RU2459309C1 - Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2459309C1
RU2459309C1 RU2011124987/07A RU2011124987A RU2459309C1 RU 2459309 C1 RU2459309 C1 RU 2459309C1 RU 2011124987/07 A RU2011124987/07 A RU 2011124987/07A RU 2011124987 A RU2011124987 A RU 2011124987A RU 2459309 C1 RU2459309 C1 RU 2459309C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
processing device
output
voltage
pulse
Prior art date
Application number
RU2011124987/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Маковеев (RU)
Владимир Михайлович Маковеев
Розалия Растумовна Хасанова (RU)
Розалия Растумовна Хасанова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ)
Priority to RU2011124987/07A priority Critical patent/RU2459309C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459309C1 publication Critical patent/RU2459309C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: in the method of measuring ion concentration, involving charge accumulation on the capacitor of an aspiration chamber when ions of the analysed gas settle on its collecting electrode over a given period of time and subsequent measurement thereof by detecting a pulse arising at the output of the input device during discharge of the capacitor of the aspiration chamber on its input resistance, based on whose parameters ion concentration is determined, wherein ion concentration is determined from the integral value of that pulse, the novelty lies in that ion concentration is determined from the integral value of that pulse at the moment in time when the magnitude of the pulse satisfies the expression: n |f(tu) | = |ecm| + |Iin| R, where n is the measured ion concentration, f(t) is a function which determines the shape of the pulse at the input of the processing device with unit ion concentration, ecm is bias voltage of the integrator in the processing device, lin is the input current of the integrator in the processing device, R is the resistance in the time constant of the integrator in the processing device, tu is the time for detecting the integral of the pulse arising at the output of the input device during discharge of the capacitor of the aspiration chamber. In the apparatus for measuring ion concentration, having an aspiration chamber with a high-voltage power supply, series-connected switch, input device, processing device and indicating device, as well as a control device whose first output is connected to the processing device, the second output is connected to the switch which connects the collecting electrode of the aspiration chamber with the input device, the novelty lies in that it further includes a voltage comparator, the output signal trailing edge of which determines the time for measuring voltage across the output of the processing device using the indicating device, the first input of the comparator is connected to the input of the processing device, the second input is connected to a reference voltage source, the sign of the output voltage - Uon of which matches that of the voltage across the input of the processing device, and its magnitude is determined by the expression: |Uon| = |ecm| + |Iin| R, and the output of the comparator is connected to the second input of the indicating device. ^ EFFECT: high accuracy of measuring ion concentration by reducing measurement error caused by bias voltage and input current of the processing device. ^ 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации ионов воздуха как в свободной атмосфере, так и в жилых, промышленных и других помещениях.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the concentration of air ions both in a free atmosphere and in residential, industrial and other rooms.

Известен способ измерения концентрации ионов газа, в котором концентрацию ионов определяют по амплитуде импульса, пропорциональной измеряемой концентрации ионов, причем импульс возникает на выходе входного устройства, вход которого соединен с собирающим электродом аспирационной камеры через ключ, время разомкнутого состояния которого известно и задается устройством управления, а высоковольтный электрод камеры соединен с источником ее питания (авт.св. СССР №474827, Устройство для счета ионов, G06M 11/00, БИ №23, 1975 г.). Недостатком этого способа является невысокая точность измерения, обусловленная влиянием емкости аспирационной камеры на результат измерения, которая может изменяться при изменении влажности исследуемого газа, геометрических размеров аспирационной камеры.A known method of measuring the concentration of gas ions, in which the concentration of ions is determined by the amplitude of the pulse proportional to the measured concentration of ions, the pulse occurs at the output of the input device, the input of which is connected to the collecting electrode of the aspiration chamber through a key, the open time of which is known and set by the control device, and the high-voltage electrode of the camera is connected to its power source (ed. St. USSR No. 474827, Device for counting ions, G06M 11/00, BI No. 23, 1975). The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurement, due to the influence of the capacity of the suction chamber on the measurement result, which can change with changing humidity of the test gas, the geometric dimensions of the suction chamber.

