Summary
Burada, basit ama verimli düşük maliyetli bir parçacık dedektörünün nasıl oluşturulacağı ve test edileceğine dair bir protokol sunuyoruz.
Abstract
1 μm veya daha küçük boyutlu partiküller insan vücudu için ciddi bir sağlık riski oluşturduğundan, partikül emisyonlarının tespiti ve düzenlenmesi büyük önem taşımaktadır. Partikül emisyonlarının büyük bir kısmı taşımacılık sektörü tarafından yayılmaktadır. Ticari olarak temin edilebilen parçacık dedektörlerinin çoğu hantal, çok pahalıdır ve ek ekipmana ihtiyaç duyar. Bu makalede, küçük ve uygun maliyetli bağımsız bir parçacık dedektörü oluşturmak ve test etmek için bir protokol sunulmaktadır.
Bu makalenin odak noktası, video içeren ayrıntılı inşaat kılavuzunun ve sensör değerlendirme prosedürünün açıklamasında yatmaktadır. Sensörün bilgisayar destekli tasarım modeli ek malzemeye dahil edilmiştir. El kitabı, 3D baskıdan tamamen operasyonel sensöre kadar tüm inşaat adımlarını açıklamaktadır. Sensör yüklü partikülleri algılayabilir ve bu nedenle çok çeşitli uygulamalar için uygundur. Olası bir uygulama alanı, enerji santrallerinden, orman yangınlarından, endüstrilerden ve otomobillerden kurum tespiti olacaktır.
Introduction
1 μm veya daha küçük boyutlu parçacıkların solunması, insan vücudu üzerinde olumsuz sağlık etkileri açısından yüksek risk oluşturur. Yanma süreçlerinden kaynaklanan çevre kirliliğinin artmasıyla birlikte, nüfusta solunum yolu hastalıkları artmaktadır 1,2,3. Sağlığı teşvik etmek ve kirliliğe karşı koymak için, önce kirlilik kaynaklarını tanımlamak ve kirlilik derecesini ölçmek gerekir. Bu, mevcut parçacık dedektörleri ile yapılabilir. Bununla birlikte, bunlar büyüktür ve çoğu zaman özel veya vatandaş bilimi amaçları için çok pahalıdır.
Ticari olarak temin edilebilen parçacık dedektörlerinin çoğu hantal, çok pahalıdır ve çalıştırılması için ek ekipman gerektirir4. Çoğunun ayrıca birkaç aerosol şartlandırma adımına ihtiyacı vardır. Örneğin, ölçüm prensibi olarak ışık saçılımını kullanan dedektörler için seyreltme gereklidir ve ölçüm aralığı 5,6,7 dalga boyu ile sınırlıdır. Algılama prensibi olarak lazer kaynaklı akkor akkor kullanan parçacık dedektörleri hem yüksek enerjili lazer kaynaklarına hem de enerji tüketen bir soğutma sistemine ihtiyaç duyar8.
Yoğuşma partikül sayaçları kullanan partikül dedektörleri normalde partikül konsantrasyonu ölçümünde altın standart olarak kullanılır; Bunlar ön koşullandırma, seyreltme ve çalışma sıvılarına (örneğin, bütanol) ihtiyaç duyar9,10,11. Bir elektrostatik sensörün avantajları, basit ve kompakt tasarımında ve düşük imalat maliyetlerinde yatmaktadır. Bununla birlikte, yoğuşma partikül sayaçlarına kıyasla, doğruluk konusunda önemli çıkarımlar yapılmalıdır.
Bir elektrostatik sensör bu yöntemlere bir alternatif oluşturur. Elektrostatik sensörler sağlam, hafif, üretimi ucuz olabilir ve gözetimsiz çalıştırılabilir. Bir elektrostatik sensörün en basit şekli, plakaları arasında yüksek elektrik alanı olan paralel plakalı bir kapasitördür. Aerosol iki bakır elektrot arasındaki yüksek voltaj bölgesine taşınırken, doğal olarak yüklü parçacıklar farklı polarite12 elektrotları üzerinde birikir (Şekil 1).
Dendritler elektrotların yüzeyinde, elektrotlar arasında uygulanan yüksek gerilimin alan çizgileri yönünde oluşur ve kontak şarjı ile şarj edilir. Bu dendritlerin parçaları sonunda elektrotları koparır ve yüklerini aktararak zıt polarite ile elektrot üzerinde yeniden birikir. Bu parçalar çok sayıda yük taşır. Elektrot topraklandığından, biriken yük, tezgah multimetresinin iç direncinde voltaj düşüşüne yol açan bir akım üretir. Bu, birim zaman başına ne kadar sık olursa, akım o kadar yüksek olur ve sonuç olarak, voltaj düşüşü o kadar yüksek olur (Şekil 2).
Parçaların yük birikimi ile indüklenen yüksek voltaj nedeniyle, başka amplifikatör elektroniğine gerek yoktur. Dendrit kopma parçacıklarının oluşumu ve bu parçacıkların müteakip yük salınımı doğal bir sinyal amplifikasyonunu temsil eder12. Ortaya çıkan sensör sinyali, parçacık kütle konsantrasyonu ile orantılıdır. Bu sinyal, kullanıma hazır bir tezgah üstü multimetre ile algılanabilir.
Şekil 1: Sensör şemaları. Aerosol, aerosol girişine akar, sol akış kanalından yayılır ve daha sonra yüksek voltajlı elektrot (iç elektrot) ile ölçüm elektrodu (dış elektrot) arasındaki boşluğa ulaşır. Orada, parçacıklar dendrit büyümesine katkıda bulunur ve daha önce açıklandığı gibi kopmaya katkıda bulunur, böylece sensör tepkisini oluşturur. Daha sonra, parçacıklar sağ akış kanalından daha fazla akar ve sensörü aerosol çıkışında bırakır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Fiziksel prensip. Pozitif ve negatif yüklü parçacıkların yanı sıra nötr parçacıklar, zıt kutupluluğun elektrotları arasındaki boşluğa girer. Elektrik alan çizgileri tarafından zıt kutupluluğun elektroduna yönlendirilirler ve yüklerini orada biriktirirler. Daha sonra, bir dendritin parçası olurlar ve ilgili elektrotun yükünü üstlenirler. Alan yoğunluğu, daha fazla parçacığın sıkıştığı dendrit ucunda en yüksektir. Sürükleme kuvveti bağlama kuvvetlerini aştığında, dendritlerin parçaları kopar ve bu da karşı elektrota çarpar ve yüklerini biriktirir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Warey ve ark.10'da olduğu gibi silindirik bir tasarımla, kurum köprülerinin oluşma olasılığı en aza indirilebilir. Sensör geometrisi, uygulanan voltaj, gaz akış hızı ve partikül madde konsantrasyonu hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz. Sensör sinyalinin, sensörden akan partikül madde ile korelasyonunu önerirler (denklem 1).
