[发明专利]用于表征空气流中荷电尘埃颗粒的尺寸分布的装置有效

专利信息
申请号: 200880120552.9 申请日: 2008-12-08
公开(公告)号: CN101896808A 公开(公告)日: 2010-11-24
发明(设计)人: J·马拉 申请(专利权)人: 皇家飞利浦电子股份有限公司
主分类号: G01N15/02 分类号: G01N15/02
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 谢建云;刘鹏
地址: 荷兰艾*** 国省代码: 荷兰;NL
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摘要:
搜索关键词: 用于 表征 气流 中荷电 尘埃 颗粒 尺寸 分布 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及用于表征空气流中荷电尘埃颗粒的尺寸分布的装置。

背景技术

为了保障人类健康,防止危害健康的尘埃颗粒被吸入是重要的。特别危害健康的尘埃颗粒是超细颗粒,该超细颗粒是当量直径介于约10nm和约2.5μm,更特别地介于约20nm和约300nm的颗粒。超细颗粒可以由于不完全燃烧过程而形成,且它们可能从比如汽车交通的燃烧源以及其它局部燃烧源的废气散发到空气中。公知的是,吸入超细颗粒可能引起严重肺部损伤。

尘埃颗粒的局部探测优选地涉及确定尘埃颗粒的总颗粒数目浓度和平均直径。

从WO 2007/000710A2已知用于确定前述参数的装置。该已知装置布置成对空气流采样并且包含颗粒浓度变化部分,该颗粒浓度变化部分能够致使超细颗粒的浓度在至少一个时间间隔期间至少在第一浓度水平和第二浓度水平之间变化。颗粒浓度变化部分置于颗粒检测部分的上游,该颗粒检测部分能够产生依赖于在第一浓度水平和第二浓度水平之间的变化而改变的测量信号。响应于所应用的颗粒浓度变化,该已知装置在连续时间间隔期间以串行方式确定与改变的颗粒浓度水平关联的测量信号。为了确定总颗粒数目浓度和平均颗粒直径,需要与至少两个改变的颗粒浓度水平的集合相对应的包含至少两个测量信号的集合。可以周期性地确定不同的测量信号集合以跟进总颗粒数目浓度和平均颗粒直径在时间进程上的演变。

为了准确确定尘埃颗粒的总颗粒数目浓度和平均直径,该已知装置需要这样的环境,其中尘埃颗粒的总浓度和颗粒尺寸分布(即颗粒浓度与颗粒尺寸的函数关系)不应该只是时间的缓变函数,优选地在时间上基本上静止。在测量单次确定总颗粒数目浓度和平均颗粒直径所需的串行测量信号的集合所需的时间间隔期间,总颗粒数目浓度和平均颗粒直径应保持基本恒定。由于对测量准确度的最低所需要求的原因,无法使该时间间隔任意小,该最低所需要求通常使得必需至少在一最短时间阶段期间对信号求平均。为了在非静止环境(比如在具有机动车辆的位置处或附近存在的环境)下准确工作,需要这样的装置,其在高瞬变条件下也可以确定尘埃颗粒的总颗粒数目浓度和平均直径,其中在高瞬变条件下这些参数在时间进程期间可能快速地改变。这样的境况例如可能发生在存在机动车辆的位置处或附近。

发明内容

本发明的目的是提供在开篇段落中提出的那种类型的装置,该装置在静止条件下以及在瞬变条件下均可以可靠地表征空气流中荷电尘埃颗粒的尺寸分布。

根据本发明,该目的是这样实现的:该装置包含(a)颗粒荷电单元,该颗粒荷电单元布置成通过使进入该装置的尘埃颗粒荷电而创建荷电尘埃颗粒的尺寸分布,(b)置于颗粒荷电单元的下游的第一测量部分和第二测量部分的并行布置,以及(c)数据评价单元,其中第一测量部分包含第一颗粒检测单元,该第一颗粒检测单元布置成沉淀基本上所有进入的荷电尘埃颗粒并且产生与荷电尘埃颗粒沉淀在第一颗粒检测单元内部对应的第一输出信号,第二测量部分包含(a)第二颗粒检测单元,该第二颗粒检测单元布置成沉淀至少部分的所有进入的荷电尘埃颗粒并且产生与荷电尘埃颗粒沉淀在第二颗粒检测单元内部对应的第二输出信号,以及(b)第一颗粒沉淀单元,该第一颗粒沉淀单元布置成部分减小具有大于第一颗粒尺寸限制的尺寸的荷电尘埃颗粒的浓度,该数据评价单元布置成基于第一输出信号和第二输出信号来计算具有大于第一颗粒尺寸限制的尺寸的尘埃颗粒的颗粒数目浓度和平均直径。

第一颗粒沉淀单元可以或者与第二颗粒检测单元集成或者置于第二颗粒检测单元的上游。在前一种情形中,第二颗粒检测单元布置成沉淀仅仅部分的所有进入的具有大于第一颗粒尺寸限制的尺寸的荷电尘埃颗粒。在后一种情形中,第二颗粒检测单元布置成沉淀基本上所有进入的荷电尘埃颗粒。

本发明是基于这样的认识,该已知装置在瞬变条件下的不准确主要是由于下述事实引起的:确定荷电尘埃颗粒的总颗粒数目浓度和平均直径涉及响应于颗粒浓度变化部分中两种不同电场强度的连续(串行)应用而调节颗粒尺寸分布,这需要第一有限时间量。此外,每个相继产生的输出信号(对应于通过应用电场强度而获得的颗粒尺寸分布)必须被采样第二有限时间量,以实现为了获得最小指定程度的测量准确度所需的充分的数据平均。对于颗粒浓度和/或颗粒尺寸分布在第一和/或第二有限时间量期间明显地改变的情形,将获得总颗粒数目浓度和平均颗粒直径的不准确值(如果不是完全错误值的话)。

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