Недорогой детектор частиц с поддержкой аддитивного производства

Большое значение имеет обнаружение и регулирование выбросов твердых частиц. Протокол имеет большое значение, потому что он позволяет любому создать, протестировать и использовать простой датчик частиц. Преимущество метода заключается не только в этой простоте, но и в универсальных возможностях адаптации формы датчика к различным потребностям с минимальным оборудованием и минимальными общими затратами.

Помимо сажи, датчик может обнаруживать частицы заряженных частиц и подходит для многих применений. Например, обнаружение конкретных металлов для электростанций, лесных пожаров в промышленности и автомобилях. Для начала изготовления электродов берут две медные трубы, имеющие диаметры 18 миллиметров и 22 миллиметра соответственно.

Измерьте девять миллиметров от верхней части обеих труб и отметьте эти положения. Разрежьте трубы труборезом на разметке, не прилагая слишком больших усилий. Аккуратно удалите заусенцы с медных колец, не оказывая на них слишком большого давления и не царапая поверхности электродов.

Это критически важный шаг, влияющий на производительность датчиков. Далее перед пайкой электродов отполируйте медные кольца, чтобы избавиться от окисленного слоя меди на поверхностях. Зажмите кольцо, подлежащее пайке, в тисках.

Предварительно протригайте медное кольцо и кабель перед пайкой кабеля к кольцу. Припаяйте красный кабель к 18-миллиметровому внутреннему медному кольцу, а черный кабель — к 22-миллиметровому внешнему медному кольцу. Вставьте внутренний держатель электрода в проточный канал и подождите один час, чтобы клей затвердел.

Затем проведите кабель через кабельный канал, убедившись, что достаточно места для точки пайки. Поместите 18-миллиметровое внутреннее кольцо электрода на держатель. Затем подайте кабель через кабельный канал и поместите 22-миллиметровое внешнее кольцо электрода на соответствующий держатель.

Приклейте внешний электрододержатель к проточному каналу. Вставьте прокладку в зазор между двумя медными электродами и подождите один час, чтобы клей затвердел. Заклейте все кабельные каналы эпоксидным клеем.

Затем подождите ночь, пока клей застынет. На следующий день вставьте вакуумное уплотнение в печатный клапан внешнего электрода. Затем, вставив две стороны датчика друг в друга, закрепите их вакуумным зажимом.

Настройте датчик, как показано на рисунке. Для этого сначала подключите высоковольтный источник питания к красному кабелю датчика высоковольтного электрода. Затем подключите черный кабель датчика к входу напряжения настольного мультиметра.

Далее после сбора электрометра на землю или GND с блоком питания GND подключите USB-кабель мультиметра к ПК. После подключения мультиметра к ПК включите датчик в установку измерения аэрозоля в соответствии с показанной схемой. Перед началом эксперимента убедитесь, что мост разбавления закрыт. Подсоедините выпускное отверстие моста разрежения к входному отверстию аэрозольного смесителя и выведите два выхода аэрозольной смеси во входное отверстие датчика.

Подключите высокоэффективный фильтр для поглощения твердых частиц или HEPA-фильтр к выходному отверстию датчика, а выходное отверстие HEPA — к контроллеру массового расхода или входному отверстию MFC. Используйте фитинг и подсоедините выпускной штуцер аэрозольного смесителя и поток разбавляющего воздуха к разделенному концу штуцера. К единственному концу штуцера подсоедините входное отверстие эталонного прибора.

Начните эксперимент с подключения аэрозольного генератора к мосту разбавления, убедившись, что мост разбавления закрыт. Нажмите кнопку «Измерить» на эталонном инструменте. Медленно откройте мост разбавления до тех пор, пока не будет достигнута желаемая массовая концентрация аэрозоля от трех до пяти миллиграммов на кубический метр, прежде чем регистрировать данные на эталонном приборе.

Наблюдайте за массовой концентрацией частиц эталонного прибора. Когда источник аэрозоля стабилен, включите питание датчика на 1 000 вольт и начните регистрировать данные. После достижения равновесного состояния накопления и фрагментации дендритов сигнал датчика стал пропорционален входящей концентрации сажи.

Вертикальная ось показывает сигнал датчика в амперах, а горизонтальная ось показывает концентрацию аэрозоля, измеренную эталонным прибором в миллиграммах на кубический метр. На основе графика была рассчитана линейная подгонка с ее репрезентативными параметрами. Кроме того, эксперимент, в котором произошло короткое замыкание из-за образования мостиков сажи внутри электродов, показал, что сигнал круто поднимается ступенчато, не останавливаясь и не сглаживаясь.

Дендриты больше не образовывались, и датчик больше не находился в состоянии равновесия. Очень важно очень тщательно изготовить электроды и создать равномерный зазор между электродами. Для обеспечения надежной тестовой среды экспериментальная установка должна быть воспроизведена так, как показано на рисунке.

Этот протокол должен мотивировать агентства, компании, исследовательские группы и гражданских ученых воспроизвести эту простую конструкцию датчика и создать свой собственный детектор частиц.