产生已知气流的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于产生已知气流的装置。
【背景技术】
[0002]在用于测量空气质量的各种传感器中，有必要使空气以已知体积流量通过所述传感器。这样的传感器包括例如颗粒浓度传感器、湿度传感器和各种气体传感器。
[0003]在许多工业过程和燃烧过程中形成细颗粒。此外，细颗粒存在于管道和通风系统中流动的呼吸空气以及室内空间中。出于各种原因需要测量这些细颗粒。由于细颗粒潜在的健康影响也为了监测工业过程和燃烧过程的操作，可以进行细颗粒测量。为了监测空气质量也可以在通风系统中测量细颗粒。监测细颗粒的另一个原因是在工业过程中纳米颗粒的使用和生产的增加。
[0004]在文件W02009109688A1中描述了用于测量细颗粒的一个现有技术方法和装置。在这个现有技术方法中，将清洁、基本无颗粒的气体供给到所述装置中并通过进气室作为主流被引导到设置在所述装置内的喷射器。在将清洁空气供给到所述进气室之前或在将清洁的空气供给到所述进气室时，清洁空气被进一步离子化。被离子化的清洁空气可以优选地以声速或接近声速的速度被提供到所述喷射器。例如可以使用电晕充电器进行清洁空气的离子化。进气室进一步设置有样品入口，样品入口设置为与包括具有细颗粒的气溶胶的通道或空间流体连通。清洁气流与喷射器一起引起抽吸到样品入口，使得从管道或空间到进气室形成样品气溶胶流。从而将样品气溶胶流作为侧流提供到所述喷射器。被离子化的清洁气体给颗粒充电。带电颗粒可以被进一步引导回包含有气溶胶的管道或空间。因此，通过监测由带电颗粒携带的电荷，监测气溶胶样品的细颗粒。可以进一步通过使用离子捕集器去除自由离子。
[0005]在W02009109688 A1中描述的离子传感器的操作需要洁净空气或气体源。虽然在测量间隔短的一些特殊情况下，气瓶或者等同物可以被用于提供洁净空气，但是在大多数情况下，使用能够产生所需体积流量和工作压力的一些栗是方便的。当所有的参数保持基本恒定时，在W02009109688 A1中描述的构造提供通过传感器的一个基本恒定的样品流。然而，如果可能发生改变操作参数或其他条件，例如改变在传感器中的颗粒累积时，应该确定通过传感器的体积流量。然而，W02009109688 A1没有提到这点。
[0006]细颗粒监测装置的一个重要要求是运行可靠和运行高效。此外，优选地，可以以低能耗并且连续地操作这些细颗粒监测装置用于实时进行细颗粒测量。
[0007]虽然存在用于产生传感器操作所需气流的例如风扇、栗或使用压缩气体的常规方法，但是由于例如经常需要维护的原因，这些方法有时不方便。因此，有必要对气流产生提供长期的、可靠的气流的方式。
[0008]对本领域技术人员来讲众所周知的是，在至少部分基本竖直的空气通道中的温度差将产生烟囱效应(也被称为抽风效应)，即，空气流经所述通道。2003年4月16日公开的申请人为BAE Systems Ltd.的欧洲专利说明书EP 1 155 344 B1描述了一种对流空气温度和湿度传感器。所述传感器具有外部构件，外部构件形成有具有开放上端的向上的孔。管状的内部构件设置为具有放置在孔中的下部和突出于所述外部构件的上部。被施加到管上部的太阳辐射产生烟囱效应，其使空气在管内部向上流动并且从开放的上端通过内部构件和外部构件之间的空隙向下流动。用于感知温度和湿度的传感装置设置在外部构件中和气流路径中。
[0009]从现有技术中看显而易见的是，为了产生通过通道的气流，没有必要使整个通道处于竖直方向，即，与重力方向一致的方向，而是只要在通道的某一点有用于产生气流的必要烟囱效应的基本竖直路径，在所述通道中的空气就可以流向各个方向。
[0010]在一些应用中，特别是在使用烟囱效应以产生用于使用颗粒充电的颗粒检测器的气流中，这有利于产生用于防止污染颗粒充电单元的另一个气流。这样的附加通道包括用于从通过充电单元的气流中去除颗粒的过滤器。
[0011]通过使用烟囱效应产生气流的问题是，通过通道的体积流量对各种参数敏感并且可能不会保持稳定，特别是如果需要很长时间产生气流时。因此，存在需要改进的使用烟囱效应产生已知的(即，已被识别的)气流。
【实用新型内容】
