Файл: Мяздриков О.Я. Дифференциальные методы гранулометрии.pdf

Рассматривая последнюю формулу, можно сделать вывод, что в этом случае мы имеем практически линей­ ную зависимость, что существенно с точки зрения элект­ ронной части последующих элементов схемы анализа. При оценке точности преобразования размера в амплиту­ ду импульсного сигнала следует исходить из предполо­ жения, что основным источником погрешности является разброс значений коэффициентов чувствительности k\ и к. Остальные величины могут быть стабилизированы и вклад их в суммарную погрешность будет незначителен.

Тогда для предельной относительной погрешности в соответствии с формулами (206) и (209) будем иметь

пользование фосфоров с большой постоянной времени дает выигрыш в точности преобразования. Минимальный размер частиц, регистрируемый датчиком указанного типа, как следует, например, из формулы (209), при про­ чих равных условиях обратно пропорционален U2, т. е. определяется тем максимальным значением напряжен­ ности Е электрического поля, которое может быть созда­ но в межэлектродной области d2- Для хорошего вакуума

определяется шумами ФЭУ, равным 10~2 В, получим ми­ нимальный регистрируемый размер по эквивалентному радиусу 8—10 мкм. Для рассмотренной схемы датчика эта величина, по-видимому, является предельной, что оп­ ределяется ударной ионизацией молекул газа в меж­ электродной области. Как показывает опыт, бомбарди­ ровка возникающими ионами поверхности люминофора вызывает его свечение. Это явление становится замет­ ным, начиная со значений напряженности поля 1 0 6 В - м - 1 , и именно оно ограничивает предельное значение напря­ женности электрического поля, а не электрическая проч­

конструкции датчика с электрической дозировкой пода­ чи частиц показан на рис. 39. Анализируемую пробу по­ мещают на электрод 9 при снятой верхней части конст­ рукции датчика вместе с электродом 7. Электрод 9 по­ мещен в корпус 8 из диэлектрика. При подаче на контакт 10 напряжения частицы приходят в автоколебательный режим и через канал 11 постепенно перекачиваются вверх. Скорость перекачки определяется величиной при­ ложенного напряжения и, следовательно, регулируется.

Рис. 39. Схема датчика с ускорением частиц воздушным потоком

К патрубку / подключена воздуходувка, создающая поток в канале 13. Воздух просасывается через слой 6 фильтрующей ткани для очистки от пыли. Одно из пру­ жинящих колец 12 уплотняет ткань, второе — фиксирует положение диска 5, в котором крепится трубка, образу­ ющая канал 13. Ток воздуха на нижнем срезе канала подхватывает частицы, «впрыснутые» через канал 11, и к моменту соударения с люминофором 4 они приобрета­ ют скорость vT. Световой поток, возникающий при соуда­ рении, собирается световодом 3, который вклеен в све­ тонепроницаемый каркас 2. На собственно.слой суспен­ зии люминофора в твердом диэлектрике 4 напылен ме­ таллический слой 4 толщиной 5—10 мкм. Выполняя роль

116

Оценим отличие скорости частицы v4 от скорости по­ тока v„. Пренебрегая силой тяжести, уравнение движе­ ния частицы в канале может быть записано в виде

где Fa— аэродинамическая сила сопротивления при дви­ жении частицы с относительной скоростью v0, очевидно, что

Сила аэродинамического сопротивления Fa в интер­ вале значений скоростей 0,2—240 м - с - 1 (а в этом интер­ вале и лежат, как показывает эксперимент, значения v0) с достаточной точностью аппроксимируется формулой

Скорость частицы может быть определена как произ­ водная по времени от координаты х, совпадающей с осью канала:

Интегрируя это выражение в пределах 0, t\ 0, х, по­ лучим

117

(217)

Семейство характеристик, полученных по этим фор­ мулам для частиц различного радиуса из карбида крем­ ния, показано на рис. 40. Эти характеристики позволяют построить зависимости коэффициента увлечения

Учитывая, что (3^1, источником погрешности при преобразовании размера в амплитуду импульсного сиг­ нала можно считать погрешности определения коэффици­ ентов k и р. Тогда для предельной относительной по­ грешности 6,-пред после очевидных преобразований из вы­ ражения (220) можно получить

Величина 64 составляет 100%. Неточность в значении бр, соглас­ но графикам рис. 41, может быть принята (заведомо завышено) 20— 25%, тогда

Очевидно, что по мере уменьшения размера частицы величина 8Ч уменьшается, так как р->-1. Следовательно, уменьшается и предельная относительная погрешность, стремясь к своему минимальному значению:

118

Рассмотренной схеме присущи такие недостатки, как большие габаритные размеры, определенная вероятность оседания частиц на стенках канала и т.д.

Поэтому дальнейшее конструктивное совершенство­ вание этого принципа привело к схеме (рис. 42), в кото­ рой уменьшение габаритных размеров, повышение точно­ сти и разрешающей способности достигнуто за счет то­ го, что осуществлен переход от лобового удара к сколь-

зящему. Соответствующая конструкция приведена на рис. 42.

Как следует из рисунка, основная особенность схемы заключается в том, что суспензия фосфора в твердом диэлектрике 3 нанесена на стеклянный диск 4, который приводится во вращение электродвигателем 5. Анализи­ руемые частицы подаются по каналу 1, диаметр которо­ го определяется диапазоном размеров анализируемых частиц.

Частицы имеют при вылете из канала скорость по­ рядка долей метра в 1 с. Следовательно, разброс в их скоростях мало влияет на величину относительной ско-

Ш