FI115075B - Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi - Google Patents
Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI115075B FI115075B FI20011667A FI20011667A FI115075B FI 115075 B FI115075 B FI 115075B FI 20011667 A FI20011667 A FI 20011667A FI 20011667 A FI20011667 A FI 20011667A FI 115075 B FI115075 B FI 115075B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- particle
- mobility
- parameter
- particles
- distribution
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 103
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 31
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 10
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008821 health effect Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0266—Investigating particle size or size distribution with electrical classification
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0272—Investigating particle size or size distribution with screening; with classification by filtering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
- G01N2001/222—Other features
- G01N2001/2223—Other features aerosol sampling devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N2015/0675—Comparing suspension before/after dilution
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
115075
Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä ja patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto hiukkasjakauman tiheys-ominai-5 suuksien mittaamiseksi
Ympäristömääräysten tiukentuessa tarve hiukkaspäästöjen mittaukseen lisääntyy. Mittaustarvetta esiintyy erityisesti puhdistusmenetelmien kehitystyössä, erilaisten polttoprosessien tutkimuksessa sekä varsinaisten päästö-10 jen valvontaprosesseissa. Yksi merkittävä parametri hiukkaspäästöjen mittauksessa on hiukkasen tiheys. Hiukkasen tiheys vaikuttaa merkittävästi sellaiseen hiukkasen kulkeutumisen kannalta useisiin merkittäviin ominaisuuksiin, kuten esimerkiksi hiukkasen laskeutumisnopeuteen (settling velocity). Tästä johtuen hiukkasen tiheydellä on merkitystä esimerkiksi hiuk-15 kasten terveysvaikutuksiin, kuten hiukkasten kerääntymiseen keuhkoihin.
Hiukkasten tiheyden mittaamiseen liittyvää problematiikkaa on kuvattu esimerkiksi WP. Kellyn ja P.H. McMurryn artikkelissa ’’Measurement of Particle Density by Inertial Classification of Differential Mobility Analyzer-Generated 20 Monodisperse Aerosol” [Aerosol Science and Technology 17:199-212, 1992]. Samassa artikkelissa, josta on lähetetty kopio tämän hakemuksen liitteenä, kuvataan myös eräs tekniikan tason mukainen menetelmä . \ hiukkasten tiheysjakauman mittaamiseksi DMA (Differential Mobility
Analyzer)-laitteen ja impaktorin avulla. Kuva 1 esittää tämän menetelmän • · 25 toimintaperiaatetta.
• · • · f»
Artikkelissa esitetyssä menetelmässä DMA-laitteesta 11 ja impaktorista 12 koostuvaan laitteistoon 10 ohjataan tutkittavaan hiukkasjakaumaa kuljettava virtaus 13a. Virtaus johdetaan ensin DMA-laitteeseen 11, joka sähkökentän *' 30 avulla erottelee virtauksesta tietyn kapean sähköisen liikkuvuusvälin omaa- :' vat hiukkaset impaktorille 12 ohjattavaan virtaukseen 13b. Hiukkaset, joiden , : sähköinen liikkuvuus ei ole tällä kapealla välillä ohjataan virtausten 13c ja | 13d mukana pois mittalaitteesta 10.
l I
I 35 DMA-laitteen avulla on täten kyetty erottelemaan mittalaitteeseen ohjatusta .! sähköisen jakauman 14a omaavasta polydispersisestä aerosolivirtauksesta 13a tietyn kapean sähköisen liikkuvuusjakauman 14b omaava mono-dispersiivinen aerosolivirtaus 13b.
2 115075 Tämä monodispersiivinen aerosolivirtaus ohjataan sitten impaktoriin 12, joka tunnetulla tavalla suorittaa hiukkasille aerodynaamiseen halkaisijaan perustuvan luokittelun keräten eri aerodynaamisen halkaisijan omaavat hiukkaset 5 eri keräyslevylle. Keräyslevyt punnitsemalla kyetään selvittämään impaktoriin syötetyn virtauksen 13b sisältämien hiukkasten aerodynaaminen koko-jakauma 15.
Kun tunnetaan sekä tutkittavan hiukkasjakauman sähköinen liikkuvuus-10 halkaisija että aerodynaaminen kokojakauma, voidaan tämän perusteella laskea artikkeleissa esitetyllä tavalla hiukkasjakauman tiheys.
