专利名称：空气离子测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量空气中带电粒子的装置，尤其是测量空气离子的仪器。
目前，公知的空气离子测量仪是由离子收集器和微电流放大器构成的。离子收集器由一组收集板和一组极化板构成一个开放式电容器结构<见
图1>。极化板与收集板之间加有板化电压(直流电压)。空气离子随取样气流进入收集器后，在收集板与极化板之间的极化电场作用下，按不同的极性分别向收集板和极化板偏转，把各自携带的电荷转移到收集板和极化板上。收集板收集到的电荷通过微电流计落地，形成一股电流I；按取样空气流速V，有效取样口径A，和电流I，就可以计算出被取样空气中离子的浓度(个离子/cm3)。公式如下N=I/(q0·V·A)其中N为空气离子浓度(个离子/cm3)q0为电子电量(1.6×10-19库仑)空气离子收集器和微电流计所涉及的离子电荷及其转化成的电流都是极其微弱的，由此对于其中的某些构件如收集器的绝缘支架、微电流计输入级部件、精密高阻及其支撑物的绝缘程度要求是很高的。要进行空气离子浓度本底值测量，一般要求微电流计灵敏度要达到10-15A级，绝缘程度则要能达到1017Ω以上。若由于某些原因(比如潮湿)造成绝缘程度下降，则收集到的空气离子电荷就会泄漏殆尽，还要影响微电流计工作稳定性。因此，一般空气离子测量仪对使用环境湿度都有比较严格的规定。如世界著名的BECKETT型空气离子测量仪(美国生产)规定使用相对湿度为65％以下。
但是，随着科学的发展，空气离子研究应用工作已涉及到许多高湿地带。如海边，森林，湖泊，瀑布，高山，郊野，这些地区的相对湿度往往高于90％。在这种高湿度环境中，空气中的水汽会随取样空气被抽入离子收集器，一部分水汽会附着在离子收集板绝缘架上，不可避免地使离子收集器绝缘性能下降，从而严重影响测量精度。在这种环境下，现有仪器已无法发挥正常功能。
此外，过去生产的空气离子测量仪用的是市电交流电供电，到野外测量就必须配带发电机组，很不方便，还很容易造成二次污染，影响测量的准确性。
本发明的目的是提供一种空气离子测量仪，它能够在高湿度环境下稳定、可靠地工作。即使受潮后也很容易恢复仪器的性能。在无交流市电供电的地区这种仪器也能正常进行测量。
本发明是这样实现的在方管形金属外壳中有两组极板收集板，极化板；收集板位于下部，极化板位于上部。两组极板分别由绝缘支架固定在金属外壳上。
收集板下面的绝缘支架的中段绕有电阻丝。一旦仪器受潮，电阻丝可接通机内的直流电源，通电发热，驱除湿汽，提高绝缘支架绝缘程度。使仪器恢复性能。收集器金属外壳外部的下端贴有PTC陶瓷发热器件。当仪器需要整体驱潮时，该发热器件可接通市电使仪器通体发热，达到驱除潮湿，提高绝缘程度的目的。仪器内部采用可充电电池组供电，电池电力消耗尽后可以通过外部市电对机内电池充电。在无市电地区可通过外接电池接口由外接电池供电。
采用上述方案，可以在仪器受潮后迅速地驱除湿汽，提高仪器的绝缘程度，恢复仪器的性能，使仪器可靠地工作在湿度高达90％以上的环境中。同时，不论所测量的地区是否有交流市电，均能保证仪器正常工作。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1．是空气离子测量仪的侧视图。
图2．是空气离子测量仪的正面视图。
图3．是空气离子测量仪的背面视图。
图4．是绝缘支架与驱潮电路。
图5是微电流计的放大器电路中1、板化板 2、收集板 3、绝缘支架 3b、电阻丝 4、收集器金属外壳 5、抽气风机 6、发热元件 7、主机金属外壳 8、显示器 9、调零旋钮 10、倍率旋钮 11、离子极性切换开关 12、离子逆移率切换开关 13、风机开关14、电源开关 15、驱潮电热丝 16．可充电电池 17、市电插孔 18、绝缘支架驱潮开关 19、保险丝 20、内外电池切换开关图1．中极化极(1)和极化板(2)组成一个平行板电容器，它们分别由绝缘支架(3)固定在收集器金属外壳(4)上，其中收集板略微超前于极化板，以利于克服平行板电场的边缘效应。极化板和收集板用铜板制成，表面镀金，可以减少电荷复合时间，提高收集效率。绝缘支架(3)由聚四氟乙烯加工而成，中部绕有电阻丝(3b)，电阻丝通电时可发热，驱除绝缘支架上附着的水分，提高绝缘程度。抽气风机(5)用于将取样空气抽入收集器，发热元件(6)安装在收集器外壳的下部，一般采用PTC陶瓷发热器，通电后可以恒温发热，用于驱除收集器内及主机(7)内的湿气。主机外壳(7)由金属板制成，它和收集器(4)连成一体，以利于接地屏蔽。