Sensör (V) = 5,7 × 10-5 C V 0 e0,62V × 
(1)
C, partikül maddenin kütle konsantrasyonudur, V0 uygulanan voltajdır, V egzoz hızıdır, L elektrot uzunluğudur ve S, elektrot boşluğu13'tür.
Bilby ve ark., elektrostatik sensörün altında yatan fiziksel etkinin ayrıntılı çalışmasına odaklanmıştır9. Bu çalışmalar, dendrit bazlı sensörün sinyal amplifikasyonunu açıklamak için optik olarak erişilebilir bir kurulum ve kinetik bir model içeriyordu (bkz. denklem 2 ve 3).
(2)
(3)
S, 50-100 nm büyüklüğünde 10-100 kurum aglomerasından oluşan bir kurum diskleri yığınını temsil eder; D n, n diskli bir dendriti temsil eder; Br, f disklerinden oluşan bir kopma parçasını belirtir; S ve ki hız sabitleri12'dir.
Bu makale, daha fazla ekipman olmadan yüksek partikül konsantrasyonları için kullanılabilecek basit ama verimli, düşük maliyetli bir parçacık dedektörünün nasıl oluşturulacağı ve test edileceği konusunda bir protokol sunmaktadır. Bu tip elektrostatik sensörler üzerindeki önceki çalışmalar çoğunlukla egzoz ölçümlerine odaklanmıştı. Bu çalışmada, laboratuvar tarafından üretilen kurum parçacıkları test aerosolleri olarak kullanılmıştır. Açıklanan sensör, Warey ve ark. ve Bilby ve ark.12,13'ün önceki çalışmalarına dayanmaktadır.
Sensör gövdesi, stereolitografi tabanlı 3D baskılı bir gövde, bakır tüplerden kesilmiş koaksiyel elektrotlar, bir vakum contası ve bir vakum kelepçesinden oluşur. Bir sensör için vakum contası, kablo, bakır borular ve 3D reçine gibi malzemelerin maliyeti 40 € 'dan azdır. Gerekli ek ekipman bir yüksek voltaj kaynağı, bir USB tezgah multimetresi ve bir lehimleme istasyonudur. Sensörü değerlendirmek için, tanımlanmış bir aerosol kaynağı ve bir referans cihazı da bir kez gereklidir (bkz. Bu protokolde açıklanan sensörün boyutu 10 cm x 7 cm'dir. Bu boyut özellikle deney için seçilmiştir ve yine de önemli ölçüde azaltılabilir (tartışmadaki modifikasyonlar/sensör boyutlarına bakın).
Bu protokol, basit bir düşük maliyetli parçacık sensörünün nasıl oluşturulacağını, test edileceğini ve kullanılacağını açıklar. Protokolün bir şeması Şekil 3'te gösterilmiştir - sensör gövdesinin 3D baskısı ve elektrot üretimi, sensörün montajı, ayrıca test ve sensörün saha uygulamasına bir örnek.
Şekil 3: Yöntem için şematik. Protokol dört ana adıma ayrılmıştır. İlk olarak, sensör muhafazası için tüm parçalar yazdırılır. Daha sonra elektrotlar üretilir. Üçüncü adımda, elektrotlar ve vakum contası ile 3D baskılı sensör muhafazası monte edilir. Son adımda, sensör performansı değerlendirilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
3D baskı işleminin en önemli adımları Şekil 4'te gösterilmiştir. İlk başta, baskı için doğru dilimleyici ayarları seçilir. Daha sonra, baskının en önemli kısımları ve 3D baskılı modelin ön işlenmesi tartışılmaktadır. Bu adım için, izopropanol banyosu ve UV sertleştirme cihazı ve düz öğütücü içeren bir reçine 3D yazıcıya ihtiyaç vardır.
Şekil 4: 3D baskının şeması. (A) Dilimleyici 3B modeli tasvir edilmiştir; (B) baskı işlemi sırasında yazıcı. Son işlem adımları: (C) yıkama ve (D) UV sertleştirme. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5 , elektrot üretiminin en önemli adımlarını göstermektedir: elektrotların form şekillendirmesi ve elektrotlara temasın lehimlenmesi. Bu adım için, farklı çaplarda iki bakır boru, bir kumpas, bir boru kesici, düz bir taşlama makinesi, bir mengene, bir lehimleme istasyonu ve lehimleme kalayı, iki farklı renkte izole kablolar, termal koruyucu eldivenler ve bir tel kesiciye ihtiyaç vardır.
Şekil 5: Elektrot üretimi . (A) Ölçme, (B) kesme, (C) çapak alma ve (D) elektrotların lehimlenmesi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Protokoldeki montaj bölümü, sensörün nasıl monte edildiğini açıklar. En önemli sensör parçaları Şekil 6'da, yani dış elektrot tutucu, akış kanalı ve iç elektrot tutucu olarak gösterilmiştir. Şekil 7 , sensör montajındaki en önemli adımları göstermektedir. Bu adım için epoksi yapıştırıcı, koruyucu giysiler, vakum contası, vakum kelepçesi, güvenlik gözlükleri ve eldivenlere ihtiyaç vardır.
Şekil 6: Sensör parçaları . (A) Dış elektrot tutucu, (B) akış kanalı ve (C) iç elektrot tutucu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Sensör tertibatı. Sensör tertibatının tüm adımları gösterilir. A-E, sensörün bir yarısının montajını gösterir. (A) İç elektrot tutucu akış kanalına yapıştırılmıştır. (B) İç elektrot, iç elektrot tutucu üzerine yerleştirilir. (C) Dış elektrot, dış elektrot tutucusuna yerleştirilir. (D) Dış elektrot tutucu, akış kanalı + iç elektrot tutucu tertibatı üzerine yapıştırılır. (E) Vakum sızdırmazlığı, bir sensör yarısının dış elektroduna yapışır ve ardından diğer sensör yarısının aynı ikinci dış elektrodu olan (C)'ye yapışır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Test bölümünde, yeni üretilen sensörü bir referans cihazıyla karşılaştırmak için deneyin nasıl ayarlanacağı açıklanmaktadır. Bu adım için, bir tezgah multimetresi, vakum pompası, yüksek voltaj beslemesi, aerosol jeneratörü, seyreltme köprüsü, aerosol tüpleri, Y-fitting, bir kütle akış kontrolörü (MFC), bir aerosol karıştırıcı, bir referans cihazı ve bir pamuklu çubuk gereklidir.