Известен способ измерения концентрации ионов и устройство для его реализации (патент РФ на изобретение №2267186. Способ измерения концентрации ионов H01J 47/04, G01T 1/185, БИ №36, 2005 г.). Способ заключается в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры, причем концентрацию ионов определяют по величине интеграла от этого импульса.A known method of measuring the concentration of ions and a device for its implementation (RF patent for the invention No. 2267186. Method for measuring the concentration of ions H01J 47/04, G01T 1/185, BI No. 36, 2005). The method consists in the accumulation of charge on the capacity of the suction chamber when the ions of the test gas are deposited on its collecting electrode for a given period of time and its subsequent measurement by recording the pulse that arises at the output of the input device when the capacity of the suction chamber is discharged, the ion concentration being determined by the value of the integral of this momentum.

Устройство, реализующее этот способ, содержит аспирационную камеру с высоковольтным источником питания, последовательно соединенные ключ, входное устройство, устройство обработки (интегратор, построенный на операционном усилителе) и устройство индикации, а также устройство управления, первый выход которого соединен с устройством обработки, а второй выход поступает на ключ, соединяющий собирающий электрод аспирационной камеры с входным каскадом.A device that implements this method includes an aspiration chamber with a high-voltage power source, a key connected in series, an input device, a processing device (an integrator built on an operational amplifier) and an indication device, as well as a control device, the first output of which is connected to the processing device, and the second the output goes to the key connecting the collecting electrode of the suction chamber to the input stage.

Недостатком известного изобретения, принятого за прототип, является невысокая точность измерения, обусловленная напряжением смещения и входным током устройства обработки (интегратора).The disadvantage of the known invention adopted for the prototype is the low accuracy of the measurement, due to the bias voltage and the input current of the processing device (integrator).

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения концентрации ионов путем уменьшения погрешности измерения, вызванной напряжением смещения и входным током устройства обработки.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of measuring the ion concentration by reducing the measurement error caused by the bias voltage and the input current of the processing device.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения концентрации ионов, заключающемся в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры на его входное сопротивление, в котором концентрацию ионов определяют по величине интеграла от этого импульса, новым является то, что концентрацию ионов определяют по величине интеграла от импульса в момент времени, когда величина модуля импульса удовлетворяет выражениюThe technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the concentration of ions, which consists in the accumulation of charge on the capacity of the suction chamber when the ions of the test gas are deposited on its collecting electrode for a given period of time and its subsequent measurement by recording the pulse that occurs at the output of the input device when the suction capacity is discharged cameras on its input resistance, in which the concentration of ions is determined by the value of the integral of this pulse, new is that the concentration of ions is about redelyayut largest integral of the pulse at the time point when the pulse value satisfies the expression module

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - измеряемая концентрация ионов, f(t) - функция, определяющая форму импульса на входе устройства обработки при концентрации ионов, раной единице, есм - напряжение смещения интегратора в устройстве обработки, Iвх - входной ток интегратора в устройстве обработки, R - сопротивление в постоянной времени интегратора в устройстве обработки, tи - момент времени регистрации интеграла от импульса, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры.where n is the measured ion concentration, f (t) is the function that determines the shape of the pulse at the input of the processing device at an ion concentration of one unit, e cm is the bias voltage of the integrator in the processing device, I in is the input current of the integrator in the processing device, R is resistance in the time constant of the integrator in the processing device, t and is the time instant of registration of the integral of the pulse arising at the output of the input device when the capacity of the suction chamber is discharged.

В устройстве для измерения концентрации ионов, содержащем аспирационную камеру с высоковольтным источником питания, последовательно соединенные ключ, входное устройство, устройство обработки и устройство индикации, а также устройство управления, первый выход которого соединен с устройством обработки, а второй выход поступает на ключ, соединяющий собирающий электрод аспирационной камеры с входным устройством, новым является то, что оно дополнительно содержит компаратор напряжения, задний фронт выходного сигнала которого определяет момент времени измерения напряжения на выходе устройства обработки устройством индикации, первый вход компаратора соединен со входом устройства обработки, а второй вход - с источником опорного напряжения, знак выходного напряжения которого - Uoп совпадает со знаком напряжения, поступающего на вход устройства обработки, а его модуль определяется выражениемIn the device for measuring the concentration of ions, containing an aspiration chamber with a high-voltage power source, a key, an input device, a processing device and an indication device, as well as a control device, the first output of which is connected to the processing device, and the second output is supplied to the key connecting the collecting the electrode of the suction chamber with an input device, new is that it additionally contains a voltage comparator, the trailing edge of the output signal of which determines m The time of measuring the voltage at the output of the processing device by the indicating device, the first input of the comparator is connected to the input of the processing device, and the second input is connected to a reference voltage source, the sign of the output voltage of which is U op coincides with the sign of the voltage supplied to the input of the processing device, and its module defined by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

