[发明专利]电离监测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电离监测装置和方法。

背景技术

电离装置或离子发生器产生待递送到目标区域的正离子和负离子，并且通常在各种行业中用于去除工作区域中累积的静电荷或者使静电荷减至最少。离子发生器通常也被称为静电荷中和器。

离子发生器的例子是电离鼓风机。电离鼓风机通常包括离子源，所述离子源使用所谓的“电晕方法”产生正离子和负离子。电离鼓风机包括一个风扇(或多个风扇)或加压气体流以将离子吹向或导向目标区域。

采用电晕方法，高电压(例如，5kV-20kV)被施加到一组尖点(常常是针状结构)，在这些尖点附近建立了具有电强度向量梯度超高值的密集电场。该电场将自由电子加速至足够高的能量，以便允许自由电子与分子碰撞，使分子电离。当一个点上的电压为正时，正离子被排斥到环境中，并且当一个点上的电压为负时，负离子被排斥到环境中。

可将电晕离子发生器设计为使用AC电压或DC电压，并且使用AC或DC电压可提供不同的益处。也存在其它类型的离子源并且这些离子源可用于电离装置中。例如，离子源也可经由所谓的α离子发生器方法使用电离辐射生成离子。

采用离子发生器，重要的是监测中和静电荷的效率并且通常是用放电时间(或衰减时间)来度量效率的，所述放电时间是静电荷的静电位降至给定百分比(通常10％)所需的时间。可以使用所谓的CPM(充电板监测器)方法测量衰减时间，在该方法中，将传感器板放置在将要测量电离的工作区域中。传感器板首先被充电至预设电压，接着被允许在测量放电持续时间的同时消散至指定电压。传感器板通常被设计成具有20pF固定板-地电容的导电板，并且衰减时间被定义为传感器板上的电荷从1000V降至100V所花费的时间。

这种方法常常被用于表征离子发生器，但对于监测而言可能并不方便，因为它需要将大体积的传感器板放置在工作区域中，周期性地将其充电至1000V的高压，等待数秒至数分钟，直到板放电为止。

表征离子发生器的替代方式是基于离子电流测量。离子电流可包括各单元区域递送到目标区域的多个离子，并且可受离子源的类型和质量以及一个风扇(或多个风扇)或(加压气体离子发生器的)气压的强度影响，所述加压气体离子发生器递送来自电离装置的电离空气或气体。可以使用所谓的BPM(偏压板监测器)方法测量离子电流，在该方法中，传感器板通过隔离的电流仪连接到高压电源。这种技术提供了基于离子电流值间接确定衰减时间的可能性并且可缩短测量时间。然而，这种技术仍然需要高压电源和额外的布线。

本发明的目的在于提供用于应对现有技术的至少一个缺点和/或为公众提供可用选择的电离监测装置和方法。

发明内容

根据第一方面，提供了一种空气电离监测装置，所述电离监测装置包括：离子源，其适于发射离子；电容器，其包括第一导体和第二导体，所述第一导体被布置成暴露于所述离子源发射的离子，所述第二导体被布置成屏蔽所述离子源发射的离子；换相电路，其能在第一构型和第二构型之间进行操作，所述第一构型用于将所述电容器充电至第一预定电压，并且所述第二构型用于使用所述离子源发射的离子将所述电容器放电达预定时间，从而导致所述电容器具有第二电压，所述装置使用所述第一电压和所述第二电压来确定所发射的离子的离子电流。

所描述的实施例的优点在于，由于可与屏蔽所发射的离子、外部静电电压或电磁场的第二导体相关地测量离子电流，因此可更准确地测量离子电流。另外，由于电容器最初没有被电阻器分流，因此消除了对最大有效电离电阻测量值的限制。另外，这种监测装置可以提供造成较短时段的有效测量。

第二电压可以是非零的，介于所述第一预定电压和零之间，或大致为零(即，电容器被完全放电)。

优选地，所述换相电路被布置成以周期性间隔在所述第一构型和所述第二构型之间切换。以这样的方式，允许监测装置周期性检验离子源的电离效果。

所述换相电路还能在第三构型中操作，以将所述电容器彻底放电。在这种情况下，所述换相电路可以被布置成以周期性间隔在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。所述第三构型允许电容器被完全放电，为下一次测量做好准备。

优选地，所述空气电离监测装置还可以包括处理器，所述处理器被配置成控制所述换相电路，使其在所述第一构型、所述第二构型和所述第三构型之间切换。在这种情况下，处理器可以由软件算法来控制并且允许独立地操作监测装置。