Protocol
1.3D baskı
- Dilimleyici ayarları
- Tüm ".stl" dosyalarını dilimleyici yazılımıyla açın ve sensör parçalarını platforma yerleştirin (bkz. Ek Dosya 1, Ek Dosya 2, Ek Dosya 3, Ek Dosya 4, Ek Dosya 5 ve Ek Dosya 6).
- İyi bir baskı sonucu için, tüm parçaları platforma göre eğin.
- 0,8 yoğunluğa ve 0,4 mm nokta boyutuna sahip destek noktaları oluşturun.
- Katman kalınlığı 50 μm olan V4'ü temizle'yi seçin.
- Yazdırmaya başlayın.
- Dilimleyici çıktı dosyasını 3B yazıcıya yükleyin.
- Ekranda görüntülenen baskı süresini ve reçine hacimlerini arayın. Şeffaf V4 tankını ve reçine kartuşunu takın, montaj platformunu takın ve kartuş kapağını açın. Yazıcıda Start (Başlat ) düğmesine basın.
- Anında işlem sonrası
- Yazdırma tamamlandıktan sonra, yazıcıyı açın ve montaj platformunu ayırın.
NOT: Bu adım yalnızca modelin yazıcının UV koruma ekranının altında kalacağından eminse gecikebilir (tartışmadaki kritik adımlar/baskı sonrası işleme bölümüne bakın). - Platformdaki tüm parçaları yavaşça soyun ve bir izopropanol banyosuna yerleştirin.
- Parçaları 20 dakika boyunca sürekli hareket ettirin.
- Parçaları her 5 dakikada bir çıkarın ve tüm küçük boşlukları ve delikleri iyice yıkayın.
- Yazdırma tamamlandıktan sonra, yazıcıyı açın ve montaj platformunu ayırın.
- UV sertleştirme
- Sertleştirme işlemine başlamadan önce parçaları kurutun.
- Tüm küçük boşlukları ve delikleri basınçlı hava ile yıkayın.
- Parçaları UV sertleştirme cihazına yerleştirin ve 40 ° C'de 50 dakika sertleştirin.
NOT: Bu ayar, üreticinin önerdiği kuruma süresi ve sıcaklığından farklıdır (tartışmadaki kritik adımlar/baskı sonrası işleme bölümüne bakın).
- İşlem sonrası
- Tüm boşlukların ve deliklerin açık olduğunu kontrol edin.
- Bir yol tıkanmışsa, düz taşlama makinesiyle delin veya kazıyın.
- Yazdırılan tüm parçaların düzgün oturduğundan ve bakır boruların yerleştirilebildiğinden emin olun. Yapamazlarsa, onları zımparalayın.
2. Elektrot üretimi
- 18 mm ve 22 mm bakır boruların üstünden 9 mm ölçün ve bu konumları işaretleyin.
- İşaretlerdeki boru kesici ile boruları kesin.
NOT: İşlem sırasında çok fazla güç kullanmadığınızdan emin olun. Boruları kesmek birkaç tur alır (tartışma bölümündeki kritik adımlara/elektrot üretimine bakın). - Bakır halkanın çapağını dikkatlice alın. Çapak alırken bakır halkaya çok fazla baskı uygulamayın ve elektrot yüzeyini çizmemeye çalışın.
NOT: Bu çok kritik bir parçadır ve sensörün performansını etkiler (tartışma bölümündeki kritik adımlar/elektrot üretimi ve modifikasyonları/elektrotlar bölümüne bakın). - Elektrot lehimleme
- Kırmızı kabloyu iç bakır halkaya (18 mm) ve siyah kabloyu dış bakır halkaya (22 mm) lehimleyin.
- Yüzeydeki oksitlenmiş bakır tabakasından kurtulmak için bakır halkayı cilalayın.
- Yüzüğü bir mengeneye sıkıştırın.
- Hem bakır halkayı hem de kabloyu önceden kalayın ve kabloyu halkaya lehimleyin.
DİKKAT: Lehimleme nedeniyle, bakır elektrotlar 400 ° C'ye kadar ısınır. Elektrotlara sadece cımbızla dokunun ve termo-koruyucu eldiven giyin.
3. Montaj
- Epoksi yapıştırıcının iki bileşenini bir tepside karıştırın.
NOT: Kurum köprüleri ve sertleştirilmiş yapıştırıcı arasında ayrım yapmak için şeffaf yapıştırıcı kullanmak çok önemlidir.
DİKKAT: Duman davlumbazının altında çalışın, koruyucu giysiler giyin (özellikle eldivenler) ve çalışma yüzeylerini temizleyin. Daha fazla güvenlik talimatı güvenlik bilgi formunda bulunabilir. Sağlık tehlikesi: "Cilt Corr. 1C - H314 Göz Barajı. 1 - H318 Cilt Duyarlılığı 1 - H317". - İç elektrot tutucuyu akış kanalına yapıştırın ve yapıştırıcının sertleşmesi için 60 dakika bekleyin (Şekil 7A).
- İç elektrot halkasını (18 mm) tutucuya yerleştirin ve kabloyu kablo kanalından geçirin (Şekil 7B).
NOT: Lehimleme noktası için yeterli alan olduğundan emin olun. - Ara parçayı iç elektrotun etrafına yerleştirin.
NOT: Bu çok kritik bir adımdır. Elektrotlar arasındaki mesafe sensörün tamamının her yerinde tam olarak 1 mm değilse, elektrik alanı ve ardından sensör performansı etkilenebilir (tartışmadaki kritik adımlara/elektrot üretimine bakın). - Dış elektrot halkasını (22 mm) tutucuya yerleştirin ve kabloyu kablo kanalından besleyin (Şekil 7C).
- Dış elektrot tutucuyu akış kanalına yapıştırın. Ara parçayı iki bakır elektrot arasındaki boşluğa yerleştirin. Tutkalın sertleşmesi için 60 dakika bekleyin (Şekil 7D).
- Tüm kablo kanallarını epoksi yapıştırıcı ile kapatın. Tutkalın sertleşmesi için gece boyunca bekleyin.
- Vakum contasını dış elektrotun baskılı valfine yerleştirin. İki sensör tarafını birbirine takın ve vakum kelepçesi ile sabitleyin (Şekil 7E,F).
4. Testler
- Sensörün vakum kelepçesini açın.
- Sensörün iki yarısını birbirinden ayırın ve contayı çıkarın.
- Oradan, elektrot halkasına bir multimetre prob ucuyla ve elektroda giden kablonun ucuna diğer multimetre ucuyla dokunun.
- Ön testler
- Elektrot ve kablonun elektrik bağlantısını multimetre ile test edin. Direncin <2 Ω olup olmadığını kontrol edin (oksidasyon seviyesine bağlı olarak).
- Hortumu aerosol giriş ve çıkışına takın ve sensörün vakum pompasıyla hava geçirmez olup olmadığını test edin.