[0012]本实用新型的目的是提供一种装置以便克服或至少减轻现有技术中的缺点。本实用新型的目的是通过一种用于产生已知气流(Q)的装置实现的，所述装置包括:第一通道，其适用于使空气至少部分地在基本竖直方向上，即，与重力方向一致的方向上流经所述第一通道；放电电极，其设置在所述第一通道中用于在所述通道中产生气载单极离子；加热装置或冷却装置，其适用于在所述第一通道中产生温度差，从而产生通过所述第一通道的气流(Q);传感元件，其输出是所述气载电荷浓度的函数；用于切换或调节影响所述传感元件输出的参数的装置；以及基于通过用于切换或调节的装置切换或调节产生的、相对于所述传感元件输出的时间响应确定体积流量(Q)的装置。
[0013]在本实用新型的一个优选实施方式中，所述装置包括电加热器。
[0014]在本实用新型的另一优选实施方式中，所述装置包括帕尔贴冷却器。
[0015]在本实用新型的一个优选实施方式中，所述装置包括适用于作为所述放电电极工作的电晕针。
[0016]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括设置在所述第一通道中的第二通道。
[0017]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括加热器和/或冷却器，所述加热器和/或冷却器适用于在所述第二通道中产生温度差，从而产生通过所述第二通道的气流。
[0018]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括在所述第二通道中设置在所述放电电极上游的颗粒去除单元。
[0019]在本实用新型的一个优选实施方式中，所述装置包括充电室，其设置在所述放电电极下游，用于给随所述已知气流(Q)进入装置的至少一部分颗粒充电；离子/颗粒捕集器，其用于去除没有附着在颗粒上的离子；用于测量通过带电颗粒携带的电流的装置；以及至少在所述放电电极将第一电荷量提供给至少一部分颗粒的第一充电阶段和所述放电电极将第二电荷量提供给至少一部分颗粒的第二充电阶段之间，用于切换或调节所述放电电极的装置。
[0020]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括充电室，其设置在所述放电电极下游，用于给进入装置的至少一部分颗粒充电；用于测量通过所述带电颗粒携带的电流的装置；离子/颗粒捕集器，其用于去除离子和/或具有小于dp的直径的带电颗粒；以及至少在所述离子/颗粒捕集器基本去除自由离子的OFF模式和离子/颗粒捕集器基本去除具有小于dp的直径的带电颗粒的0N模式之间，用于切换或调节所述离子/颗粒捕集器电源输出的装置。
[0021]在本实用新型的一个优选实施方式中，所述装置包括用于确定装置的传递函数的基本参数的装置。
[0022]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括用于提供计算的参考信号的装置，其被连接到所述用于切换或调节基本上影响所述传感元件输出的参数的装置；用于比较所述传感元件输出和所述参考信号的装置；用于调节所述传感元件输出和所述参考信号之间的最大相关性的参考信号的装置；用于根据具有最大相关性的参考信号计算装置的传递函数的装置；以及用于使用计算出的传递函数的至少一些参数确定通过装置的体积流量(Q)的装置。
[0023]根据本实用新型的优选实施方式，所述装置包括用于提供跟随至少一个一阶低通滤波器的计算的参考信号的装置；用于确定所述一阶低通滤波器的延迟时间td和时间常数τ的装置；以及用于使用td、τ或其总和~+1的倒数确定通过装置的体积流量(Q)的装置。
[0024]在本实用新型的一个优选实施方式中，所述装置包括用于在0.01Hz和10Hz之间调节用于切换或调节影响所述传感元件输出的参数的装置的切换/调节频率的装置。
[0025]发明者意外地发现了将解决上述现有技术问题、提供低成本流量测量或监测的一种方法。在申请人的现有非公开PCT申请PCT/FI2011/050730中，详细描述了所述低成本流量测量或监测，其整个内容通过弓I用的方式并入本文。
[0026]用于产生已知气流的本实用新型过程包括:加热或冷却第一通道的至少一部分，所述第一通道设置为至少部分地沿着基本竖直方向，从而在第一通道内产生温度差，并且由此产生通过第一通道的气流(Q);在通道中产生气载单极离子；测量气载电荷浓度；切换或调节影响气载电荷浓度的参数；以及基于切换或调节产生的、相对于气载电荷浓度的时间响应确定体积