а выход компаратора соединен со вторым входом устройства индикации, где Uоп - выходное напряжение источника опорного напряжения, есм - напряжение смещения интегратора в устройстве обработки, Iвх - входной ток интегратора в устройстве обработки, R - сопротивление в постоянной времени интегратора в устройстве обработки.and the output of the comparator is connected to the second input of the display device, where U op is the output voltage of the reference voltage source, e cm is the bias voltage of the integrator in the processing device, I in is the input current of the integrator in the processing device, R is the integrator resistance in the time constant of the processing device .

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-7.The invention is illustrated in figures 1-7.

На фиг.1 показана структурная схема устройства для измерения концентрации ионов.Figure 1 shows a structural diagram of a device for measuring the concentration of ions.

Здесь: 1 - высоковольтный источник питания аспирационной камеры; 2 - аспирационная камера; 3 - ключ, соединяющий собирающий электрод аспирационной камеры с входным каскадом; 4 - входное устройство; 5 - устройство обработки (интегратор, построенный на операционном усилителе DA1 и имеющий постоянную интегрирования τ=RC); 6 - устройство индикации; 7 - компаратор напряжения; 8 - устройство управления; Uоп - выходное напряжение источника опорного напряжения, N - результат измерения.Here: 1 - high-voltage power supply of the suction chamber; 2 - aspiration chamber; 3 - a key connecting the collecting electrode of the suction chamber to the input stage; 4 - input device; 5 - processing device (an integrator built on the operational amplifier DA1 and having an integration constant τ = RC); 6 - indication device; 7 - voltage comparator; 8 - control device; U op is the output voltage of the reference voltage source, N is the measurement result.

На фиг.2-7 показаны эпюры напряжений на выходах элементов устройства при двух значениях измеряемой концентрации ионов, причем измеряемая концентрация n1 (эпюры, обозначены буквой а) меньше измеряемой концентрации n2 (эпюры обозначены буквой б).Figure 2-7 shows the voltage diagrams at the outputs of the elements of the device at two values of the measured ion concentration, and the measured concentration n 1 (diagrams indicated by the letter a) is less than the measured concentration n 2 (diagrams are indicated by the letter b).

Фиг.2 - эпюры напряжений на входе устройства обработки (выходе входного устройства); фиг.3 - эпюры выходного напряжения компаратора; фиг.4 - эпюры выходного напряжения устройства обработки (интегратора); фиг.5 - погрешность измерения концентрации ионов, вызванная ограничением времени измерения напряжения на выходе устройства обработки (временем интегрирования); фиг.6 - погрешность измерения концентрации ионов, вызванная напряжением смещения и входным током устройства обработки; фиг.7 - суммарная погрешность измерения концентрации ионов, tи1 - момент времени измерения напряжения на выходе устройства обработки при концентрации ионов n1, tи2 - момент времени измерения напряжения на выходе устройства обработки при концентрации ионов n2.Figure 2 - plot voltage at the input of the processing device (output of the input device); figure 3 - plot of the output voltage of the comparator; figure 4 - plot of the output voltage of the processing device (integrator); 5 is an error in measuring the ion concentration caused by the limitation of the time for measuring the voltage at the output of the processing device (integration time); 6 is an error in measuring the concentration of ions caused by the bias voltage and the input current of the processing device; 7 is the total error of measuring the concentration of ions, t and 1 is the time instant of measuring the voltage at the output of the processing device at an ion concentration of n 1 , t and 2 is the time instant of measuring the voltage at the output of the processing device at an ion concentration of n 2 .