- Paralel deney
- Sensör kurulumunu Şekil 8'e göre oluşturun.
- Yüksek voltajlı güç kaynağını kırmızı sensör kablosuna (yüksek voltajlı elektrot) bağlayın.
- Siyah sensör kablosunu tezgah üstü multimetre voltaj girişine bağlayın.
- Elektrometre topraklamasını (GND) güç kaynağı GND'ye bağlayın.
- Multimetre USB kablosunu PC'ye bağlayın.
- Sensörü aerosol ölçüm kurulumuna dahil edin. Şekil 9'a göre.
- Aerosol jeneratörü
- Gaz beslemeleri: Kılıf akışını, azotu ve propan beslemesini açın (gerekli basınç: azot, 4 bar; diğer gazlar, her biri 1 bar).
- Güç kaynağı: Dahili MFC'ler için 24 V kaynak kablosunu takın ve USB'yi PC'ye bağlayın.
- Yazılım: MFC yazılımını açın ve doğru COM bağlantı noktası numarasını girin. Aygıtları arama: Beş aygıt görüntüleniyorsa (beş farklı MFC için), Aramayı durdur'u tıklatın. Başlangıç koşullarını aerosol jeneratörünün kullanım kılavuzuna göre girin: 10 mL/dak propan, 1,55 L/dak oksidasyon havası, 7 L/dak söndürme gazı, 20 L/dak seyreltme havası.
- ON-OFF düğmesini çevirerek aerosol jeneratörünü çalıştırın (bkz. Düğme açıldığında, tüm akış yollarının açık olduğunu gösteren azot göstergesi yanar. Alev güvenlik cihazını basılı tutun ve aerosol jeneratörü üzerindeki ateşleme düğmesine basın; Yanma odası penceresinde bir alev gözlemleyin. Alev güvenlik cihazını ~ 60 s sonra çok yavaş bırakın.
- Şu kütle akışlarını girin: Doğru boyut dağılım parametrelerini ayarlamak için 60 mL/dak propan, 1,55 L/dak oksidasyon havası, 7 L/dak azot (söndürme) ve 20 L/dak seyreltme havası.
DİKKAT: Jeneratörü kurulumun geri kalanına yalnızca sonraki dakikalar içinde ölçümler yapılacaksa bağlayın; Aksi takdirde, seyreltme köprüsünün filtreleri hızla tıkanır.
- Seyreltme köprüsünü aerosol jeneratörüne bağlayın. Bir kez daha bağlantısını kesin ve aerosol akışını deneyin başlamasına kadar duman davlumbazına yönlendirin. Deneye başlamadan önce seyreltme köprüsünün kapalı olduğundan emin olun.
- Seyreltme köprüsü çıkışını aerosol karıştırıcı girişine bağlayın.
- Aerosol karıştırıcı çıkışı 2'yi (bkz. Şekil 9E) sensör girişine bağlayın.
- MFC'yi dahil edin.
- Sensör çıkışına yüksek verimli bir partikül emici (HEPA) filtre bağlayın ve sensör çıkışını MFC girişine bağlayın.
- MFC'nin güç kaynağını bağlayın ve USB'yi PC'ye bağlayın.
- MFC yazılımını açın ve doğru COM bağlantı noktası numarasını girin.
- Cihazları arayın.
- Aramayı durdur?'u tıklayın.
- Kütle akışını 1 L/dak olarak girin.
- Referans enstrüman (bakınız Malzeme Tablosu)
- LAN kablosunu PC'ye bağlayın ve referans cihazı kontrol etmek üzere bir java uygulaması açmak için tarayıcıda referans cihazının IP adresine bir bağlantı açın.
- Referans cihaz kontrol yazılımında, pompayı çalıştırmak için kilit kaynakları | bekleme düğmesine basın.
NOT: Isıtma işlemi ~ 20 dakika sürer. - Isınma aşamasından sonra, referans cihaza giren aerosolü ölçmek için ölçüme tıklayın.
- Referans cihazında 1:10 seyreltme oranı seçin.
- Aerosol karıştırıcı çıkışı 1'i (bkz. Şekil 9D) ve seyreltme hava akışını y-fitting'in bölünmüş ucuna bağlamak için bir y-fiting kullanın (bkz. Şekil 9C) ve y-fitting'in tek ucunu referans cihaz girişine bağlayın.
NOT: Bu iki akış daha sonra y bağlantısının tek ucunda birleştirilir.
- Denemenin başlangıcı
- Aerosol jeneratörünü bir kez daha seyreltme köprüsüne bağlayın ve seyreltme köprüsünün kapalı olduğundan emin olun.
- Referans enstrümanında ölçüye tıklayın.
- İstenilen 3-5 mg/m3 aerosol kütle konsantrasyonuna ulaşana kadar seyreltme köprüsünü yavaşça açın ve referans cihazdaki verileri kaydetmeye başlayın.
- Referans cihaz parçacık kütle konsantrasyonunu gözlemleyin. Aerosol kaynağı sabit olduğunda, sensör güç kaynağını 1.000 V'ta açın ve verileri kaydetmeye başlayın.
NOT: Konsantrasyon sabit değilse, tartışma bölümündeki sorun giderme bölümüne bakın.
- Konsoldaki bir okuma komutu veya otomatik bir komut dosyasıyla tezgah multimetresinden veri toplayın.
NOT: Sensör akımı stabilize olduktan sonra (yaklaşık 5 dakika), referans cihazının sensör akımı ile karşılaştırılması mümkündür.
DİKKAT: Sensör akımı 10-7 A'nın üzerine hızla yükseliyorsa (dahili direnci 1 MΩ olan 0,1 V'a karşılık geliyorsa), yüksek voltaj kaynağını kapatın (tartışma bölümündeki sorun giderme bölümüne bakın). - Paralel ölçüm: Sensör dengeye ulaştıktan sonra, seyreltme köprüsünü buna göre ayarlayarak 5 mg/m3 ila 0,2 mg/m3arasında kademeli olarak bir konsantrasyon gradyanı ölçün.
NOT: Daha yüksek konsantrasyonlar kullanıldığında, referans cihazın seyreltme oranı arttırılmalıdır.
- Sensör kurulumunu Şekil 8'e göre oluşturun.
- Her yeni ölçümden önce sensörü basınçlı hava ve çubukla temizleyin.
5. Saha uygulaması
- Sensör kurulumunu Şekil 8'e göre oluşturun.
- Yüksek voltajlı güç kaynağını kırmızı sensör kablosuna (yüksek voltaj elektrodu) bağlayın.
- Siyah sensör kablosunu tezgah üstü multimetre voltaj girişine bağlayın.
- GND elektrometresini güç kaynağı GND'ye bağlayın.
