1 (dav， σ )代表一常數(shù)，該常數(shù)的值可預(yù)計(jì)在特定程度上依賴于所有大于Cl1的荷電塵埃顆粒的平 均顆粒尺寸dav以及由參數(shù)ο說明的顆粒尺寸分布的特性。例如，σ可代表對數(shù)正態(tài)顆粒 尺寸分布中的幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差。發(fā)現(xiàn)對于大多數(shù)塵埃顆粒尺寸小于約150-200nm直徑的情形 (周圍空氣中通常是這種情形)，參數(shù)C1Wav, ο)基本上不依賴于dav和σ 二者，得到的結(jié) 果為 其中C1為常數(shù)。對于大于Cl1的荷電塵埃顆粒的平均顆粒直徑dav，我們得到 方程(8)中dav的結(jié)果可以用于檢查大多數(shù)塵埃顆粒尺寸小于約150-200nm這一 假定的正確性。如果不正確，必須說明C1Wav, ο)對dav和σ 二者的依存性。顆粒尺寸分 布可以例如根據(jù)下述方程近似表示為用參數(shù)N、dav和ο表征的對數(shù)正態(tài)顆粒尺寸分布 通過結(jié)合方程(1)、(4)和(6) _(9)，對于已知顆粒尺寸分布(且因而具有dav、σ和 N(d>d1)的已知值)可以建立關(guān)系CjcU，0)，并且可以將該關(guān)系用于檢查根據(jù)方程(7) 和⑶的N(d > (I1)和dav結(jié)果得到內(nèi)部一致性(如果需要的話，以迭代方式進(jìn)行)?？商?換地，對于具有N(d > (I1)和dav已知值的已知顆粒尺寸分布，可以憑經(jīng)驗(yàn)建立關(guān)系CjcU， σ ) 0應(yīng)注意，電流差值I1-I2 (代表在第一顆粒沉淀單元22內(nèi)部捕獲的每單位時(shí)間的顆 粒電荷)也可以借助附連到平行板沉淀器221的板其中之一(荷電顆粒的部分沉淀在該板上發(fā)生)的電流計(jì)來直接測量。在第一顆粒沉淀單元22的第二工作模式中，第一電場E1和第二電場E2相繼應(yīng)用 在平行板沉淀器221的板之間。這在圖3B中說明，圖3B示意性示出分別在第一時(shí)間階段 、和第二時(shí)間階段t2期間相繼應(yīng)用第一電場E1和第二電場E2。第二電場E2的強(qiáng)度高于第一電場E1的強(qiáng)度，且使得尺寸小于第二顆粒尺寸限制(12 的荷電塵埃顆粒的濃度減小到零，而尺寸大于第二顆粒尺寸限制d2的荷電塵埃顆粒的濃度 減小到非零值，第二顆粒尺寸限制d2高于第一顆粒尺寸限制Cl1。這在圖3A中說明，圖3A示 意性示出荷電顆粒的分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率與顆粒尺寸的函數(shù)關(guān)系。從圖3A清楚的是，當(dāng)電場 E1應(yīng)用在平行板沉淀器221的板之間時(shí)，所有大于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電顆粒具有小 于單位的分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率，使得它們的濃度減小到非零值。當(dāng)電場E2應(yīng)用在平行板沉淀 器221的板之間時(shí)，僅僅大于第二顆粒尺寸限制d2的荷電顆粒具有小于單位的分?jǐn)?shù)顆粒沉 淀效率，而小于第二顆粒尺寸限制d2的荷電顆粒具有單位的分?jǐn)?shù)顆粒沉淀效率，使得在退 出第一顆粒沉淀單元22的空氣流52中，它們的濃度減小到零。依賴于應(yīng)用在平行板沉淀器221的板之間的電場(E1或E2),輸出信號42或者攜 帶關(guān)于在平行板沉淀器221中已經(jīng)逃脫沉淀的大于第一顆粒尺寸限制Cl1的荷電塵埃顆粒 的信息，或者攜帶僅關(guān)于在平行板沉淀器221中已經(jīng)逃脫沉淀的大于第二顆粒尺寸限制d2 的荷電塵埃顆粒的信息。數(shù)據(jù)評價(jià)單元40布置成根據(jù)第一輸出信號41和第二輸出信號42 計(jì)算或者與大于第一顆粒尺寸限制Cl1的顆粒有關(guān)的或者與大于第二顆粒尺寸限制d2的顆 粒有關(guān)的顆粒數(shù)目濃度和平均顆粒直徑。按此方式，可以進(jìn)行對顆粒尺寸分布的更詳細(xì)表 征。由于第二工作模式要求在平行板沉淀器221的板之間相繼應(yīng)用兩個(gè)不同電場，塵 埃顆粒的濃度和尺寸分布需要在等于、和t2之和的時(shí)間階段基本恒定。