Edellä esitetyn tekniikan tason mukaisen ratkaisun ongelmana on se, että tiheys saadaan määritettyä vain kapealle sähköiselle liikkuvuusalueelle ker-15 rallaan. Eli menetelmän avulla saadaan laskettua tiheys DMA-laitteen avulla valitulle monodispersiiviselle virtaukselle 13b. Mikäli halutaan selvittää poly-dispersiivinen virtauksen 13a hiukkasten tiheysjakaumaa, täytyy tämä edellä esitetyn tekniikan tason mukaisen ratkaisun mukaan toteuttaa ns. skannaa-malla, eli suorittamalla tiheyden määritys ensin yhdellä sähköisellä liikku-I 20 vuusalueella ja muuttamalla sitten DMA-laitteen säätöjä siten, että mittaus suoritetaan toisella sähköisellä liikkuvuusalueella. Sama toistetaan kunnes • .. tiheys on määritelty koko halutulla alueella.
f ·
Jotta edellä esitetty skannaava mittaus tuottaisi luotettavia tuloksia, pitäisi • ♦ \ 25 tutkittavan virtauksen 13a pysyä muuttumattomana koko mittaustapahtuman ajan. Reaalisissa mittausolosuhteissa tutkittavassa virtauksessa voi tapah- * · tua ajallisia vaihteluita, joiden johdosta edellä esitetty tekniikan tason mukai-' ·* nen ratkaisu soveltuu heikosti todellisissa olosuhteissa suoritettavaan poly- dispersiivisiä hiukkasia sisältävän virtauksen reaaliaikaiseen mittaukseen.
, j* 30 : Tässä hakemuksessa kuvatun menetelmän tarkoituksena on poistaa edellä , : kuvatut tunnetun tekniikan mukaiset ongelmat, sekä tarjota yksinkertaisempi * * · j menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien määrittämiseen.
*. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella selvitetään ainakin yhtä : 35 hiukkasjakauman tiheysominaisuutta johtamalla tutkittava hiukkasvirtaus • · ensimmäiseen mittauskohtaan ja mittaamalla ensimmäisessä mittauskoh-dassa sähkökenttää hyväksikäyttäen hiukkasjakaumaan liittyvä ensimmäi- 3 115075 nen parametri ja toinen hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvä parametri toisessa mittauskohdassa. Keksinnön mukaisesti ainakin osa ensimmäisen mittauskohdan läpäisseestä virtauksesta ohjataan toiseen mittaus-kohtaan. Mitattujen parametrien avulla määritetään ainakin yhtä alkuperäi-5 sen virtauksen sisältämän hiukkasjakauman tiheysominaisuutta.
Eräässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen mittauskohtaan esimerkiksi käyttämällä ensimmäisessä mittauskohdassa mittausmenetel-10 mää, joka poistaa havaitut hiukkaset tutkittavasta virtauksesta. Tämä yksinkertaistaa tarvittavaa laskentaa.
Erään toisessa keksinnön mukaisen suoritusmuodossa ensimmäinen parametri on hiukkasten liikkuvuuteen liittyvä parametri ja toinen aerodynaami-15 sen kokoon liittyvä parametri. Näiden mittaamiseen voidaan käyttää edullisesti liikkuvuuskanavananalysaattoria ja sähköistä alipaineimpaktoria.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla, joissa kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista ratkaisua hiukkasjakauman tihey-20 den määrittämiseksi, # * · kuva 2 esittää erään keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritusmuotoa, : ·· kuva 3 esittää erään keksinnön mukaisen menetelmän vuokaaviota, . 25 . ·. kuva 4 esittää erästä toista keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritus muotoa, ja ; kuva 5 esittää eri mittalaitteiden havaitsemien jakaumien keskinäisiä suh- *' 30 teitä - * · * *i Kuvaa 1 on käsitelty edellä tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.
: Kuvassa 2 on esitetty eräs keksinnön mukaisen mittalaitteen suoritusmuoto.
Suoritusmuodossa virtauksen 13a kuljettama tutkittava hiukkasjakauma 35 ohjataan ensimmäiseen ilmaisimeen 21, jossa hiukkasjakaumasta mitataan ainakin yksi hiukkasjakauman tiheyden määrittämiseen liittyvä parametri P1.
4 115075
Parametri P1 välittää edullisesti informaatiota hiukkasten sähköisestä tai mekaanisesta liikkuvuudesta.