- Multimetre USB kablosunu PC'ye bağlayın.
- Şekil 10'a göre sensör kurulumunu yeni ölçüm kurulumuna dahil edin ve aerosol kaynağını sensöre bağlayın.
- Aerosol kaynağından dışarı akan parçacık akışını yol A) sensör kurulumuna ve yol B) havalandırmaya bölün.
- MFC veya pompa: Numuneyi sensörden geçirmek için bir MFC kullanın.
- MFC'nin yukarı yönünde bir HEPA filtresi kullanın. MFC'nin güç kaynağını bağlayın ve USB'yi PC'ye bağlayın.
- Paralel ölçüm için adım 4.5.8'i izleyin.
- Saha deneyi başlangıcı: Aerosol kaynağının sensör girişine bağlı olduğundan emin olun.
- Sensörün güç kaynağını açın ve verileri günlüğe kaydetmeye başlayın.
Şekil 8: Sensör kurulumu. Sensör kurulumunun bir diyagramı. Aerosol sensörden akar. Sensör voltmetreye ve yüksek voltaj beslemesine bağlanır. Voltmetre, sensör verilerini kaydeden bir kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 9: Sensör değerlendirmesi için deneysel plan. Bir parçacık kaynağını taklit etmek için kararlı bir aerosol kaynağı kullanılır. Dışarı akan parçacık akışı yol (A), sensör kurulumuna bölünür; ve yol (B), havalandırma, seyreltme köprüsüne girer ve ayrıca bir aerosol karıştırıcıya dağıtılır. Mikserden sonra, aerosol akışı, sensöre paralel olarak ölçüm yapan bir referans cihaz yolu (D) arasında bölünür. Bu referans cihazı, (C) yolu üzerinden dağıtılan seyreltme havasına ihtiyaç duyar. Yol (E): MFC, sensörden hava çeker. Bu MFC, aerosol akışından bir HEPA filtresi ile korunmaktadır. Kısaltmalar: MFC = kütle akış kontrolörü; HEPA filtresi = yüksek verimli partikül emici filtre. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 10: Alan testi: deney planı. Bu kurulumda, bir aerosol kaynağı ölçülür. Dışarı akan parçacık akışı, yol A) sensör kurulumu ve yol B) havalandırmaya bölünür ve ardından sensöre girer. Bu kurulumda, yukarı yönde HEPA filtreli bir MFC, aerosolü sensörden emer. Kısaltmalar: MFC = kütle akış kontrolörü; HEPA filtresi = yüksek verimli partikül emici filtre. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Representative Results
Sensör sinyalinin partikül kütlesi ile tam korelasyonu, partikül yükü dağılımına ve boyut dağılımına ve ayrıca aerosol bileşimine bağlı olarak değişir. Bu nedenle, sensör bir referans cihazı ile belirli bir uygulamaya göre kalibre edilmelidir. Bu bölümde, yeni üretilen sensörün bir referans cihazıyla nasıl karşılaştırılacağı açıklanmaktadır.
Sensörün başlangıç aşaması, seçilen parçacık konsantrasyonuna bağlı olarak yaklaşık 5-10 dakika sürer. Başlangıç aşamasında, sensör sabit bir parçacık konsantrasyonuna maruz kalırken sensör sinyali önemli ölçüde artar. Başlangıç aşamasından sonra, sensör sinyali stabilize olur. Bu aşamada, dendritlerin birikmesi ve parçalanması için bir denge durumuna ulaşılır ve sensör sinyali daha sonra gelen kurum konsantrasyonu ile orantılıdır. Bu başlatma aşamasından sonra, sensör aerosol konsantrasyonundaki herhangi bir değişikliği ölçmeye hazırdır.
Şekil 11'de gösterilen ölçüm verileri, sensörün yukarıda belirtilen denge durumunda olduğu andan itibaren başlar. Sensör akımını amper cinsinden hesaplamak için, volt cinsinden toplanan veriler, doğru akım değerini elde etmek için iç direnç değerine bölünmelidir.
Dikey eksen sensör sinyalini amper cinsinden gösterir ve yatay eksen referans cihazı tarafından ölçülen aerosol konsantrasyonunu mg/m3 cinsinden gösterir. Arsada temsili parametreleri ile doğrusal bir uyum da verilmiştir. Ölçülen verilerin yüksek belirsizliği, seyreltme köprüsü ile konsantrasyonu ayarlarken yüksek dinamiklerden kaynaklanmaktadır. Doğrusal uyum parametreleri, 0.80'lik bir R2 değeri, -0.53 nA'lık bir kesişme ve 1.4 nA'lık bir standart sapma ile 2.80 nAm3 / mg'lık bir eğimdir.
Şekil 11: Olumlu sonuçlar. Sensör sinyali dikey eksende amper cinsinden çizilirken, referans cihazı tarafından mg/m3 cinsinden ölçülen parçacık konsantrasyonu yatay eksende çizilir. Ek olarak, arsaya en önemli parametrelerle doğrusal bir uyum eklenir. Doğrusal uyum parametreleri, 0.80'lik bir R2 değeri, -0.53 nA'lık bir kesişme ve 2.80 nAm3 / mg'lık bir eğimdir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Parçacıkların elektrotlar arasındaki yolu tıkaması olasılığı da vardır, bu durumda elektrotlar arasında iletken kurum köprüleri oluşur. Kurum iletken bir malzeme olduğundan, bu kurum köprüleri elektrotlar arasında kısa devre oluşturur. Ölçülen sinyal, iletken yolun kalınlığının artmasıyla, voltajın voltmetrenin zarar görebileceği kadar yükseldiği noktaya kadar hızla yükselir. Kurum köprüleri oluşturma deneyi için bir örnek Şekil 12'de görülebilir. Sinyal çok dik sıçramalarda / adımlarda yükselir ve durmaz veya düzleşmez. Dendritler de artık oluşmaz ve sensör artık denge durumunda değildir. Bu durumda, yüksek voltaj kaynağı derhal kapatılmalı, sensör temizlenmeli ve yeni bir ölçüm başlatılmalıdır.
Şekil 12: Negatif sonuç. Ölçüm sırasında kısa devre oluştu. Amper cinsinden sensör sinyali dikey eksende çizilir ve ölçüm süresi yatay eksende çizilir. Sensör sinyali kısıtlama olmaksızın artmaya devam eder. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Düz bir çizgi görüntülenirse ve sensör akımı 1 nA'nın üzerindeki bir değere hiç yükselmezse, tartışma bölümündeki sorun giderme talimatlarını izleyin. Sensör, giren aerosolü doğru bir şekilde ölçmek için her zaman denge durumunda olmalıdır; Bu nedenle, deneyin başında yeterince yüksek bir başlangıç aerosol konsantrasyonu sağlanmalıdır.