通過監(jiān)視第一輸 出信號41在時(shí)間間隔、+t2期間是否保持基本恒定，可以判定裝置Ia是否能夠僅在第一模 式下操作(在瞬變條件下也可以使用)，或者境況是否足夠靜止從而也允許裝置Ia在第二 模式下操作以便對塵埃顆粒的尺寸和濃度分布進(jìn)行更詳細(xì)表征。不希望受任何理論約束，下文提供了大于第二顆粒尺寸d2的塵埃顆粒的濃度N(d > d2)如何可以分別根據(jù)第一和第二輸出信號41和42來確定的更詳細(xì)解釋。同樣，輸出 信號41代表電流I1，其根據(jù)方程(2)與所有荷電塵埃顆粒的長度濃度L有關(guān)。在平行板沉 淀器221中所應(yīng)用的場強(qiáng)度E1處，輸出信號42代表電流12，I2與I1 一起根據(jù)方程(6)給 出關(guān)于大于第一顆粒尺寸限制Cl1的塵埃顆粒的信息。類似地，在平行板沉淀器221中所應(yīng) 用的場強(qiáng)度E2處，輸出信號42根據(jù)下述方程代表電流I3 I3與I1 一起根據(jù)下述方程給出關(guān)于大于第二顆粒尺寸限制d2的塵埃顆粒的信 息 方程(11)右邊第一項(xiàng)與尺寸大于Cl1但小于d2的荷電塵埃顆粒的顆粒長度濃度成 比例。方程(11)右邊第二項(xiàng)含有參數(shù)C2 (dav，ο)，對于用參數(shù)N、dav和有效顆粒尺寸分布 參數(shù)σ表征的任何顆粒尺寸分布，通過計(jì)算或測量為裝置Ia中各種過程、荷電和設(shè)計(jì)參數(shù) 的函數(shù)的電流I1和I3以及參數(shù)N、dav和σ，可以先驗(yàn)獲得或推知該參數(shù)。N(d > d2)表示 大于第二顆粒尺寸限制d2的塵埃顆粒的數(shù)目濃度。顆粒尺寸限制Cl1和d2可以分別在平行 板沉淀器221中的電場強(qiáng)度E1和E2處作為根Cl1和d2而獲得的，在這些根處
(12)(見方程⑷)。對于任何已知顆粒尺寸分布，利用Cl1和d2的已知值，也可以推知N(d > (I1)和N(d >d2)，這允許在電流已知時(shí)推知參數(shù)(2((^，σ)0當(dāng)隨后針對具有未知顆粒尺 寸分布的未知?dú)馊苣z測量電流Ip I2和I3時(shí)，對電流I1和I2的記錄足以根據(jù)方程(7)和 ⑶獲得Md〉。和dav。電流I1和I3于是隨后也可用于借助已知參數(shù)C2 (dav，σ)根據(jù)方 程(11)推知濃度則(1>(12)，在(2((^，σ)僅僅弱依賴于σ的情形下這是最容易的。對于 期望更準(zhǔn)確確定N(d>d2)的情形，有效顆粒尺寸分布參數(shù)σ必須先驗(yàn)已知從而能夠在dav 已知值處在最前面確SC2(dav，σ)的更準(zhǔn)確值。對于確定在方程(6)中引入的參數(shù)CjcU， σ)的更準(zhǔn)確值，這也會是有用的。特別是對于對數(shù)正態(tài)顆粒尺寸分布，σ代表顆粒尺寸分 布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，且發(fā)現(xiàn)根據(jù)下述方程近似與dav有關(guān)
(13)其中顆粒尺寸duppCT是對于應(yīng)用在顆粒沉淀部分22中平行板221之間的電場強(qiáng)度 EUPPCT(在該電場強(qiáng)度下，由顆粒檢測單元21測量的電流減少為由顆粒檢測單元11測量的電 流I1的僅幾個(gè)百分點(diǎn))，根據(jù)方程(12)作為根d = duppCT而獲得的。清楚的是，(Iuppct代表整 個(gè)顆粒尺寸分布的有效上限顆粒尺寸，至少90%的大于Cl1的荷電塵埃顆粒尺寸小于duppCT。 dav*duppCT之間的比例可以方便地用于評價(jià)由參數(shù)σ表達(dá)的顆粒尺寸分布的相對寬度。N(d> d2)以及N(d > (I1)的確定使得能夠更詳細(xì)表征顆粒尺寸分布。大于第二 顆粒尺寸限制d2的塵埃顆粒的平均顆粒直徑dav(d > d2)可以根據(jù)下述方程從N(d > (I1)、 N(d> d2)和 dav 推知