Parametri P1, samoin kuin jäljempänä esitelty toinen parametri P2, voivat 5 olla paitsi yksittäisiä suureita tai muita yksittäisiä arvoja, niin myös tietty joukko arvoja tai suureita. Täten esimerkiksi mittauskohdassa suoritetun mittauksen tuottaman kolmen eri suureen joukko, joiden avulla voidaan selvittää jokin hiukkasjakauman ominaisuuteen liittyvä parametri, voidaan käsittää tässä yhteydessä yhdeksi parametriksi. Eli mainittu parametri P1 voi olla 10 edullisesti myös parametrijoukko.
Eräässä edullisessa suoritusmuodossa ilmaisimessa 21 havaitut hiukkaset kerääntyvät joko ilmaisimeen tai erotellaan muilla keinoin virtauksesta. Havaittujen hiukkasten poistaminen yksinkertaistaa myöhemmässä vaihees-15 sa tehtyä laskentaa ja mahdollistaa monipuolisemman laskennan erityisesti tapauksissa, joissa koko toiselle ilmaisimelle 22 ohjattava virtaus 13b on kulkenut ensimmäisen ilmaisimen 21 lävitse. Toisin sanoen keksinnön mukaisen menetelmän kannalta on edullista, että ensimmäisestä ilmaisimesta 21 poistuva virtaus 13b ei merkittävissä määrin sisällä niitä hiukkasia, 20 jotka ensimmäinen ilmaisin 21 on havainnut.
Ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäissyt virtaus 13b johdetaan toiseen ilmaisi- ·. meen 22. Edullisesti tämä tapahtuu siten, että molemmat mittalaitteet ovat ainakin havainnoinnissa tarvittavilta osiltaan asennettu saman virtausta ' 25 ohjaavan rakenteen, esimerkiksi putken, sisään. Kuvassa 4 on esitetty i tämän kaltainen edullinen suoritusmuoto.
• · * · ·** Osa ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäisseestä virtauksesta 13b, voidaan haluttaessa johtaa myös toisen ilmaisimen 22 ohi. Kuvassa 2 tämä on 30 kuvattu virtauksella 13e. Toiselle ilmaisimelle 22 ohjattavan virtaus 13f on [: edullisesti tutkittavan hiukkasjakauman osalta edustava näyte ensimmäisen , : ilmaisimen 21 läpäisseestä virtauksesta 13b. Vastaavat virtaukset on piirret-
» I
j ty myös kuvaan 4.
!·’ 35 Keksinnön mukainen mittaus voidaan suorittaa, vaikka toiseen ilmaisimeen i .! 22 ohjattava virtaus 13f ei sisältäisikään edustavaa näytettä ensimmäisestä ilmaisimesta 21 tulevasta virtauksesta 13b, kunhan toiseen ilmaisimeen 22 ohjattavan virtauksen 13f sisältämän hiukkasjakauman eroavaisuudet tutkit- 5 115075 tavaan virtauksen 13a voidaan selvittää. Täten keksinnön mukainen mittaus on mahdollinen myös tilanteessa, jossa osa tutkittavasta virtauksesta 13a ohjautuu ensimmäisen ilmaisimen 21 ohi sekoittuen ensimmäisen ilmaisimen 21 läpäisseeseen virtaukseen 13b ennen toista ilmaisinta 22. Tällainen 5 tilanne on kuitenkin laskennallisesti vaikeammin hallittavissa ja tekee laitteen kalibroinnista vaikeamman.
Toinen ilmaisin 22 tuottaa toisen mittaussignaalin P2, jonka perusteella voidaan edullisesti päätellä toiseen ilmaisimeen 22 ohjatun virtauksen 13f 10 sisältämien hiukkasten aerodynaaminen kokojakauma. Tutkittavan virtauksen 13a sisältämän hiukkasjakauman tiheysominaisuuksia voidaan selvittää ensimmäisen ja toisen ilmaisimen antamiin mittaussignaaliin P1 ja P2 perustuvalla laskennalla.
15 Eräässä edullisessa suoritusmuodossa voidaan verrata toisen signaalin P2 käyttäytymistä ensimmäisen ilmaisimen 21 ollessa päällä tilanteeseen, jossa tutkittava virtaus pääsee suoraan toiselle ilmaisimelle 22. Tällaisen vertailun perusteella voidaan selvittää ensimmäisen ilmaisimen 21 tehokkuuskäyrä. Tämän kaltainen ratkaisu mahdollistaa yksinkertaisimpien ja halvempien 20 ilmaisimien käytön, mutta toisaalta heikentää laitteen soveltuvuutta reaaliaikaiseen mittaukseen.