Ek Dosya 1: Bu dosya, Şekil 7A'da gösterilen akış kanalını kablo delikleriyle yazdırmak için bilgisayar destekli tasarım (CAD) dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 2: Bu dosya, Şekil 7A'da gösterilen akış kanalını deliksiz yazdırmak için kullanılan CAD dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 3: Bu dosya, Şekil 7A'da gösterilen iç elektrot tutucuyu yazdırmak için kullanılan CAD dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 4: Bu dosya, Şekil 7C'de (sağda) gösterilen dış elektrot tutucuyu yazdırmak için kullanılan CAD dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 5: Bu dosya, Şekil 7C'de (solda) gösterilen delikler olmadan akış kanalını yazdırmak için kullanılan CAD dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 6: Bu dosya, elektrot ara parçasını yazdırmak için CAD dosyasını temsil eder. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Discussion
Kritik adımlar
İşlem sonrası yazdırma
Bu protokoldeki hemen hemen her adım, yeni basılmış 3B parçaların son işlenmesi dışında duraklatılabilir veya ertelenebilir (protokol adımı 1.5). Yazıcının UV koruma ekranı açılırsa, son işlem hemen başlamalıdır, aksi takdirde küçük kablo kanalları ve contanın boşluğu tıkanır. Boşluğun hassas bir şekilde oturması, sensörün hava geçirmez bir şekilde kapatılabilmesini sağlar. Bu önemlidir, çünkü sensör akış dalgalanmalarına karşı çok hassastır. Sertleştirme işlemi de önemlidir (protokol adım 1.4); Sıcaklık çok yüksek ayarlanırsa, malzeme çok kırılgan hale gelir ve kelepçe tarafından dış elektrot tutucuya uygulanan kuvvetler altında kırılabilir.
Elektrot üretimi
Elektrotların dikkatli bir şekilde kesilmesi ve çapak alınması (protokol adımları 2.2-2.3) çok önemlidir, çünkü elektrot boşluğundaki düzensizlikler elektrik ve hız alanlarında bozulmalara neden olur ve bu da düşük sensör performansına neden olur. En kötü senaryoda, güçlü bir düzensizlik, elektrotların o kadar yaklaşmasına neden olabilir ki, arıza voltajı aşılır ve kısa devre meydana gelir. Bu noktadan itibaren, ölçüm sinyali hakkında hiçbir açıklama yapılamaz ve ölçüm elektroniği hasara eğilimlidir.
Meclis
Sensörün montajı (protokol adımları 3.4-3.6) çok önemlidir, çünkü bu elektrot boşluğunu oluşturur. Yukarıda belirtildiği gibi, elektrotlar arasındaki mesafe çok önemlidir; Bu boşluk tüm uzunluk boyunca eşit olarak 1 mm olmalıdır. Bu adımlar önemlidir, çünkü sensördeki elektrik alanını büyük ölçüde değiştirebilirler. Genel biriktirme davranışı ve dendrit oluşumu, elektrik alanındaki değişiklikten etkilenebilir. Bu nedenle, sensör tepkisinin gelen aerosole doğrusal olduğu artık garanti edilemez. Kısa devrenin en kötü senaryosu burada da geçerlidir.
Değişiklik
3D baskı
Diğer olası değişiklikler, farklı 3D baskı reçinelerinin kullanılmasıdır. Piyasada sensör muhafazasının yoğunluğunu, esnekliğini, sıcaklık direncini ve gücünü değiştirebilen birçok farklı reçine vardır.
Sensör boyutları
Sensör için ilk tasarım kriteri bir emniyet konfigürasyonudur. Elektrotlar arasındaki havanın dielektrik dayanımı 3 mm/kV'dur. Bu uzunluk hiçbir durumda kesilmemelidir. Elektrik potansiyeli ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla parçacık biriktirilir ve bu biriken parçacıklar daha sonra dendritler oluşturmaya eğilimlidir. Elektrotların boyutları, kolayca bulunabilen standart bileşenlerin kullanılabilmesi için seçildi. Yazarlar tarafından bilinen benzer sensörlerin tasarımları, düz bir sensör için aşağıdaki boyutları kullanmıştır: 9 mm genişlik, 2 mm uzunluk, 1 mm boşluk ve 15 mm uzunluk, silindirik bir tasarım için 8,5 mm çapında ve 1,3 mm boşluk12,13. Ayrıca sensörün normal bir atölyede elle üretilebilmesinden de emin olunmalıdır. 1 mm'lik boşluk, sensörün manuel olarak temizlenmesini sağlayan mutlak minimum boşluktur. Burada, 1 kV, güvenlik ve verimli parçacık birikiminin yanı sıra bu aralıktaki voltaj kaynaklarının kullanılabilirliğinin iyi bir uzlaşması olarak kullanılmıştır.
Elektrot -lar
Sensör elektrotları arasındaki 1 mm'lik tam mesafe performans için çok önemli olduğundan, bu adıma daha fazla geliştirme çalışması yapılabilir. Örneğin, 3D baskılı fikstür daha da doğru hale getirilebilir veya ekipman mevcutsa, kesme ve çapak alma için basit bir boru kesici yerine bir torna tezgahı kullanılabilir. Başka bir seçenek de boru kesici yerine testere kullanmaktır. Bu durumda, testerenin kenarları daha sonra öğütülmelidir. Bu yöntem boru kesiciden daha az deformasyona neden olur, ancak daha uzun sürer. Epoksi yapıştırıcıya kıyasla, silikon kablolara hareket etmesi için daha fazla alan sağlar ve elektrotları yeniden yerleştirmek daha kolay hale gelir. Bununla birlikte, kabloların hareket etmek için daha fazla alana sahip olması nedeniyle, sensörü kapatmak daha zordur. Bir kerede açılması daha kolay olan vakum kelepçesi yerine, kendi kendine yapılan bir tasarım da mümkündür. Burada, 3D tasarımda sadece bazı vidalar için delikler ve sızdırmazlık kablosu için bir boşluk değiştirilmelidir.
cesaret
MFC, aerosolün ne kadarının sensörden emildiğini belirler; geri kalanı, odanın kirlenmesini önlemek için taşmanın sonuna yerleştirilmiş bir HEPA filtresi ile taşma yoluyla boşaltılabilmelidir. MFC yerine daha ucuz bir pompa seçerek, daha yüksek akış dalgalanmaları sensör sinyalini olumsuz yönde etkileyecektir.
