基于带电方式的颗粒尺寸测量装置的制作方法

本发明属于汽车尾气监测技术领域，特别一种车辆尾气颗粒物测量装置。

背景技术

随着环境法规对汽车尾气排放标准的逐渐升高，内燃机排放物的监测技术也得到了相应的发展，而目前对于颗粒物的监测还不够成熟。

现阶段测量颗粒尺寸的设备主要为激光粒度仪，激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的角就越小；颗粒越小，产生的散射光的角就越大。散射光的强度代表该粒径颗粒的数量，这样，在不同的角度上测量散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。激光粒度仪是非常昂贵的大型设备，不利于内燃机监测的应用，同时由于测量结果依赖于颗粒物的分散性，其操作较为复杂。

因此现阶段内燃机排放烟气颗粒物的监测采用烟度的形式，测量整体颗粒物的质量，主要由滤纸式烟度计，不透光烟度计，哈特里奇烟度计等，这些测量方法无法给出具体颗粒尺寸的比例。本发明结构简单，操作容易，可以给出不同尺寸颗粒的分级测量。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种结构简单、操控简便、可以给出不同尺寸颗粒的基于带电方式的颗粒尺寸测量装置。

本发明包括颗粒带电室、加速通道和颗粒分离器，颗粒带电室通过加速通道与颗粒分离器连接，所述颗粒带电室为矩形绝缘材料的带电腔体，在腔体的一侧设有电子源连接口，电子源连接口内设有加热电子源；腔体顶部设有进气口，进气口上设有烟气吸收器；腔体的另一侧设有带电腔出口，带电腔出口与加速通道的一端连接；所述加热电子源的一侧缠绕加热线圈，加热线圈的两端分别设有用于连接电源的线圈导线，加热电子源的另一侧通过螺母与颗粒带电室连接，在螺母的顶端粘有片状六硼化镧材料；所述烟气吸收器包括吸气胶囊和连接螺母，吸气胶囊通过连接螺母与颗粒带电室的进气口连接；

所述颗粒分离器为绝缘材料腔体，腔体的一侧设有分离器入口，分离器入口上述加速通道的另一端连接；腔体另一侧的内壁上从上向下依次设有若干收集极，收集极均为导电金属板，导电金属板固定在腔体内壁上，每个导电金属板上均设有测量连接导线；在分离腔体两侧的外壁上分别贴有极性相反的平板磁铁a和平板磁铁b；

所述加速通道为绝缘材料的圆形通道，加速通道一端与带电腔出口连接处设有低压网状电极，加速通道另一端与分离器入口连接处设有高压网状电极；所述低压网状电极和高压网状电极均为金属网结构，在金属网上均设有连接导线，分别连接外电极。

本发明的工作原理如下：

本发明利用加热电子源产生电子，通过烟气吸收器将被测量的烟气吸入到颗粒带电室内，烟气颗粒吸附电子后成为带电颗粒，带电颗粒在低压网状电极的电场作用下进入加速通道，进一步在高压网状电极的作用下被加速进入颗粒分离器，进入颗粒分离器内部的电子在磁场作用下，带电颗粒做朗缪尔回旋运动，在粒子动能相等的情况下，大尺寸颗粒回旋半径较大，根据不同粒子的回旋半径，其到达的收集极电流也不同，通过测量收集极的电流和就可以得到相应尺寸粒子的数量。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

