专利名称：颗粒物浓度检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物质浓度检测技术领域，特别涉及一种颗粒物浓度检测装置。
技术背景电容法浓度测量仪器基本测量原理是气固流体混合物流过电容器极板时，由于浓度(即等效介电常数)的变化将引起电容器电容值的改变，通过检测电容值从而间接测量固相浓度。因其具有“非侵入式结构，探头不磨损老化，不干扰流场”的特性，从而被公认为是气固两相流浓度测量最具前景的方法。许多科学家在不同的领域对此进行了大量研究工作，且涌现出大量发明。传统的电容式浓度测量装置都是基于对平板电容器(或空心圆柱式电容器)电容值的测量来反推颗粒物浓度，其精度的提高主要依赖于对电容值的检测方法或测量所用电容器的结构进行改进来实现。如采用螺旋形、环形栅极等形式的电容器，以有效提高测量精度。然而，当颗粒物浓度较低时，被测电容值的变化十分微弱，难以精确测量。另外，这些仪器均没有考虑颗粒运动过程中由于各种各样的原因而产生的静电荷对测量结果的影响。例如,颗粒物在运动过程中由于粒子间的碰撞而产生静电荷,如沙尘、煤粉等,在运动过程中都携带大量电荷。静电荷的存在会改变电容器极板间的电容值(带电影响颗粒的电极化率)，从而影响测量结果的精度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能够提高颗粒物浓度测量精度的颗粒物浓度检测装置。一种颗粒物浓度检测装置，包括屏蔽罩、三个类法拉第筒的装置、设置在屏蔽罩内的第一类平板电容器及第二类平板电容器、绝缘材料，第一类平板电容器及第二类平板电容器的性能相同，第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板位于同一平面上且第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板间设置绝缘材料，其中第一类平板电容器的两个极板对应的与电源正负极电性连接，且第一类平板电容器的一个极板还与一个类法拉第筒的装置电性连接；第二类平板电容器的两极板分别与另外两个类法拉第筒装置对应电性连接。优选的，第一类平板电容器及第二类平板电容器的性能、结构相同，第一类平板电容器包括相互平行的第一极板、第二极板，第二类平板电容器包括相互平行的第三极板、第四极板，第一类平板电容器的第二极板与类法拉第筒的装置电性连接，电源为第一类平板电容器提供恒定的电压U。优选的，第一极板、第二极板、第三极板、第四极板采用金属材料制成。优选的，类法拉第筒的装置包括电压测量模块及与电压测量模块电性连接的第五金属板、第六金属板，三个类法拉第筒的装置的第五金属板对应的与第一类平板电容器的第二极板、第二类平板电容器的第三极板、第四极板相互平行的相对固定设置；三个类法拉第筒的装置的第六金属板接地；电压测量模块测量第五金属板感应第二极板、第三极板、第四极板而产生的电压。优选的，颗粒物浓度检测装置的截面为方形。优选的，颗粒物浓度检测装置的截面为圆形。优选的，所述电源设置在颗粒物浓度检 测装置上。利用本实用新型提供的颗粒物浓度检测装置，将第一类平板电容器及第二类平板电容器、绝缘材料设置在屏蔽罩内，被测颗粒物质通过第一类平板电容器时，第一类平板电容器产生对应的感应电荷量，利用与第二类平板电容器电性连接的两个类法拉第筒的装置测量第二类平板电容器的极板各自所带电荷量，通过将第二类平板电容器的极板所得电荷量的均值与第一类平板电容器的感应电荷量取差及利用关系式Q = UC(Q电荷量，U外加电压，C平板电容器瞬时电容值)获得第一类平板电容器的电容值，从而反推颗粒物质的浓度，如此可以提高颗粒物浓度测量精度。

图I是一较佳实施方式的颗粒物浓度检测装置的结构示意图。图2是另一较佳实施方式的颗粒物浓度检测装置的结构示意图。图中颗粒物浓度检测装置10、屏蔽罩11、类法拉第筒的装置12、电压测量模块121、第五金属板122、第六金属板123、第一类平板电容器13、第一极板131、第二极板132、第二类平板电容器14、第三极板141、第四极板142、绝缘材料15、同心圆筒20、第一法拉第筒感应电荷量装置21、第二法拉第筒感应电荷量装置2具体实施方式
请参看图1，颗粒物浓度检测装置10包括屏蔽罩11、三个类法拉第筒的装置12、设置在屏蔽罩11内的第一类平板电容器13及第二类平板电容器14、绝缘材料15。第一类平板电容器13及第二类平板电容器14的性能、结构相同，第一类平板电容器13包括相互平行的第一极板131、第二极板132，第二类平板电容器14包括相互平行的第三极板141、第四极板142，第一极板131、第二极板132、第三极板141、第四极板142采用金属材料制成。第一类平板电容器13及第二类平板电容器14的相同极板位于同一平面上且第一类平板电容器13及第二类平板电容器14的相同极板间设置绝缘材料15，其中第一类平板电容器13的两个极板对应的与电源正负极电性连接，且第一类平板电容器13的第二极板132还与一个类法拉第筒的装置12电性连接，其中电源为第一类平板电容器13提供恒定的电压U ;第二类平板电容器14的两极板分别与另外两个类法拉第简装置12对应电性连接。