> · ·
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tutkittavan hiukkas- '!·. jakauman efektiivinen tiheys voidaan laskea määrittämällä hiukkaskoon 25 mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm) sekä hiukkaskoon mediaani aero- ! dynaamisen koon mukaan (Da). Kun nämä ovat tiedossa saadaan efektii- *«· ‘, t * vinen tiheys laskettua seuraavasta yhtälöstä • « •j. Da >/CaPa = Dm Peff 00 30 .·! : Yhtälössä alaindeksi a viittaa aerodynaamiseen kokoon ja alaindeksi m • · · 0.· liikkuvuuskokoon. C on Cunninghamin korjauskerroin (Cunningham slip correction factor), pa on aerodynaamista kokoa vastaava tiheys eli yksikkö-; \: tiheys (1000kg/m3) ja peff on efektiivinen tiheys.
01 35
Eräässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa valitaan edellä kuvattu ensimmäinen ilmaisin 21 siten, että saadusta ensimmäisestä signaalista P1 6 115075 voidaan päätellä hiukkaskoon mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm) ja toinen ilmaisin siten, että toisesta signaalista P2 voidaan päätellä hiukkaskoon mediaani aerodynaamisen koon mukaan (Da). Cunninghamin korjaus-kertoimet voidaan määrittää jollain alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla 5 tavalla, kuten esimerkiksi taulukkokirjojen avulla. Tällöin edellä esitetyn yhtälön ainoaksi tuntemattomaksi jää tutkittavan jakauman efektiivinen tiheys, joten se kyetään ratkaisemaan.
Kuvassa 3 on esitetty erään keksinnön mukaisen menetelmän vuokaavio, 10 joka toteuttaa edellä kuvatun efektiivisen tiheyden määrittämisen. Menetelmän ensimmäisessä vaiheessa 301 ohjataan tutkittava virtaus ensimmäiseen mittauskohtaan, jossa vaiheessa 302 mitataan ensimmäisessä mittauskohdassa ensimmäinen hiukkasjakaumaan liittyvä parametri. Parametri voi olla esimerkiksi ilmaisimen antaman sähkövirran suuruus I2, jonka 15 perusteella voidaan arvioida hiukkaskoon mediaani liikkuvuuskoon mukaan (Dm).
Vaiheessa 303 rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa mitattujen hiukkasten pääsyä toiseen mittauskohtaan. Tämä saavutetaan edullisesti käyttämällä keräävää mittausmenetelmää, joka havaintoprosessin yhteydestä 20 poistaa havaitut hiukkaset tutkittavasta virtauksesta.
·· Vaiheessa 304 ohjataan ainakin osa ensimmäisen mittauskohdan läpäis- seestä virtauksesta toiseen mittauskohtaan, jossa vaiheessa 305 mitataan toinen hiukkasjakaumaan liittyvä parametri. Parametri voi olla esimerkiksi ·· ilmaisimen antaman sähkövirran suuruus 11, jonka perusteella voidaan 25 arvioida hiukkaskoon mediaani aerodynaamisen koon mukaan (Dm).
Vaiheessa 306 määritetään mainittujen ensimmäisen ja toisen hiukkasjakaumaan liittyvän parametrin avulla ainakin yhtä alkuperäisen virtauksen .. j* hiukkasjakauman tiheysominaisuutta. Haluttaessa määrittää jakauman efek- :tiivistä tiheyttä, voidaan edullisesti käyttää edellä esitettyä kaavaa jakauman , : 30 efektiivisen tiheyden määrittämiseen.