结构简单、操控简便，可以实现不同颗粒尺寸的测量，且其测量精度高。

附图说明

图1是本发明的主视剖视图。

图2是本发明加热电子源的剖视图。

图3是本发明颗粒带电室的剖视图。

图4是图3的局部放大图。

图5是图3的侧视图。

图6是图3的俯视图。

图7是本发明烟气吸收器的简图。

图8是本发明低压网状电极和高压网状电极简图。

图9是本发明颗粒分离器的剖视图。

图10是图9的侧视图。

图11是本发明的工作原理示意图。

图中：1加热电子源、2颗粒带电室、3烟气吸收器、4低压网状电极、5加速通道、6高压网状电极、7颗粒分离器、8收集极、9固定螺钉、10测量连接导线、1-1线圈导线、1-2线圈、1-3螺母、1-4片状六硼化镧、2-1带电腔体、2-2电子源连接口、2-3螺栓、2-4进气口、2-5带电腔出口、3-1吸气胶囊、3-2连接螺母、4-1金属网、4-2连接导线、7-1分离腔体、7-2螺孔、7-3螺栓、7-4分离器入口、7-5平板磁铁a、7-6平板磁铁b。

具体实施方式

在图1所示的基于带电方式的颗粒尺寸测量装置示意图中，颗粒带电室2通过加速通道5与颗粒分离器7连接，如图2-图6所示，颗粒带电室为矩形绝缘材料的带电腔体2-1，在腔体的一侧设有电子源连接口2-2，电子源连接口内设有加热电子源1，腔体顶部设有进气口2-4，进气口上设有烟气吸收器3，腔体的另一侧设有带电腔出口2-5，带电腔出口通过螺栓2-3与加速通道的一端连接；所述加热电子源的一侧缠绕加热线圈1-2，加热线圈的两端分别设有用于连接电源的线圈导线1-1，加热电子源的另一侧通过螺母1-3与颗粒带电室连接，在螺母的顶端粘有片状六硼化镧材料1-4；如图7所示，烟气吸收器的吸气胶囊3-1通过连接螺母3-2与上述颗粒带电室的进气口连接；

如图9和图10所示，颗粒分离器为绝缘材料腔体，腔体的一侧设有分离器入口7-4，分离器入口通过螺栓7-3与上述加速通道的另一端连接；腔体另一侧的内壁上从上向下依次设有四个收集极8，收集极均为导电金属板，通过固定螺栓9和螺孔7-2固定在腔体内壁上，每个导电金属板上均设有测量连接导线10；在分离腔体7-1两侧的外壁上分别贴有极性相反的平板磁铁a7-5和平板磁铁b7-6；

所述加速通道为绝缘材料的圆形通道，加速通道一端与带电腔出口连接处设有低压网状电极4，加速通道另一端与分离器入口连接处设有高压网状电极6；如图8所示，低压网状电极和高压网状电极均为金属网4-1，在金属网上均设有连接导线4-2，分别连接外电极。

如图9所示，在工作过程中，首先通过线圈导线连接电源，采用通电的方式加热螺母，通过传热升高片状六硼化镧的温度。在加热完成后，接通低压网状电极和高压网状电极，其中低压网状电极接4～6v正电压，用于吸引负电颗粒，高压网状电极接正电压80～100v，用于加速负电颗粒。在接通低压及高压网状电极后，接通测量连接导线，即可在颗粒分离器内最上部的收集极上收集得到质量最小的电子的信号。在电子加速进入分离器内后，通过烟气吸收器吸入所需测量的含有各种尺寸颗粒的烟气，待测混合烟气排入颗粒带电室，气体在向下扩散的过程中会接触电子，电子吸附在颗粒上形成了负电颗粒。负电颗粒在低压网状电极的电场作用下通过金属网到达加速通道内部，在通道内部进一步受高压网状电极的加速而进入颗粒分离器，在颗粒分离器内部，通过两个平板磁铁在分离器内部形成均匀的磁场，带电粒子在磁场的作用下做旋转运动，质量大的颗粒回旋半径较大，质量小的颗粒运动半径较小，从而形成了在不同质量颗粒落在不同收集极的位置，小尺寸颗粒粒子落在位置靠上的收集极上，大尺寸颗粒落在位置靠下的收集极上，通过测量各个收集极连接的测量连接导线上的电流和，就可以得到落到各个收集极上的电荷总量，用电荷总量除以每个电子的电量就可以得到相应尺寸颗粒的个数。从而完成对不同尺寸颗粒的分级测量。