Устройство для измерения концентрации ионов содержит аспирационную камеру 2 с высоковольтным источником питания 1, последовательно соединенные ключ 3, входное устройство 4, устройство обработки (интегратор, построенный на операционном усилителе) 5, устройство индикации 6, а также устройство управления 8, первый выход которого соединен с устройством обработки 5, а второй выход поступает на ключ 3, соединяющий собирающий электрод аспирационной камеры 2 с входным устройством 4, и компаратор напряжения 7, задний фронт выходного сигнала которого определяет момент времени измерения напряжения на выходе устройства обработки 5 устройством индикации 6. Первый вход компаратора 7 соединен со входом устройства обработки 5, а второй вход - с источником опорного напряжения, знак выходного напряжения которого - Uоп совпадает со знаком напряжения, поступающего на вход устройства обработки 5, а его модуль определяется выражениемA device for measuring the concentration of ions contains an aspiration chamber 2 with a high-voltage power supply 1, a key 3 connected in series, an input device 4, a processing device (integrator built on an operational amplifier) 5, an indication device 6, and a control device 8, the first output of which is connected with the processing device 5, and the second output is supplied to the key 3, connecting the collecting electrode of the suction chamber 2 with the input device 4, and a voltage comparator 7, the trailing edge of the output signal of which limits the time point of measuring the voltage at the output of the processing device 5 by the indicating device 6. The first input of the comparator 7 is connected to the input of the processing device 5, and the second input is connected to a reference voltage source, the sign of the output voltage of which - U op coincides with the sign of the voltage supplied to the input of the device processing 5, and its module is determined by the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

Выход компаратора 7 соединен со вторым входом устройства индикации 6.The output of the comparator 7 is connected to the second input of the indicating device 6.

В этом выражении обозначено: - Uоп - выходное напряжение источника опорного напряжения, есм - напряжение смещения устройства обработки (интегратора), Iвх - входной ток устройства обработки (интегратора), R - сопротивление в постоянной времени устройства обработки (интегратора).In this expression it is indicated: - U op is the output voltage of the reference voltage source, e cm is the bias voltage of the processing device (integrator), I in is the input current of the processing device (integrator), R is the resistance in constant time of the processing device (integrator).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При продувке исследуемого газа через аспирационную камеру 2 ионы из исследуемого газа оседают под действием электростатического поля, создаваемого высоковольтным источником питания камеры 1, на высоковольтный и собирающий ее электроды. После размыкания ключа 3 устройством управления 8 на собирающем электроде камеры 2, за счет оседания ионов, накапливается заряд, величина которого определятся выражениемWhen purging the test gas through the suction chamber 2, ions from the test gas are deposited under the influence of the electrostatic field created by the high-voltage power source of the chamber 1 on the high-voltage and collecting electrodes. After the key 3 is opened, the control device 8 on the collecting electrode of the chamber 2, due to the deposition of ions, a charge accumulates, the value of which is determined by the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

где Q - величина заряда, Кл;where Q is the magnitude of the charge, C;

С - емкость собирающего электрода аспирационной камеры, Ф;C is the capacity of the collecting electrode of the suction chamber, f;

U - напряжение на емкости собирающего электрода аспирационной камеры, возникающее за счет оседания ионов, В;U is the voltage across the capacitance of the collecting electrode of the suction chamber arising from the deposition of ions, V;

V - объемный расход газа через аспирационную камеру, см3/сек;V is the volumetric flow rate of gas through the suction chamber, cm 3 / s;

Тн - время разомкнутого состояния ключа 3, сек;T n - open time of the key 3, sec;

е=1.6·10-19 Кл - заряд одного иона;е = 1.6 · 10 -19 C - the charge of one ion;

n - измеряемая концентрация ионов, 1/см3.n is the measured ion concentration, 1 / cm 3 .

По окончании времени Тн, в момент времени t=0 по сигналу с устройства управления 8 обнуляются показания устройства индикации 6, ключ К устройства обработки 5 размыкается, а ключ 3 замыкается. При замыкании ключа 3 на выходе входного устройства 4 появляется импульс напряжения (фиг.2), форма которого определяется схемой входного устройства, но его амплитуда и площадь пропорциональны измеряемой концентрации ионов. Задний фронт этого импульса имеет бесконечную длительность, так как определяется разрядом емкости собирающего электрода аспирационной камеры через входное сопротивление входного каскада. Для этого импульса можно записать выражениеAt the end of time T n , at time t = 0, according to the signal from the control device 8, the indications of the indicating device 6 are reset to zero, the key K of the processing device 5 opens, and the key 3 closes. When the key 3 is closed, a voltage pulse appears at the output of the input device 4 (Fig. 2), the shape of which is determined by the input device circuit, but its amplitude and area are proportional to the measured ion concentration. The trailing edge of this pulse has infinite duration, since it is determined by the discharge of the capacitance of the collecting electrode of the aspiration chamber through the input resistance of the input stage. For this pulse, we can write the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

где f(t) - функция, определяющая импульс напряжения на выходе входного устройства (входе интегратора) при концентрации ионов, равной единице. Не нарушая общности рассуждений, можно считать, что эта величина положительна.where f (t) is a function that determines the voltage pulse at the output of the input device (integrator input) at an ion concentration of unity. Without violating the generality of reasoning, we can assume that this quantity is positive.