* ♦ · ·
Kuvassa 4 on esitetty eräs keksinnön mukaisen ratkaisun suoritusmuoto. Kuvassa tutkittava virtaus 13a virtaa savukanavassa 49. Virtaus johdetaan ; ensin savukanavaan asennetun liikkuvuuskanavailmaisimen 41 läpi. Ensim- 35 mäisenä virtaus 13a ohittaa koronavaraajan 43, joka varaa virtauksessa 13a olevat hiukkaset sähköisesti. Tämän jälkeen virtaus joutuu elektrodien 43a 7 115075 ja 43b välille aiheutettuun sähkökenttään E. Sähkökentän E vaikutuksesta sähköisesti varautuneet hiukkaset kulkeutuvat varauksensa kanssa vastakkaismerkkisen varauksen omaavalla elektrodille. Osuessaan elektrodille hiukkanen luovuttaa varauksensa. Tämä aiheuttaa tutkittavan hiukkas-5 jakauman sähköiseen liikkuvuuteen verrannollisen virran I2. Edullisesti ainakin merkittävä osa elektrodille kerääntyvistä hiukkasista poistuu virtauksesta, esimerkiksi takertumalla elektrodiin.
Savukanavaan 49 on asennettu lisäksi toinen ilmaisin 22, joka sinänsä 10 tunnetulla tavalla kerää liikkuvuuskanavailmaisimen 41 läpäisseet hiukkaset. Keräytyessään ilmaisimeen hiukkaset tuottavat virran 11. Toisena ilmaisimena voi edullisesti olla myös esimerkiksi tekniikan tason mukainen sähköinen alipaineimpaktori. Toinen edullinen vaihtoehto on sähkösuotimen käyttö toisena ilmaisema. Sähköisen alipaineimpaktorin etuna sähkö-15 suotimeen verrattuna on esimerkiksi se, että sähköisen alipaineimpaktorin avulla voidaan mitata hiukkaskokojakaumaa reaaliajassa ja tästä johtuen on edellä kuvattu aerodynaamisen hiukkaskokojakauman mediaani helppo laskea.
20 Ilmaisimilta 41 ja 22 saadut virtasignaalit 11 ja I2 johdetaan erilliseen laskentayksikköön 48, joka tuottaa niitä hyväksikäyttäen tietoa alkuperäisen virtauksen 13a käsittämän hiukkasjakauman ainakin yhdestä ominaisuu-. desta.
25 Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän vaikutusta havait- . tuun hiukkasjakaumaan. Jos kuvien 2 tai 4 mukaisessa laitteistossa toinen ilmaisin 22 on hiukkaskokojakauman mittaava ilmaisin, kuten edellä mainittu • · sähköinen alipaineimpaktori, voidaan ilmaisimen avulla saada kuvan 5 mukainen hiukkaskokojakauma, jossa vaaka-akselilla on aerodynaaminen 30 hiukkaskoko ja pystyakselilla havaittujen hiukkasten määrä. Jos ensimmäi-nen ilmaisin ei ole toiminnassa vaan tutkittava oleva virtaus ohjataan ,·! : hiukkaskokojakauman mittaavaan ilmaisimeen saadaan kuvan 5 kiinteällä » > · viivalla esitetyn verhokäyrän 51 mukainen jakauma.
; 35 Kun ensimmäinen ilmaisin 21 kuvassa 2 tai liikkuvuusilmaisin 41 kuvassa 4 j käynnistetään poistuu toisen ilmaisimen havaitsemasta hiukkaskoko- jakaumasta pisteviivan 52 rajaaman alan kuvaama määrä hiukkasia. Tällöin toinen ilmaisin havaitsee katkoviivan 53 mukaisen jakauman.
8 115075
Kuten edellä on todettu, ei ole välttämätöntä, että kumpikaan käytetyistä ilmaisimista kykenisi varsinaiseen hiukkaskokojakauman laskentaan. Riittää kunhan ilmaisimet tuottavat jotain hiukkasjakaumaan liittyvää parametria, 5 jonka avulla voidaan laskea haluttua ominaisuutta. Tällaisessa tilanteessa voisi ensimmäinen ilmaisin tuottaa signaalin joka on verrannollinen ensimmäisen ilmaisimen havaitsemaan hiukkasjakaumaan. Ensimmäinen ilmaisin voisi tuottaa esimerkiksi virtasignaalin, joka on verrannollinen kuvassa 5 pisteviivoitetun käyrän 52 alle jäävään pystyviivoitettuun alueeseen. Edel-10 leen toinen ilmaisin voisi tuottaa kuvassa 5 katkoviivoitetun käyrän alle jäävään vaakaviivoitettuun alueeseen.