(⑷ 從上文將清楚的是，一系列相繼增加的場強(qiáng)度伍”‘&等)可以串行應(yīng)用在沉淀 器單元22的平行板221之間，由此允許串行地確定一系列相繼減小的顆粒數(shù)目濃度(N(d > (I1)、N(d > d2)、N(d > d3)等)，由此得到甚至更多的關(guān)于顆粒尺寸分布特性的信息。所 測量的輸出信號41 (電流I1)的恒定程度可用于評估相繼獲得的顆粒數(shù)目濃度的可靠性和 /或相對準(zhǔn)確度。當(dāng)信號41在確定顆粒數(shù)目濃度系列所需的總時(shí)間間隔期間保持基本恒定時(shí)，獲得最高的可靠性。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。除了第一測量部分10和第二測量部 分20之外，裝置2進(jìn)一步包含第三測量部分30。第三測量部分30與第一測量部分10和第二測量部分20并行布置，且裝置2布置 成傳導(dǎo)空氣流50的第三部分53通過第三測量部分30。第三測量部分30包含第三顆粒檢測單元31，該第三顆粒檢測單元31包含布置在 法拉第籠312內(nèi)的顆粒過濾器311。法拉第籠112、212和312經(jīng)由靈敏電流計(jì)(未示于圖 2)連接到參考電勢，靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號41、42和43轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元40。第 三顆粒檢測單元31布置成產(chǎn)生第三輸出信號43，該第三輸出信號43為與在第三顆粒檢測 單元31中包含的顆粒過濾器312中沉積的顆粒上的電荷關(guān)聯(lián)的電流。第三輸出信號43具 有一大小，該大小與能夠進(jìn)入第三顆粒檢測單元31且被捕獲在第三顆粒檢測單元31中的 空氣流50第三部分53中那些荷電塵埃顆粒的長度濃度成比例。第三測量部分30進(jìn)一步包含第二顆粒沉淀單元32，該第二顆粒沉淀單元32置于 第三顆粒檢測單元31的上游以及顆粒荷電單元60的下游。第二顆粒沉淀單元32能夠致使 小于第二顆粒尺寸限制d2的荷電塵埃顆粒的濃度完全減小(即，減少到基本上為零)。換 言之，當(dāng)空氣流53進(jìn)入第三顆粒檢測單元31時(shí)，小于第二顆粒尺寸限制d2的荷電塵埃顆 粒從空氣流50的第三部分53被徹底移除。在圖2所示實(shí)施例中，第二顆粒沉淀單元32包含平行板沉淀器321。在工作中，第 二電場E2應(yīng)用在平行板沉淀器321的板之間。電場E2的強(qiáng)度為使得在空氣流50的第三部 分53中，尺寸小于第二顆粒尺寸限制d2的荷電塵埃顆粒的濃度減小到零，而尺寸大于第二 顆粒尺寸限制d2的荷電塵埃顆粒的濃度減小到非零值。特別地，電場E2的強(qiáng)度可以增大至 一程度，使得大部分的荷電塵埃顆粒沉淀在平行板沉淀器321內(nèi)部，由此將由法拉第籠312 測量的電流減少為由法拉第籠112測量的電流的僅幾個(gè)百分點(diǎn)。在那種情況下，d2代表在 方程(13)中引入的顆粒尺寸duppCT。根據(jù)方程(13)，比例(^/(!.^可以就有效尺寸偏差參 數(shù)σ而言用于評價(jià)顆粒尺寸分布的有效寬度。同時(shí)產(chǎn)生的第一、第二和第三輸出信號41、42和43分別代表可用于表征荷電塵埃 顆粒的尺寸分布的電流Ip I2和13，并且按照上文針對裝置Ia所解釋的相似方式獲得dav、 σ ,N(d > (I1)和 N(d>d2)的值。替代如圖2所示在第三測量部分30中使用作為分離單元的第三顆粒檢測單元31 和第二顆粒沉淀單元32，還可能將它們集成在包含平行板沉淀器的單個(gè)顆粒檢測單元中， 其中在其上發(fā)生荷電顆粒沉淀的那個(gè)板經(jīng)由靈敏電流計(jì)連接到參考電勢，該靈敏電流計(jì)則 布置成將輸出信號43轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)評價(jià)單元40。這種情況下，輸出信號43代表上述電流I1 和I3之間的差值，并代表在平行板沉淀器321中每單位時(shí)間沉積的荷電塵埃顆粒的電荷。 電流I3的大小現(xiàn)在可以通過將輸出信號41的值減去輸出信號43的值來獲得。這與圖IB 所示的第二測量部分20的情形相似。替代將裝置2中測量部分的數(shù)目限定為三個(gè)(如圖2所示)，裝置2可包含多個(gè)并 行測量部分，每個(gè)測量部分設(shè)有平行板沉淀器，且每個(gè)測量部分通過在平行板沉淀器的板 之間施加不同電場強(qiáng)度，對于尺寸大于顆粒尺寸限制的顆粒，能夠誘導(dǎo)不同程度的荷電顆 粒沉淀，由此使得能夠?qū)τ诔叽绱笥谙鄳?yīng)一系列顆粒尺寸限制的顆粒，同時(shí)確定一系列顆