Этот импульс поступает на вход устройства обработки 5. Так как время интегрирования ограничено, а устройство обработки (операционный усилитель DA1) имеет входной ток и напряжение смещения, то для выходного сигнала устройства обработки получаем (Фолькенберри Л. Применение операционных усилителей в линейных ИС. Пер. с англ. М.: Мир, 1985, 572 с.) (фиг.4, а, б):This pulse is fed to the input of the processing device 5. Since the integration time is limited, and the processing device (operational amplifier DA1) has an input current and bias voltage, we obtain for the output signal of the processing device (Volkenberry L. Application of operational amplifiers in linear ICs. from English M .: Mir, 1985, 572 p.) (Fig. 4, a, b):

Figure 00000006
Figure 00000006

где eсм и Iвх - соответственно напряжение смещения и входной ток операционного усилителя DA1 (положительные величины), tи - момент времени регистрации интеграла от импульса, возникающего на выходе входного устройства 4 при разряде емкости аспирационной камеры 2 (время интегрирования).where e cm and I in are the bias voltage and input current of the operational amplifier DA1 (positive values), t and are the time instant of registration of the integral of the pulse arising at the output of the input device 4 when the capacity of the suction chamber 2 is discharged (integration time).

Выражение (3) соответствует наихудшему случаю (наибольшей погрешности интегрирования). Объясняется это тем, что на практике целесообразно использовать одно устройство обработки при измерении концентрации как положительных, так и отрицательных ионов, а в справочной литературе знаки есм и Iвх не приводят.Expression (3) corresponds to the worst case (the largest integration error). This is explained by the fact that in practice it is advisable to use a single processing device when measuring the concentration of both positive and negative ions, and in the reference literature the signs cm and I in do not lead.

Тогда абсолютное значение погрешности интегрирования, вызванное ограничением времени интегрирования, входными токами и напряжением смещения, определится выражением:Then the absolute value of the integration error caused by the limitation of the integration time, input currents and bias voltage is determined by the expression:

Figure 00000007
Figure 00000007

Из выражения (4) видно, что при увеличении времени интегрирования составляющая погрешности в круглых скобках уменьшается и стремится к нулю (фиг.5, а, б), а в квадратных - увеличивается (фиг.6, а, б). При уменьшении времени интегрирования - наоборот, составляющая погрешности в круглых скобках увеличивается, а в квадратных - уменьшается и стремится к нулю. То есть можно утверждать, что существует время интегрирования, при котором абсолютная погрешность интегрирования будет минимальна (фиг.7, а, б). Дифференцируя выражение (4) по tи, и приравнивая полученное уравнение к нулю, получаем, что абсолютное значение погрешности интегрирования будет минимально, если выполнится условиеFrom the expression (4) it is seen that with increasing integration time, the error component in parentheses decreases and tends to zero (Fig. 5, a, b), and in squares it increases (Fig. 6, a, b). When the integration time decreases, on the contrary, the error component in parentheses increases, and in square brackets it decreases and tends to zero. That is, it can be argued that there is an integration time at which the absolute integration error will be minimal (Fig. 7, a, b). Differentiating expression (4) with respect to t and , and equating the resulting equation to zero, we obtain that the absolute value of the integration error will be minimal if the condition

Figure 00000008
Figure 00000008

То есть для получения минимальной погрешности интегрирования, а следовательно, и погрешности измерения концентрации ионов, измерение напряжения на выходе устройства обработки необходимо проводить в момент времени, когда напряжение на его входе достигнет значения, равного (фиг.3, а, б):That is, to obtain the minimum integration error, and hence the error of measuring the ion concentration, the voltage at the output of the processing device must be measured at a time when the voltage at its input reaches a value equal to (Fig. 3, a, b):

Figure 00000009
Figure 00000009

Для реализации этого в рассматриваемое устройство достаточно ввести компаратор напряжения, на один вход которого подать входной сигнал устройства обработки, а на второй - опорное напряжение, той же полярности, что и входной сигнал, и равное (фиг.3, а, б):To implement this, it is enough to introduce a voltage comparator into the device in question, to one input of which to apply the input signal of the processing device, and to the second - a reference voltage of the same polarity as the input signal, and equal (Fig. 3, a, b):

Figure 00000010
Figure 00000010

На выходе компаратора в этом случаи появится импульс напряжения, по заднему фронту которого и необходимо измерять напряжение на выходе устройства обработки.In this case, a voltage pulse appears at the output of the comparator, on the trailing edge of which it is necessary to measure the voltage at the output of the processing device.