Koska edellä kuvatun keksinnön avulla voidaan tutkittavan hiukkas-virtauksen sisältämän hiukkasjakauman efektiivinen tiheys määrittää perus-15 tuen samanaikaiseen mittaukseen laajalla hiukkaskokoalueella. Eli kuvattu keksintö poistaa tekniikan tason mukaisen tarpeen ns. skannaavaan mittaukseen, korvaamalla tekniikan tason mukaisen luokitteluvaiheen mittaus-vaiheella. Tämä mahdollistaa reaaliaikaisen mittauksen.
20 Edellä on kuvattu yksityiskohtaisesti joitakin keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston suoritusmuotoja, mutta keksintö ei rajoitu näihin suoritus-muotoihin vaan voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten määrittelemissä puitteissa. Erityisesti edellä on kuvattu, että ensimmäisen ilmaisin on liikkuvuusanalysaattori ja toinen ilmaisin joko sähkösuodin tai sähköinen 25 alipaineimpaktori. Tämä järjestely on kuitenkin esitetty vain esimerkin-
• I
. omaisena ja on tarkoitettu selventämään keksinnön toimintaperiaatetta.
' ‘ Käytännössä joissain olosuhteissa voi olla esimerkiksi edullisesta, että ilmai simet ovat eri järjestyksessä, tällöin voidaan edullisesti mitata ensimmäisessä mittauskohdassa hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvä para-30 metri ja toisessa kohdassa hiukkasten liikkuvuuteen liittyvä parametri.
» I I
I ·
* I
t I
» I » >1*1» » »
I I
Claims (18)
1. Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi, jossa menetelmässä 5 johdetaan tutkittava hiukkasvirtaus ensimmäiseen mittauskohtaan, mitataan ensimmäisessä mittauskohdassa sähkökenttää hyväksikäyttäen hiukkasjakaumaan liittyvä ensimmäinen parametri (302), ohjataan ainakin osa ensimmäisestä mittauskohdan läpäisseestä 10 virtauksesta toiseen mittauskohtaan (304), mitataan toisessa mittauskohdassa hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvä toinen parametri (305), ja määritetään mainittujen ensimmäisen ja toisen parametrin avulla ainakin yhtä alkuperäisen virtauksen hiukkasjakauman 15 tiheysominaisuutta (306).
:·. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa menetelmä on reaali- ' , aikainen. • » M.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa rajoitetaan ensimmäi- :·' sessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen mittaus- 20 kohtaan (303).
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, jossa rajoitetaan ensimmäisessä mittauskohdassa havaittujen hiukkasten pääsyä toiseen mittaus-kohtaan käyttämällä ensimmäisessä mittauskohdassa keräävää mittausmenetelmää.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa lasketaan ainakin alkuperäisen virtauksen sisältämän hiukkasjakauman efektiivistä tiheyttä.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu ensimmäinen parametri liittyy hiukkasten liikkuvuuteen.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, jossa mainittua 30 ensimmäistä parametria käytetään liikkuvuuskoon mediaanin laskentaan. 115075
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, jossa mainittu liikkuvuuteen liittyvä parametri liittyy hiukkasten sähköiseen liikkuvuuteen.
9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, jossa mainittu liikkuvuuteen liittyvä parametri liittyy hiukkasten mekaaniseen liikkuvuuteen.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittua hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvää parametria käytetään aerodynaamisen hiukkaskoon mediaanin laskentaan.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittua hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvää parametria käytetään 10 hiukkasjakauman aerodynaamisen kokojakauman laskentaan.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa ainakin toinen mainituista ensimmäisestä tai toisesta hiukkasjakaumaan liittyvästä parametrista mitataan liikkuvuuskanavailmaisimella.
13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa ainakin toinen 15 mainituista ensimmäisestä tai toisesta hiukkasjakaumaan liittyvästä parametrista mitataan sähkösuodattimella.
14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa ainakin toinen mainituista ensimmäisestä tai toisesta hiukkasjakaumaan liittyvästä . parametrista mitataan sähköisellä alipaineimpaktorilla.
15. Laitteisto hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi, jossa : on välineet sähkökentän luomiseen ensimmäiseen mittauskohtaan, välineet hiukkasten liikkuvuuteen liittyvän parametrin mittaamiseksi * ensimmäisessä mittauskohdassa mainittua sähkökenttää ;’' : 25 hyväksikäyttäen (21,41), : välineet hiukkasten aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin : ‘ mittaamiseksi toisessa mittauskohdassa (22), ja | välineet ainakin yhden alkuperäisen hiukkasjakauman : tiheysominaisuuden laskemiseksi mainittujen hiukkasten liikkuvuuteen 115075 liittyvän parametrin ja aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin avulla (48).