13粒數(shù)目濃度。所確定的一系列顆粒數(shù)目濃度可以附加地用于確定顆粒尺寸分布，以及從該 所確定的顆粒尺寸分布推知有效顆粒尺寸分布參數(shù)O (例如借助方程(9))并據(jù)此檢查顆 粒尺寸分布的σ的先驗(yàn)假定值的正確性和/或根據(jù)方程(13)建立的ο的預(yù)定值的正確 性。甚至有可能按此方式以迭代方式確定ο的值，直至確定了與ο的值一致的相應(yīng)一系 列顆粒尺寸間隔的一系列顆粒數(shù)目濃度，因而涉及內(nèi)部一致性檢查。替代涉及僅僅一個(gè)單一值σ來說明顆粒尺寸分布的有效寬度，應(yīng)清楚的是，有時(shí) 需要涉及若干不同的尺寸分布參數(shù)Oi以更準(zhǔn)確地說明顆粒尺寸分布的特性，例如當(dāng)該顆 粒尺寸分布是若干對數(shù)正態(tài)顆粒尺寸分布疊加的結(jié)果時(shí)，其中每個(gè)對數(shù)正態(tài)尺寸分布i根 據(jù)方程(8)由其自己的參數(shù)隊(duì)、C^i和Oi集合來描述。圖2所示實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)為，即使在其中塵埃顆粒的濃度和尺寸分布在時(shí)間上不是 基本恒定的境況下，在高瞬變條件下也可以執(zhí)行對顆粒尺寸分布的可靠和準(zhǔn)確表征。盡管本發(fā)明已經(jīng)在附圖和前述描述中予以詳細(xì)說明和描述，這些說明和描述被認(rèn) 為是說明性或示例性的且不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、公 開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明中可以理解和達(dá)成對所 公開實(shí)施例的改動。在權(quán)利要求中，用詞“包含”不排除其它元件，且不定冠詞“一”或“一 個(gè)”不排除多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉了某些措施的純粹事實(shí)并不表示不能 有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何參考符號不應(yīng)解讀為限制其范圍。
權(quán)利要求
用于表征空氣流(50)中荷電塵埃顆粒的尺寸分布的裝置(1，2)，包含 顆粒荷電單元(60)，其布置成通過使進(jìn)入該裝置(1，2)的塵埃顆粒荷電來創(chuàng)建荷電塵埃顆粒的尺寸分布， 第一測量部分(10)和第二測量部分(20)的平行布置，其置于該顆粒荷電單元(60)的下游，以及 數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)，其中該第一測量部分(10)包含 第一顆粒檢測單元(11)，其布置成沉淀基本上所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒，并產(chǎn)生與荷電塵埃顆粒沉淀在該第一顆粒檢測單元(11)內(nèi)部對應(yīng)的第一輸出信號(41)，該第二測量部分(20)包含 第二顆粒檢測單元(21)，其布置成沉淀至少部分的所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒，并產(chǎn)生與荷電塵埃顆粒沉淀在該第二顆粒檢測單元(21)內(nèi)部對應(yīng)的第二輸出信號(42)，以及 第一顆粒沉淀單元(22)，其布置成部分減小具有大于第一顆粒尺寸限制的尺寸的荷電塵埃顆粒的濃度，該數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)布置成基于該第一輸出信號(41)和該第二輸出信號(42)，計(jì)算具有大于該第一顆粒尺寸限制的尺寸的塵埃顆粒的顆粒數(shù)目濃度和平均直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置(1，2)，進(jìn)一步包含與該第一測量部分(10)和該第二測量部 分(20)并行布置的第三測量部分(30)，該第三測量部分(30)包含-第三顆粒檢測單元(31)，其布置成沉淀至少部分的所有進(jìn)入的荷電塵埃顆粒，并產(chǎn) 