Seyreltme köprüsü
Şekil 9'da görüldüğü gibi, bir veya daha fazla HEPA filtresine paralel basit bir iğne valfi ile bir seyreltme köprüsü inşa edilebilir. Diğer tasarımlar, iğne valfi yerine tüpü sıkmak için küçük bir mengene içerir. Bu tasarım, tüpün daha kolay temizlenebilmesi avantajına sahiptir. Böyle bir mengene ne kadar çok bobine sahipse, konsantrasyon o kadar ince ayarlanabilir. Bu, özellikle yüksek dinamiklerden kaçınılması gereken kalibrasyon ölçümleri için önemlidir.
Tezgah multimetresi
Tezgah multimetresi, doğru akım değerini elde etmek için iç direnç değerine bölünmesi gereken bir voltajı ölçer. Seçilen ölçüm aralığına bağlı olarak (örneğin, 100 V), bu iç direnç değeri değişebilir (örneğin, 1 MΩ). İç direnç değerinin ölçülen tüm değerler için aynı olması için tanımlanmış bir aralık seçmek önemlidir. "Otomatik aralık" seçilirse, iç direnç değeri de izlenmelidir.
Sorun giderme
3D yazıcı
Yazıcı durursa, depo son baskının kalıntıları açısından kontrol edilmelidir; mikser sık sık sıkışır. Baskı işleminin ilk dakikalarına dikkat edilmelidir. Tıkanmışsa, bunun nedeni ya doğru dilimleyici ayarlarının yapılmamış olması ya da yeni baskının son işlemden önce UV korumalı koşullar altında saklanmamış olmasıdır. Dilimleyici ayarlarında, akış kanalını ve elektrotlar arasındaki boşluğu hiçbir destek noktası engellememeli ve dosyayı yazıcıya göndermeden önce dahili destek yapıları kutusunun tıklaması kaldırılmalıdır.
Aerosol kaynağı + seyreltme köprüsü
Aerosol kaynağı kararsız görünüyorsa, tüm HEPA filtreleri doğru konumda olduklarından ve tıkanmadıklarından emin olmak için kontrol edilmelidir. Ayrıca, aerosol jeneratörü ve referans cihazı, ısınma aşamalarını tamamladıklarından emin olmak için kontrol edilmelidir.
Sensör
En yaygın arızalar, yetersiz bir güç kaynağı bağlantısından, sensördeki bir hava sızıntısından veya biriken parçacıkların elektrotlar arasında kurum köprüleri oluşturmasından kaynaklanır. İlk olarak, elektrotlar arasında kurum köprülerinin oluşup oluşmadığını kontrol etmek için sensör açılır. Sensör kablolarının bağlantısını kesmeden ve sensörü açmadan önce güç kaynağı kapatılmalıdır. Kurum köprüleri çıplak gözle kolayca görülebilir ve çok az çabayla çıkarılabilir. Kurum köprülerini çıkarmak için, optik bir temizleme bezi veya tüy bırakmayan pamuklu çubuk kullanmak en iyisidir.
Sensördeki akış davranışını değiştiren bir sızıntının yanı sıra elektrotlardaki daha düşük voltaj, sensör sinyalini değiştirebilir. Bu sorunlardan hangisinin beklenmeyen bir sensör tepkisinden sorumlu olduğunu önceden söylemek mümkün değildir. Bu nedenle, hem sızdırmazlığı hem de voltaj stabilitesini aşağıdaki gibi kontrol etmek önemlidir. İlk olarak, kablodan elektrotlara bağlantı kontrol edilir (protokol adım 4.4). Daha sonra, beklenen voltları sağlayıp sağlamadığını görmek için voltaj kaynağı kontrol edilir. Bir hava kaçağı en iyi sızıntı spreyi ile tanımlanır. Buna ek olarak, sızdırmazlık, protokol adımı 4.4.2'de açıklandığı gibi bir vakum pompası ile de kontrol edilebilir.
Sınırlama
Bir elektrostatik sensörün sınırlaması Maricq ve ark.14 tarafından iyi tanımlanmıştır. Çalışmalarında, sensörün performansı için kararlı bir voltaj kaynağının ve kararlı bir sensör akışının önemini vurgulamaktadırlar. Bu nedenle, Şekil 10'da açıklandığı gibi, akış kontrolü için her zaman MFC veya pompalı bir kurulum kullanılmalıdır. Ek olarak, sensörün ilk test sırasında dengeye ulaşması için daha uzun bir zamana ihtiyacı vardır. Elektrotlara stabil bir dendrit popülasyonunun yerleştiği diğer deneylerde, sensörün başlatılması için gereken süre azalır. Bununla birlikte, genellikle sensörün ilk konsantrasyona bağlı olarak çalışması için her zaman bir başlatma süresine ihtiyaç duyduğu unutulmamalıdır.
Bilby ve ark.'da olduğu gibi düz bir tasarımın aksine, sensör kayması bu silindirik düzenlemede önemli bir sorun değildir12. Bununla birlikte, düşük partikül konsantrasyonlarındaki hızlı konsantrasyon değişikliklerinin sensörle algılanması hala zordur. Diller ve ark. ve Maricq ve ark. tarafından belirtildiği gibi, anlamlı bir ölçüm sinyali için, ölçülen değerin ortalaması, deneydeki akışın ne kadar değiştiğine bağlı olarak 2-10 dakika boyunca ortalaması alınır14,15.
2.8 nAm3 / mg'lık bir eğim ve ±1.4 nA'lık bir standart sapma ile, Şekil 11'deki regresyon çizgisinden sapma yüksektir. Sensör doğruluğunun daha iyi anlaşılması için, birkaç deneyin karşılaştırılması önerilir. Tekrarlanan deneyler için, eğim ±1.0 nA'lık bir standart sapma ile 3.5 nAm3 / mg ve ± 0.6 nA'lık bir standart sapma ile 4.9 nAm3 / mg'dır. Ek olarak, sensör voltaj kaynağı açıldığı anda çok yüksek bir okuma verecektir. Bu başlangıç değeri, ölçüm verilerinden filtrelenir.
Burada sunulan yöntemin avantajı açıkça basitlikte, aynı zamanda sensör şeklini farklı ihtiyaçlara uyarlamak için çok yönlü olasılıklarda yatmaktadır. Bu nedenle, kuruma ek olarak, sensör çok çeşitli yüklü parçacıkları algılayabilir ve enerji santrallerinden, orman yangınlarından, endüstrilerden ve otomobillerden partikül madde tespiti gibi çok çeşitli uygulamalar için uygundur. Bu makale, ajanslara, şirketlere, araştırma ekiplerine, vatandaş bilim insanlarına ve partikül maddenin tespiti ile ilgilenen herkese, bu basit sensör yapım kılavuzunu yeniden üretmek ve kendi parçacık dedektörlerini oluşturmak için bir teşvik olmalıdır.