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, jossa mainitut välineet hiukkasen liikkuvuuteen liittyvän parametrin mittaamiseksi käsittävät 5 liikkuvuuskanavailmaisimen.
17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, jossa mainitut välineet hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin mittaamiseksi käsittävät sähkösuotimen.
18. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto jossa mainitut välineet 10 hiukkasen aerodynaamiseen kokoon liittyvän parametrin mittaamiseksi käsittävät sähköisen alipaineimpaktorin. » 115075
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20011667A FI115075B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi |
| EP02753103A EP1421362A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method of measuring density properties of a particle distribution |
| US10/487,282 US7131343B2 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method of measuring density properties of a particle distribution |
| PCT/FI2002/000682 WO2003021235A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | Method of measuring density properties of a particle distribution |
| JP2003525268A JP2005502043A (ja) | 2001-08-20 | 2002-08-20 | 粒子分布の密度特性の測定方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20011667A FI115075B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi |
| FI20011667 | 2001-08-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20011667A0 FI20011667A0 (fi) | 2001-08-20 |
| FI20011667A FI20011667A (fi) | 2003-02-21 |
| FI115075B true FI115075B (fi) | 2005-02-28 |
Family
ID=8561757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20011667A FI115075B (fi) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7131343B2 (fi) |
| EP (1) | EP1421362A1 (fi) |
| JP (1) | JP2005502043A (fi) |
| FI (1) | FI115075B (fi) |
| WO (1) | WO2003021235A1 (fi) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI113406B (fi) * | 2000-09-01 | 2004-04-15 | Dekati Oy | Laite aerosolipartikkelien kokojakauman määrittämiseksi |
| EP2223080B1 (en) | 2007-12-12 | 2019-11-06 | Koninklijke Philips N.V. | Device for characterizing a size distribution of electrically-charged airborne particles in an air flow |
| KR101540913B1 (ko) * | 2007-12-12 | 2015-07-31 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | 공기 흐름 내의 전기적으로 충전된 공기 중 입자들의 크기 분포를 특징화하기 위한 장치 |
| CN102680371A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-09-19 | 中国科学院大气物理研究所 | 测定大气颗粒物中粒子态硫化物组分的方法和装置 |
| CN106932302A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-07-07 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种钚气溶胶单微粒的密度测量方法 |
| US11885729B2 (en) * | 2019-10-10 | 2024-01-30 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei Univeristy | Particle matter analysis device, analysis method and manufacturing method thereof |
| EP3919888A3 (en) * | 2020-06-02 | 2022-05-04 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Particle matter analysis device, analysis method and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3763428A (en) * | 1971-11-26 | 1973-10-02 | Varian Associates | Simultaneous measurement of the size distribution of aerosol particles and the number of particles of each size in a flowing gaseous medium |
| GB1575726A (en) | 1977-05-09 | 1980-09-24 | Alcan Res & Dev | Method and apparatus for particle size analysis |
| US4117715A (en) * | 1977-07-05 | 1978-10-03 | Ransburg Corporation | Apparatus for measuring charge on, and density of, airborne particulates |
| NZ242499A (en) | 1992-04-24 | 1998-06-26 | Ind Res Ltd | Measuring or monitoring continuously a diameter of a flowing particulate material |
| US5296910A (en) | 1992-10-05 | 1994-03-22 | University Of Akransas | Method and apparatus for particle analysis |
| DE4410422C1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-06-01 | Ruck Bodo Priv Doz Dr Ing | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen |
| DE4429831A1 (de) | 1994-08-23 | 1995-04-27 | Schmidt Ott Andreas Prof Dr | Verfahren zur Größenklassierung von Aerosolpartikeln |
| JPH08261911A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Nippon Kagaku Kogyo Kk | 粒径分布測定装置 |