Таким образом, при любом значении измеряемой концентрации ионов предлагаемое устройство позволяет измерить их концентрацию с наименьшей погрешностью.Thus, for any value of the measured concentration of ions, the proposed device allows you to measure their concentration with the least error.

Claims (2)

1. Способ измерения концентрации ионов, заключающийся в накоплении заряда на емкости аспирационной камеры при оседании ионов исследуемого газа на ее собирающий электрод за заданный промежуток времени и последующем его измерении путем регистрации импульса, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры на его входное сопротивление, в котором концентрацию ионов определяют по величине интеграла от этого импульса, отличающийся тем, что концентрацию ионов определяют по величине интеграла от импульса в момент времени, когда величина модуля импульса удовлетворяет выражению
Figure 00000011

где n - измеряемая концентрация ионов;
Figure 00000012
- функция, определяющая форму импульса на выходе входного устройства при концентрации ионов, равной единице; есм - напряжение смещения устройства обработки (интегратора); Iвх - входной ток устройства обработки; R - сопротивление в постоянной времени в устройстве обработки; tи - момент времени регистрации интеграла от импульса, возникающего на выходе входного устройства при разряде емкости аспирационной камеры.
1. The method of measuring the concentration of ions, which consists in the accumulation of charge on the capacity of the suction chamber when the ions of the test gas are deposited on its collecting electrode for a given period of time and its subsequent measurement by recording the pulse that arises at the output of the input device when the capacity of the suction chamber is discharged to its input resistance in which the concentration of ions is determined by the value of the integral of this pulse, characterized in that the concentration of ions is determined by the value of the integral of the pulse in point in time when the magnitude of the pulse modulus satisfies the expression
Figure 00000011

where n is the measured ion concentration;
Figure 00000012
- a function that determines the shape of the pulse at the output of the input device at an ion concentration equal to unity; e cm is the bias voltage of the processing device (integrator); I in - input current of the processing device; R is the resistance in constant time in the processing device; t and is the instant of registration of the integral of the pulse arising at the output of the input device when the capacity of the suction chamber is discharged.
2. Устройство для измерения концентрации ионов, содержащее аспирационную камеру с высоковольтным источником питания, последовательно соединенные ключ, входное устройство, устройство обработки и устройство индикации, а также устройство управления, первый выход которого соединен с устройством обработки, а второй выход поступает на ключ, соединяющий собирающий электрод аспирационной камеры с входным устройством, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит компаратор напряжения, задний фронт выходного сигнала которого определяет момент времени измерения напряжения на выходе устройства обработки устройством индикации, первый вход компаратора соединен со входом устройства обработки, а второй вход - с источником опорного напряжения, знак выходного напряжения которого совпадает со знаком напряжения, поступающего на вход устройства обработки, а его модуль определяется выражением
Figure 00000013

а выход компаратора соединен со вторым входом устройства индикации, где Uоп - напряжение источника опорного напряжения; есм - напряжение смещения устройства обработки (интегратора); Iвх - входной ток устройства обработки; R - сопротивление в постоянной времени в устройстве обработки.
2. A device for measuring the concentration of ions, containing an aspiration chamber with a high-voltage power source, a key connected in series, an input device, a processing device and an indication device, as well as a control device, the first output of which is connected to the processing device, and the second output is supplied to the key connecting the collecting electrode of the suction chamber with an input device, characterized in that it further comprises a voltage comparator, the trailing edge of the output signal of which determines m voltage measuring point in time on the output display device processing apparatus, the first input of the comparator is connected to the input of the processing device and the second input - to a reference voltage source, whose sign of the output voltage coincides with that of the voltage input to the input processing apparatus, and the modulus is given by
Figure 00000013