在其他实时方式中，电源可以设置在与颗粒物浓度检测装置10中，以与颗粒物浓度检测装置10构成一整体，便于使用和携带。类法拉第筒的装置12包括电压测量模块121及与电压测量模块121电性连接的第五金属板122、第六金属板123。三个类法拉第筒的装置12的第五金属板122对应的与第一类平板电容器13的第二极板132、第二类平板电容器14的第三极板141、第四极板142相互平行的相对固定设置；三个类法拉第筒的装置12的第六金属板123接地；电压测量模块121用于测量第五金属板122感应第二极板132、第三极板141、第四极板142而产生的电压，如此实现测量被测颗粒物质作为填充物时第一类平板电容器13的感应电荷量，以及第三极板141、第四极板142各自所带的电荷量，通过计算测量得到第三极板141、第四极板142的电荷量的均值，并将均质与第一类平板电容器13的感应电荷量进行取差，然后利用关系式Q = UC(Q电荷量，U外加电压，C平板电容器瞬时电容值)获得第一类平板电容器13的电容值，从而反推颗粒物质的浓度。本实用新型提供的颗粒物浓度检测装置10可以制作成截面是方形的测量装置，也可以制作成圆形截面的测量装置，其中类法拉第筒的装置12可以采用法拉第筒感应电荷量装置代替，如图2所示，圆形截面的颗粒物浓度检测装置，采用同心圆筒20作为电容器 极板，第一法拉第筒感应电荷量装置21、第二法拉第筒感应电荷量装置22安装在同心圆筒上，利用第一法拉第筒感应电荷量装置21测量同心圆筒的电荷量，第二法拉第筒感应电荷量装置22外间有恒定电压，测量被测颗粒物质作为填充物时同心圆筒的感应电荷量，然后按照上述方式反推颗粒物质的浓度。
权利要求1.一种颗粒物浓度检测装置，其特征在于包括屏蔽罩、三个类法拉第筒的装置、设置在屏蔽罩内的第一类平板电容器及第二类平板电容器、绝缘材料，第一类平板电容器及第二类平板电容器的性能相同，第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板位于同一平面上且第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板间设置绝缘材料，其中第一类平板电容器的两个极板对应的与电源正负极电性连接，且第一类平板电容器的一个极板还与一个类法拉第筒的装置电性连接；第二类平板电容器的两极板分别与另外两个类法拉第筒装置对应电性连接。
2.根据权利要求I所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于第一类平板电容器及第二类平板电容器的性能、结构相同，第一类平板电容器包括相互平行的第一极板、第二极板，第二类平板电容器包括相互平行的第三极板、第四极板，第一类平板电容器的第二极板与类法拉第筒的装置电性连接，电源为第一类平板电容器提供恒定的电压U。
3.根据权利要求2所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于第一极板、第二极板、第三极板、第四极板采用金属材料制成。
4.根据权利要求I所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于类法拉第筒的装置包括电压测量模块及与电压测量模块电性连接的第五金属板、第六金属板，三个类法拉第筒的装置的第五金属板对应的与第一类平板电容器的第二极板、第二类平板电容器的第三极板、第四极板相互平行的相对固定设置；三个类法拉第筒的装置的第六金属板接地；电压测量模块测量第五金属板感应第二极板、第三极板、第四极板而产生的电压。
5.根据权利要求I所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于颗粒物浓度检测装置的截面为方形。
6.根据权利要求I所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于颗粒物浓度检测装置的截面为圆形。
7.根据权利要求I所述的颗粒物浓度检测装置，其特征在于所述电源设置在颗粒物浓度检测装置上。
专利摘要一种颗粒物浓度检测装置，包括屏蔽罩、三个类法拉第筒的装置、设置在屏蔽罩内的第一类平板电容器及第二类平板电容器、绝缘材料，第一类平板电容器及第二类平板电容器的性能相同，第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板位于同一平面上且第一类平板电容器及第二类平板电容器的相同极板间设置绝缘材料，其中第一类平板电容器的两个极板对应的与电源正负极电性连接，且第一类平板电容器的一个极板还与一个类法拉第筒的装置电性连接；第二类平板电容器的两极板分别与另外两个类法拉第筒装置对应电性连接。本装置可以提高颗粒物浓度测量精度。
文档编号G01N15/06GK202548041SQ20122009899
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者李兴财 申请人:宁夏大学