| US5596136A (en) | 1995-07-27 | 1997-01-21 | California Institute Of Technology | Radial differential mobility analyzer |
| FR2745086B1 (fr) | 1996-02-15 | 1998-03-13 | Commissariat Energie Atomique | Selecteur de particules chargees, en fonction de leur mobilite electrique et de leur temps de relaxation |
| US5932795A (en) * | 1997-01-22 | 1999-08-03 | President And Fellows Of Harvard College | Methods and apparatus for continuous ambient particulate mass monitoring |
| DE19733784C2 (de) | 1997-08-05 | 2001-08-30 | Alfred Leipertz | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Verteilung der Feststoffdichte von Einzelpartikeln in einem Partikelkollektiv |
| US5817956A (en) | 1997-12-02 | 1998-10-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for determining aerosol particle size device for determining aerosol particle size |
| US6230572B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-05-15 | Tsi Incorporated | Instrument for measuring and classifying nanometer aerosols |
| JP3086873B2 (ja) | 1998-08-04 | 2000-09-11 | 工業技術院長 | 粒径分布測定方法及び装置 |
| GB2346700B (en) | 1999-01-12 | 2001-02-14 | Cambustion Ltd | Ultra-fast,sub-micrometer particulate size detector |
| FI113406B (fi) | 2000-09-01 | 2004-04-15 | Dekati Oy | Laite aerosolipartikkelien kokojakauman määrittämiseksi |
| FI115074B (fi) * | 2001-08-20 | 2005-02-28 | Dekati Oy | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi |
-
2001
- 2001-08-20 FI FI20011667A patent/FI115075B/fi active IP Right Grant
-
2002
- 2002-08-20 US US10/487,282 patent/US7131343B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-20 JP JP2003525268A patent/JP2005502043A/ja active Pending
- 2002-08-20 EP EP02753103A patent/EP1421362A1/en not_active Withdrawn
- 2002-08-20 WO PCT/FI2002/000682 patent/WO2003021235A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050119836A1 (en) | 2005-06-02 |
| FI20011667A0 (fi) | 2001-08-20 |
| FI20011667A (fi) | 2003-02-21 |
| JP2005502043A (ja) | 2005-01-20 |
| US7131343B2 (en) | 2006-11-07 |
| EP1421362A1 (en) | 2004-05-26 |
| WO2003021235A1 (en) | 2003-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI115074B (fi) | Menetelmä hiukkasjakauman ominaisuuksien mittaamiseksi | |
| CN105334147B (zh) | 基于β射线法和光散射法的颗粒物在线监测***及方法 | |
| EP2853882B1 (en) | Particle count measurement device | |
| US9541488B2 (en) | Particle sampling and measurement in the ambient air | |
| US7041153B2 (en) | Method of measuring floating dusts | |
| CN100523779C (zh) | 用于检测空气中有害纳米颗粒的*** | |
| KR101540913B1 (ko) | 공기 흐름 내의 전기적으로 충전된 공기 중 입자들의 크기 분포를 특징화하기 위한 장치 | |
| KR101540914B1 (ko) | 공기 흐름 내에서 전기적으로 충전된 공기중 입자들의 크기 분포를 특성화하기 위한 디바이스 | |
| GB2506991A (en) | Measuring the mass of particulate matter in a gas | |
| WO2014033040A1 (en) | Aerosol measuring device and method | |
| Petrović et al. | The possibilities for measurement and characterization of diesel engine fine particles: A review | |
| Machida et al. | Process tomography system by electrostatic charge carried by particles | |
| CN101124470A (zh) | 用于测定气流中的煤烟微粒的方法和装置 | |
| CN108333299A (zh) | 一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置及方法 | |
| CN108369176A (zh) | 用于测量废气的气溶胶粒子的方法和设备 | |
| FI115075B (fi) | Menetelmä hiukkasjakauman tiheysominaisuuksien mittaamiseksi | |
| FI113406B (fi) | Laite aerosolipartikkelien kokojakauman määrittämiseksi | |
| JP4905040B2 (ja) | 粒子分級装置 | |
| US20030163290A1 (en) | Measuring system and a method for measuring particle velocity and/or particle velocity distribution and/or particle size distribution | |
| Rostedt et al. | Modification of the ELPI to measure mean particle effective density in real-time | |
| CN106093187B (zh) | 一种柱塞流输送颗粒回落量的检测方法及装置 | |
| JP4066989B2 (ja) | エアロゾル分析装置 | |
| Kwon et al. | Particle size spectrometer using inertial classification and electrical measurement techniques for real-time monitoring of particle size distribution | |
| Yang et al. | Application and performance test of a small aerosol sensor for the measurement of aerosolized DNA strands | |
| RU2367932C2 (ru) | Импактор радиометрический |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115075 Country of ref document: FI |