生與荷電塵埃顆粒沉淀在該第三顆粒檢測單元(31)內(nèi)部對應(yīng)的第三輸出信號(43)，以及 -第二顆粒沉淀單元(32)，其布置成沉淀基本上所有進(jìn)入的具有小于第二顆粒尺寸限 制的尺寸的荷電塵埃顆粒，其中該數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)進(jìn)一步布置成基于該第一輸出信號(41)、該第二輸出信號 (42)和該第三輸出信號(43)，計(jì)算具有大于該第二顆粒尺寸限制的尺寸的塵埃顆粒的顆 粒數(shù)目濃度和平均顆粒直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置(1，2)，其中該第二顆粒尺寸限制為使得該空氣流(50)中 大于該第一顆粒尺寸限制的荷電塵埃顆粒的數(shù)目濃度的至少90%具有小于該第二顆粒尺 寸限制的尺寸，以及其中該數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)進(jìn)一步布置成根據(jù)具有大于該第一顆粒尺 寸限制的尺寸的塵埃顆粒的平均直徑以及根據(jù)該第二顆粒尺寸限制的數(shù)值，確定該空氣流 (50)中荷電塵埃顆粒的尺寸分布的相對寬度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的裝置(1，2)，其中該顆粒荷電單元(60)為擴(kuò)散荷電單 元，該擴(kuò)散荷電單元包含電暈放電源(61)、至少部分圍繞該電暈放電源(61)的多孔屏蔽電 極(62)、至少部分圍繞該多孔屏蔽電極(62)的參考電極(63)、以及用于在該多孔屏蔽電極 (62)和該參考電極(63)之間應(yīng)用電勢差的裝置(64)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的裝置(1，2)，其中至少一個(gè)該顆粒檢測單元(11，21， 31)包含布置在法拉第籠(112，212，312)內(nèi)的顆粒過濾器(111，211，311)，該法拉第籠 (112,212,312)經(jīng)由靈敏電流計(jì)連接到參考電勢，該靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號(41， 42,43)轉(zhuǎn)發(fā)到該數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的裝置(1，2)，其中至少一個(gè)該顆粒檢測單元(11，21，31)包含平行板沉淀器(221，321)，該平行板沉淀器(221，321)的板其中之一經(jīng)由靈敏電流 計(jì)連接到參考電勢，該靈敏電流計(jì)布置成將輸出信號(41，42，43)轉(zhuǎn)發(fā)到該數(shù)據(jù)評價(jià)單元 (40)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的裝置(1，2)，其中該第一顆粒尺寸限制設(shè)置在介于 IOnm和20nm的尺寸范圍內(nèi)的顆粒直徑。
全文摘要
用于表征空氣流(50)中荷電顆粒的尺寸分布的裝置(1，2)，包含顆粒荷電單元(60)，置于顆粒荷電單元(60)的下游的第一測量部分(10)和第二測量部分(20)的平行布置，以及數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)，其中第一測量部分(10)包含第一顆粒檢測單元(11)，其布置成沉淀基本上所有進(jìn)入的荷電顆粒，并產(chǎn)生第一輸出信號(41)，該第二測量部分(20)包含第二顆粒檢測單元(21)，其布置成沉淀至少部分的所有進(jìn)入的荷電顆粒，并產(chǎn)生第二輸出信號(42)，以及第一顆粒沉淀單元(22)，其布置成部分減小具有大于第一顆粒尺寸限制的尺寸的荷電顆粒的濃度，該數(shù)據(jù)評價(jià)單元(40)用于基于第一和第二輸出信號計(jì)算顆粒數(shù)目濃度和平均直徑。
文檔編號G01N15/02GK101896808SQ200880120552
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
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