微电流计采用高输入阻抗的JFET输入的低功耗运算放大器及特殊的“T型反馈网络”构成，其输出通过数字式表头显示出来，显示的读数为空气离子浓度值(个离子/cm3)；输入偏流Ib是影响微电流计灵敏度的最主要因素，为了获得低输入偏流，本仪器采用了±3V的对称稳压电源对高阻低功耗运放供电。微电流计的电路图如图5所示。它实质上是一个“电流一电压转换器”。其中Rf为精密高阻；Rf和R1、R2组成“T型反馈网络”可以将Rf的等效阻值扩展(1+R2/R1)倍，从而可以用较低的Rf值来获得更高的电流测量灵敏度，也就是减少了输入偏流Ib的影响，提高了电路的稳定性。微电流计包括显示器(8)，调零旋钮(9)倍率旋钮(10)，其中显示器采用数字表头，直接显示离子浓度值；调零旋钮用于调整仪器的零点；倍率旋钮用于切换反馈电阻Rf的阻值，从而改变所测量的离子浓度的范围；离子极性切换开关(11)用于切换极化电源的极性，从而切换所测量的离子的极性(正离子或负离子)；离子迁移率切换开关(12)用于切换极化电压的大小和抽气风机的抽气速率，从而改变离子迁移率；当绝缘支架受潮时，可以将驱潮开关(18)闭合，使驱潮电阻丝(15)接通机内蓄电池电源(16)，电阻丝发热，驱除附着在绝缘支架表面的水汽，提高绝缘支架的绝缘程度，使仪器恢复性能；整机由机内电池(16)供电，当机内电池耗尽时，可以通过内外电池切换开关(20)切换到外接电池端子(21)由外接电池供电。亦可通过市电插孔(17)接到交流市电，对机内电池充电。
权利要求
1．一种空气离子测量仪，由平行板式离子收集器和微电流放大器构成，其特征是离子收集器内装有驱潮装置，微电流计为数字式，并且直接用数字显示离子浓度值；离子收集器与微电流计是由金属构件牢固地结合在一起，构成一个整体。
2．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是离子收集器的收集板与外壳之间的绝缘支架的中部绕有电阻丝
3．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是离子收集器的外壳下部装有加热式驱潮装置。
4．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是整机内装有可充电电池组和外接电池接口及外接交流电的接口。
5．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是收集器的收集板和极化板由铜板制成，表面镀金，收集板略微超前于极化板。
6．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是微电流计由JFET输入的低功耗运算放大器和特殊的“T型反馈网络”构成。
7．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是具有离子极性切换开关。
8．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是具有离子迁移率切换开关。
9．根据权利要求1所述的空气离子测量仪，其特征是采用数字表头直接显示离子浓度。
全文摘要
一种空气离子测量仪,在离子收集器的绝缘支架中部及收集器的外壳底部安装有驱潮装置,可以驱除附着在绝缘支架上的水汽,提高绝缘程度,使仪器可靠地工作在湿度达90%以上的潮湿环境中。这种空气离子测量仪内部装有可充电电池。可以通过外部市电充电。在无市电的地区可以采用外接电池供电。因此,特别适合作野外测量用。
文档编号G01N27/26GK1323987SQ00101248
公开日2001年11月28日 申请日期2000年5月14日 优先权日2000年5月14日
发明者徐先 申请人:徐先