基于电荷感应的粉尘浓度检测技术与试验研究.pdf

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1、2014年第33卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)29基于电荷感应的粉尘浓度检测技术与试验研究郑凯，汪金刚，刘静，熊双卡(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044)摘要：介绍了电荷感应法在粉尘浓度测量中的应用，提出了用交变电场中传感器感应电压来表征粉尘浓度的测量方法，并进行了理论推导。在此基础上，设计了圆柱形传感器，并搭建了浓度检测试验平台，进行了模拟试验研究。试验结果表明：此装置可用于粉尘浓度为0．81～1．99g／m。的测量

2、环境，其测量值与实际值的平均误差为1．8％。关键词：交变电场；电荷感应；粉尘浓度；检测；传感器；流体中图分类号：TM835．4文献标识码：A文章编号：1000--9787(2014)02-0029-03Research0ndustconcentrationmeasurementtechniqueand··11’●'·‘；l=exoerimentDaSed0nchargeinOuctiOnZHENGKai，WANGJin—gang，LIUJing，XIONGShuang4karStateKeyLaboratoryofPo

3、werTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Applicationofchargeinductionmethodindustconcentrationmeasuringisintroduced，andmeasurementmethodofcharacterizingdustconcentrationbyinductivevoltageofsensori

4、nalternatingelectricfieldisputforward，andatheoreticalderivationisgiven．Onthesebasis，acylindricalsensorisdesigned，andbuilduptestplatformforconcentrationdetection，andsaltyoutstudyofsimulationtest．Theresultoftheexperimentindicatesthatinacertainsituationwhenthedustc

5、oncentrationrangesbetween0．81g／m。and1．99g／m，thedeviceisabletobeappliedtotestdustconcentration．whichtheavera~geeⅡ0rofmeasurementvalueandactualvalueis1．8％．Keywords：alternatingelectricfield；chargeinduction；dustconcentration；detection；sensor；fluid0引言验，从而影响了它的推广使用；超声

6、波法、微波法测量粉及时有效地对作业场所的粉尘浓度进行监测，才能更尘浓度正处于试验研究阶段；光学法易受测量物影响J，好地掌握粉尘浓度状况，进行有效的除尘和降尘，降低作且测量容易使光学系统受污染，需要经常进行标定，维护业场所的粉尘浓度，对确保人身安全和提高环境质量发挥量大；电容法测量粉尘浓度具有安全可靠，采用非侵入式极其重要作用。同时，粉尘含量是气固两相流检测的一测量，易于安装，牢固耐用，响应速度快等优点，但其灵敏个极其重要的参数，如何检测和严格控制各种工业设备向度有限，前人利用抗杂散电容测量技术提高了其精度。大气排放粉尘

7、，以控制污染源颗粒排放总量是气固两相流本文基于电荷感应原理，提出用交变电场中传感器电压来动中的一个重要的研究内容。表征粉尘浓度的测量思路，设计了一种粉尘浓度检测装置，目前，国内外研究了多种测量粉尘浓度的方法，如，过其结构简单，成本低廉，实用性强。滤称重法、射线法J、压电晶体感应法、光学法J、超声1测量原理波法、电荷感应法和电容法等。其中称重法是最基本1．1两相流体等效介电常数的测量方法，但其不能用于粉尘浓度的连续监测；射线法传感器中不同浓度的粉尘会改变介质的相对介电常虽然测量准确，但它需要对粉尘进行采样后对比测量，很数

8、，电荷感应法测量粉尘浓度的基本原理之一是：两相流体难实现粉尘浓度的在线监测；压电晶体感应法适用于地面的等效介电常数随粉尘浓度的大小而变化。两相流体的等上粉尘浓度较低的场合，且要求操作人员具有一定的经效介电常数可表示为收稿日期：2013-06-26基金项目：国家自然科学基金资助项目(51207175)；国家大学生创新实验计划资助项目