[实用新型]基于电容充放电的粉尘浓度在线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于仪表检测技术领域，尤其涉及一种基于电容充放电的粉尘浓度在线测量装置。

背景技术

在日常生活与生产过程中，诸如发电厂、钢铁厂、化工厂等，人们不可避免地会接触到粉尘，它直接危害到了人类的身体健康，在采矿现场当空气中的粉尘浓度达到一定程度时甚至会引起爆炸，研究此类生产现场粉尘浓度的检测技术，对经济的良性发展和人民的身体健康有重要意义。测试粉尘浓度的方法有取样称重法，光散射法等。称重法存在着劳动强度大、效率低、难以实现在线测量等缺点；光散射法可进行粉尘浓度在线监测，但光学法测量容易使光学系统受污染，维护麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种基于电容充放电的粉尘浓度在线测量装置，该装置具有操作简单，灵敏度高，成本低的特点，尤其适用于粉尘浓度较高的生产场所。

为了实现上述目的，所采用的技术方案是：一种基于电容充放电的粉尘浓度在线测量装置，主要包括传感器、电压比较器、主控装置、测量装置、通信网络和显示终端；特征是电压比较器的一个输入端接基准电压，另一个输入端接传感器的一条信号连接线，电压比较器的输出端连到主控装置的一个输入端口用来产生外部中断，进而通过主控装置的另一个输出端口控制充电三极管的通断；所述传感器设为圆柱形电容传感器，传感器的两极板由圆柱形金属内导体和同轴的圆柱壳体金属外导体组成，所述内导体下设有支撑作用的塑料支架，其中一支架为空心支架，空心支架中引出内导体电极的信号连接线I，圆柱壳体金属外导体上面设有信号连接线II；圆柱形传感器的一侧与外界连通，一侧增设循环装置使传感器内的粉尘分布尽量均匀，通过从两极板引出的信号连接线将传感器接入测量装置。

所述内导体的直径为2cm，厚度为1cm，圆柱的高为50cm；所述圆柱壳体金属外导体的直径为10cm，厚度为1cm，圆柱的高为50cm。

本实用新型的优点是：测量装置的结构简单，制作成本低；可实现粉尘浓度的远程在线监控；测量过程简单，便于控制，方便可靠。

附图说明

图1为本实用新型的传感器结构示意图；

图2为图1的左视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

实施例，如图1、图2所示，一种基于电容充放电的粉尘浓度在线测量装置，主要包括传感器、电压比较器、主控装置、测量装置、通信网络和显示终端；特征是电压比较器的一个输入端接基准电压，另一个输入端接传感器的一条信号连接线，电压比较器的输出端连到主控装置的一个输入端口用来产生外部中断，进而通过主控装置的另一个输出端口控制充电三极管的通断；所述传感器设为圆柱形电容传感器，传感器的两极板由圆柱形金属内导体4和同轴的圆柱壳体金属外导体1组成，所述内导体4下设有支撑作用的塑料支架5，其中一支架为空心支架，空心支架中引出内导体电极的信号连接线I3，圆柱壳体金属外导体上面设有信号连接线II2；圆柱形传感器的一侧与外界连通，另一侧增设循环装置使传感器内的粉尘分布尽量均匀，通过从两极板引出的信号连接线将传感器接入测量装置。内导体4的直径为2cm，厚度为1cm，圆柱的高为50cm；所述圆柱壳体金属外导体1的直径为10cm，厚度为1cm，圆柱的高为50cm。

其工作过程如下：测量时在圆柱形电容传感器通入粉尘，按下启动按钮，选通三极管开始给圆柱形电容传感器充电，定时器同时开始计时。当电容端电压达到基准值时，电压比较器翻转，发出充电完成信号给控制芯片，此外部中断发生后，计时器停止计时，同时停止充电。接着控制芯片读出计时器的值，并进行数值换算和AD转换，最后通过无线模块将粉尘浓度测量值传送到远程的显示终端。测量电路以电容器的充电规律作为测量依据，电源电压给被测电容充电，电容端电压随充电时间的增加而上升。当充电时间t等于RC时间常数τ时，电容端电压约为电源电压的63.2％。测量电容器充电达到该电压的时间，便能知道电容器的容量。检测电路以圆柱形电容传感器为主体，依据电介质常数随粉尘浓度而改变，通过测量电容即可代表粉尘浓度的变化。电容测量电路为电容充放电电路，以飞思卡尔公司的16位DSPMC56F8346开发板为控制器，充电开始时给单片机一个信号使单片机开始计数，充电到基准电压值后通过比较器给单片机一个信号使单片机停止计数。在基准电压一定时电容量和电容充放电时间成正比，通过简单计算即可把测量时间转化成电容量。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。