專利名稱：靜壓或動(dòng)壓平衡式等速采樣儀用流速自動(dòng)跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
測(cè)定流動(dòng)氣體中的粉塵濃度，必須使用等速采樣儀。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明欲測(cè)定流動(dòng)狀態(tài)下含塵氣體的粉塵濃度，務(wù)使采樣流速v等于流場(chǎng)內(nèi)采樣點(diǎn)含塵氣體的流速V0，否則，所采集的塵樣不具有代表性。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的用于測(cè)定煙道或管道內(nèi)氣流含塵濃度的各種等速采樣儀器均為手動(dòng)操作。當(dāng)含塵氣體的流速V0變化頻繁時(shí)，由人工觀測(cè)儀器的讀數(shù)并據(jù)此調(diào)節(jié)采樣流量，難以做到及時(shí)跟蹤，往往導(dǎo)致較大的等速誤差。因此，使采樣流速V自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤采樣點(diǎn)含塵氣體的流速V0，是準(zhǔn)確測(cè)定流動(dòng)氣體中粉塵濃度的關(guān)鍵技術(shù)。
國(guó)外于八十年代初期研制出全自動(dòng)等速采樣裝置。以日本石橋科學(xué)工業(yè)(株)的專利產(chǎn)品KF－8808－Ⅱ型為代表，這是一種基于動(dòng)壓平衡原理的自動(dòng)等速采樣儀器由壓力傳感器把反映V0和v的動(dòng)、靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后輸入Z－80微處理器，計(jì)算結(jié)果再經(jīng)D／A輸出，控制兩只(粗調(diào)和細(xì)調(diào))電動(dòng)調(diào)節(jié)閥用的伺服電機(jī)。通過改變采樣管道阻力(閥門開度)的手段來調(diào)節(jié)采樣氣體的流速v，使之跟蹤V0。這種流速自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)1.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由交流伺服電機(jī)經(jīng)鏈條傳動(dòng)操作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。
2.采樣泵必須全負(fù)荷工作才能適應(yīng)采取改變管道阻力(閥門開度)調(diào)節(jié)采樣氣體流速的方案，這就要求采樣泵及其拖動(dòng)電機(jī)的功率有足夠大的裕度，勢(shì)必導(dǎo)致體積大而重，且能耗高。其他國(guó)家的產(chǎn)品(如美國(guó)hund公司的MESA監(jiān)測(cè)系統(tǒng))大同小異。
上述兩種國(guó)外最新產(chǎn)品均屬于“動(dòng)壓平衡法”的測(cè)量原理。
實(shí)現(xiàn)等速采樣的另一種方法是“靜壓平衡法”。利用特殊結(jié)構(gòu)的采樣管以保證當(dāng)管內(nèi)外的壓力差為零時(shí)即達(dá)到等速狀態(tài)?；凇办o壓平衡法”的自動(dòng)等速采樣儀，國(guó)內(nèi)外均未見報(bào)道。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠使現(xiàn)行的由人工操作的等速采樣儀改造成能夠自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤流速的裝置，或者以本實(shí)用新型為核心重新設(shè)計(jì)一種自動(dòng)等速采樣儀。
說明書附圖
為原理方框圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用工作在零壓差刻度附近的微壓差傳感器2，實(shí)時(shí)檢測(cè)靜壓或動(dòng)壓平衡采樣管1的壓力平衡狀態(tài)，構(gòu)成「零壓差檢測(cè)環(huán)節(jié)」，其接法如下用于靜壓平衡法采樣時(shí)，高壓側(cè)接采樣管外的壓力信號(hào)，低壓側(cè)接采樣管內(nèi)的壓力信號(hào)；用于動(dòng)壓平衡法采樣時(shí)，高壓側(cè)接皮托管的靜壓端，低壓側(cè)接采樣管孔板的下游。其輸出信號(hào)接至脈寬調(diào)制(PWM)專用集成電路4的輸入放大級(jí)進(jìn)行比例積分(PI)運(yùn)算，構(gòu)成控制單元3，用以控制PWM輸出的占空比。經(jīng)功放管5對(duì)拖動(dòng)采樣泵7的直流電動(dòng)機(jī)6施以斬波調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在保持采樣管的壓力處于平衡狀態(tài)的數(shù)值上，此時(shí)V＝V0，從而實(shí)現(xiàn)流速自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤。
本實(shí)用新型比國(guó)外同類裝置(以日本KF－8808－Ⅱ?yàn)槔?有以下優(yōu)越之處1.采樣泵及其拖動(dòng)電機(jī)不必運(yùn)行在滿載狀態(tài)，視采樣點(diǎn)含塵氣體的流速V0而定。因而電耗低(約降低1／3)，重量和體積明顯減小，且可由蓄電池供電，便于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。
2.取消了兩只電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。
3.成本低。日本KF－8808－Ⅱ每臺(tái)進(jìn)口售價(jià)十余萬(wàn)元人民幣，而以本實(shí)用新型為核心技術(shù)構(gòu)成的全自動(dòng)等速采樣儀，估價(jià)僅為其1／10。
權(quán)利要求1.一種測(cè)定煙道或管道內(nèi)氣流含塵濃度的等速采樣儀用流速自動(dòng)跟蹤裝置，它由壓力平衡式采樣管1、微壓差傳感器2、比例積分控制單元3、脈寬調(diào)制電路4、功率放大級(jí)5、電動(dòng)機(jī)6和抽氣泵7組成，工作在零壓差刻度附近的微壓差傳感器2，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)靜壓平衡式采樣管內(nèi)外壓力之差或動(dòng)壓平衡式采樣管的皮托管靜壓與采樣管上節(jié)流裝置下游壓力之差，其輸出信號(hào)經(jīng)比例積分控制單元3處理后，接至脈寬調(diào)制電路4，經(jīng)功率放大級(jí)5來控制電動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速，改變抽氣泵7的抽氣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是通過自動(dòng)控制抽氣泵拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)采樣氣體流速跟蹤煙道或管道內(nèi)含塵氣流的速度。
專利摘要本實(shí)用新型旨在提供一種測(cè)定煙道或管道內(nèi)氣流含塵濃度的動(dòng)壓或靜壓平衡式等速采樣儀用的流速自動(dòng)跟蹤裝置。其技術(shù)特征是由微壓差傳感器同市售壓力平衡法采樣管構(gòu)成[零壓差檢測(cè)環(huán)節(jié)]，其輸出信號(hào)經(jīng)比例積分運(yùn)放電路后，作為脈寬調(diào)制電路的控制信號(hào)，通過功率放大管對(duì)拖動(dòng)采樣泵的直流電機(jī)施以斬波調(diào)速，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在保持采樣管的壓差為零的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)等速采樣。
文檔編號(hào)G01N1/10GK2173399SQ9222976
公開日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1992年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月8日
發(fā)明者呂武軒, 陳永忠 申請(qǐng)人:勞動(dòng)部勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所