and the output of the comparator is connected to the second input of the display device, where U op - voltage of the reference voltage source; e cm is the bias voltage of the processing device (integrator); I in - input current of the processing device; R is the resistance in constant time in the processing device.
RU2011124987/07A 2011-06-17 2011-06-17 Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method RU2459309C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011124987/07A RU2459309C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011124987/07A RU2459309C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459309C1 true RU2459309C1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46936819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011124987/07A RU2459309C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459309C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603970C1 (en) * 2015-06-23 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of measuring concentration of ions
RU2614157C2 (en) * 2015-06-23 2017-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Device for counting ions
RU180594U1 (en) * 2018-03-07 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) DEVICE FOR ION ACCOUNT
RU2671833C1 (en) * 2017-08-15 2018-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Device for counting ions
RU2676943C1 (en) * 2017-12-22 2019-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of measuring the concentration of ions and a device for its implementation
RU2705194C1 (en) * 2019-03-13 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Device for measuring concentration of ions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2288873A (en) * 1994-04-28 1995-11-01 Univ Middlesex Serv Ltd Multi-component gas analysis apparatus
DE4445033A1 (en) * 1994-12-16 1996-06-27 Heraeus Electro Nite Int Method for measuring the concentration of a gas in a gas mixture and electrochemical sensor for determining the gas concentration
RU2267186C1 (en) * 2004-03-22 2005-12-27 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method for measurement of concentration of ions
RU2383012C1 (en) * 2008-07-11 2010-02-27 Александр Львович Чапкевич Method for monitoring of gas medium and device for its realisation
RU2405226C1 (en) * 2009-12-15 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ" Barrier discharge-based ionisation source

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2288873A (en) * 1994-04-28 1995-11-01 Univ Middlesex Serv Ltd Multi-component gas analysis apparatus
DE4445033A1 (en) * 1994-12-16 1996-06-27 Heraeus Electro Nite Int Method for measuring the concentration of a gas in a gas mixture and electrochemical sensor for determining the gas concentration
RU2267186C1 (en) * 2004-03-22 2005-12-27 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method for measurement of concentration of ions
RU2383012C1 (en) * 2008-07-11 2010-02-27 Александр Львович Чапкевич Method for monitoring of gas medium and device for its realisation
RU2405226C1 (en) * 2009-12-15 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ" Barrier discharge-based ionisation source

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603970C1 (en) * 2015-06-23 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of measuring concentration of ions
RU2614157C2 (en) * 2015-06-23 2017-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Device for counting ions
RU2671833C1 (en) * 2017-08-15 2018-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Device for counting ions
RU2676943C1 (en) * 2017-12-22 2019-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of measuring the concentration of ions and a device for its implementation
RU180594U1 (en) * 2018-03-07 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) DEVICE FOR ION ACCOUNT
RU2705194C1 (en) * 2019-03-13 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Device for measuring concentration of ions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2459309C1 (en) Method of measuring ion concentration and apparatus for realising said method
US9189940B2 (en) Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
JP2013057664A (en) Particle size distribution by particle diameter measuring instrument, and particle size distribution by particle diameter measuring method
WO2014033040A1 (en) Aerosol measuring device and method
US10224192B2 (en) High-speed low-noise ion current detection circuit and mass spectrometer using the same
US6768311B2 (en) Ion measuring device
DE4231905C2 (en) Device for measuring ions in a gas
JP4297965B1 (en) Ion concentration measuring device
RU2464636C1 (en) Device for counting ions
RU2614157C2 (en) Device for counting ions
CN101853771A (en) Ionic migration spectrometer with inspiratory condenser structure
RU2267186C1 (en) Method for measurement of concentration of ions
GB2374671A (en) Methods to improve electrostatic particle measurement
RU2676943C1 (en) Method of measuring the concentration of ions and a device for its implementation
RU2603970C1 (en) Method of measuring concentration of ions
RU132205U1 (en) ASPIRATION CHAMBER "WITH BLASTED GRIDS"
RU84969U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE CONSUMPTION OF DIELECTRIC LIQUIDS
Fierz et al. Electrical particle number measurement for automotive applications
JP3503627B2 (en) Ion measuring instrument
RU153705U1 (en) DEVICE FOR ION ACCOUNT
RU39404U1 (en) SURFACED CHAIN
Chatzis et al. Microcontroller based electric field mill sensor interface
RU180594U1 (en) DEVICE FOR ION ACCOUNT
RU2598695C2 (en) Device for remote detection of alpha-radiation sources
CN208795720U (en) A kind of ion gauge caliberating device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140618