Disclosures
Yazar, Silicon Austria Labs tarafından istihdam edilmektedir ve Graz Teknik Üniversitesi öğrencisidir. Beyan edilecek başka çıkar çatışması yoktur.
Acknowledgments
Bu çalışma COMET Merkezi "ASSIC-Avusturya Akıllı Sistemler Entegrasyon Araştırma Merkezi" tarafından finanse edilmiştir. ASSIC, BMK, BMDW ve Avusturya'nın Karintiya ve Steiermark illeri tarafından, Avusturya Araştırma Tanıtım Ajansı'nın (FFG) COMET-Mükemmel Teknolojiler için Yeterlilik Merkezleri programı kapsamında ortaklaşa finanse edilmektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| 3D printer | Formlabs | Formlabs 3 | |
| Aerosol Mixer | ESSKA | 304200812095 | 95 mm, diameter 8 mm |
| Aerosol soot generator | Jing Aerosol | Model 5201 Type C miniCAST | |
| Benchmultimeter | Keysight | KEYSIGHT 34465A, 0 - 100 V range, 1 MΩ internal resistance | |
| Dilution Bridge | Custom built | Needel valve and HEPA filter in parallel | |
| High voltage power supply | Stanford Research Systems | PS350, 5000 V - 25 W | |
| Mas flow controller | Vögtlin | GSC-C3SA-BB26 | Red-y for gas flow, flow range: 0-10 L/min |
| Refence Instument | AVL | MSSplus - AVL Micro Soot Sensor | |
| Material | |||
| Aerosol tygon tubes | Saint Gobain Fluid Transfer | AAG00012 | Diameter 7 mm |
| Bidirectional flow control valves series RFO | CAMOZZI | RFO 383-1/8 | P max 10 bar |
| Connector reduced with barbed fitting | ESSKA | IQSG120H6000 | |
| Copper tube 12 mm | Obi | 1996602 | Diameter 12 mm |
| Copper tube 18 mm | Obi | 1499441 | Diameter 18 mm |
| Copper tube 22 mm | Obi | 1996628 | Diameter 22 mm |
| Cotton swab | Chemtronics | 48042F | 50 m, 1 mm tip |
| Epoxy glue | RS components | 132605 | RS quick set epoxy |
| Hepa Nylon Einweg-Inline-Filter | Parker | 9933-05-BQ | Flüssigkeit 5.4SCFM 1/4Zoll, mit G1/4 Anschluss 8,1 bar |
| Isolated electrical cable | Nexans | Diameter 2 mm, two different colors red and black | |
| Photopolymer Resin | Formlabs | 851976006196 | 1 L Cartridge - Transparent (Clear) |
| Soldering tin | Stannol | 574108 | |
| Tefen polymer Y - fitting | TEFEN | TEF-8357-06-00 | |
| Thermal protection gloves | As One | ||
| Vacuum clamp | MISUMI | FRNWC40 | Clamp |
| Vacuum seal | MISUMI | FRNWR40 | Centering ring with O-ring seal |
| Tool | |||
| Caliper | Starrett | DW990 | |
| Deburrer | Ruko | ||
| Gloves | BM Polyoo | ||
| Isopropanol bath | Formlabs | FK-F3-01 | Form 3 finish kit |
| PCB vice | RS components | 221-7531 | |
| Pipe cutter | Rigid | 35S | |
| Safety goggles | 3M | ||
| Sand paper | Mirka | Different sandpaper thicknesses 40 - 200 | |
| Soldering station | Ersa | Ersa i-CON 2, 400 °C, 2.2 mm soldering rod | |
| Straight grainder | Dremel | F013400046 | Dremel 4000 |
| UV Hardening device | Formlabs | FH-CU-01 | Form cure |
| Vacuum pump | Mityvac | MV8000 | Automotive Tune-up and Brake Bleeding Kit |
| Vise | Proxxon | NO 28 132 | MS4, Jaw height 10 mm, Max. Clamping width 34 mm |
| Wire cutter | KNIPEX | 7712115 | |
| Software | |||
| MFC software | Vögtlin | Get red-y | |
| Reference Instument Software | AVL | Supplied with the device: MSSplus | |
| Slicer software | Formlabs | Preform Download Link: https://formlabs.com/de/software/ |
References
- World Health Organization. Health Effects of Particulate Matter: Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. World Health Organization. , (2013).
- Giechaskiel, B., et al. Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number. Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).
- Giechaskiel, B., et al. Measurement of automotive nonvolatile particle number emissions within the European legislative framework: a review. Aerosol Science and Technology. 46 (7), 719-749 (2012).
- Bainschab, M., et al. Measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable DownToTen sampling system. Journal of Visualized Experiments. (159), e61287 (2020).
- Wang, X., et al. A novel optical instrument for estimating size segregated aerosol mass concentration in real time. Aerosol Science and Technology. 43 (9), 939-950 (2009).
- Axmann, H., Bergmann, A., Eichberger, B. Measurement of ultrafine exhaust particles using light scattering. 2013 Seventh International Conference on Sensing Technology (ICST). IEEE. , 937-941 (2013).
- Bermúdez, V., Luján, J. M., Serrano, J. R., Pla, B. Transient particle emission measurement with optical techniques. Measurement Science and Technology. 19 (6), 065404 (2008).
- Michelsen, H. A., Schulz, C., Smallwood, G. J., Will, S. Laser-induced incandescence: Particulate diagnostics for combustion, atmospheric, and industrial applications. Progress in Energy and Combustion Science. 51, 2-48 (2015).
- Giechaskiel, B., Cresnoverh, M., Jörgl, H., Bergmann, A. Calibration and accuracy of a particle number measurement system. Measurement Science and Technology. 21 (4), 045102 (2010).
- Kulkarni, P., Baron, P. A., Willeke, K. Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications. , Wiley. Hoboken, NJ. (2011).
- Agarwal, J. K., Sem, G. J. Continuous flow, single-particle-counting condensation nucleus counter. Journal of Aerosol Science. 11 (4), 343-357 (1980).
- Bilby, D., Kubinski, D. J., Maricq, M. M. Current amplification in an electrostatic trap by soot dendrite growth and fragmentation: Application to soot sensors. Journal of Aerosol Science. 98, 41-58 (2016).
- Warey, A., Hall, M. J. Performance characteristics of a new on-board engine exhaust particulate matter sensor. SAE Transactions. 114 (14), 1489-1497 (2005).
- Maricq, M. M., Bilby, D. The impact of voltage and flow on the electrostatic soot sensor and the implications for its use as a diesel particulate filter monitor. Journal of Aerosol Science. 124, 41-53 (2018).
- Diller, T. T., Hall, M. J., Matthews, R. D. Further development of an electronic particulate matter sensor and its application to diesel engine transients. SAE Technical Paper. , (2008).
