[发明专利]颗粒传感器和颗粒感测方法

说明书

一种颗粒传感器使用电离室形式的静电颗粒荷电部分。流量传感器布置被用于产生代表电离室外部与电离室内部之间的气流量的信号。该信息指示流状态，并可用于确定何时存在可能不利地影响颗粒传感器的性能或寿命的不利流状态。

技术领域

本发明涉及颗粒传感器，特别是超微颗粒传感器，其基于以下原理工作：对由超微颗粒的沉淀所产生的电流进行测量，这些超微颗粒已经通过扩散荷电而带电。

背景技术

扩散荷电是指一种颗粒荷电过程，其中通过与已经由诸如针尖电极或电晕线的电离电极产生的气态离子（典型地为正离子）碰撞而在颗粒荷电部分中使气载颗粒（airborneparticle）带电。

典型地，这种类型的已知的颗粒传感器包括用于建立通过传感器的气流的装置（例如通风机、风扇或泵）。气流经过颗粒荷电部分，然后经过颗粒沉淀部分用于从流中除去基本上所有的气载颗粒。

传感器进一步包括具有电流计的颗粒测量部分，该电流计用于测量颗粒沉淀部分中每单位时间颗粒粘合的（particle-bound）电荷的沉积产生的电流。

根据测量的电流可以计算出所谓的表观超微颗粒数浓度（apparent ultrafineparticle number concentration）。表观超微颗粒数浓度等于颗粒长度浓度（即，当所有气载UFP在单位空气体积中排成一串时，在单位空气体积中所有气载UFP的串的总长度）与预定的平均颗粒直径的比值。

颗粒沉淀部分可以包括布置在法拉第笼内的机械颗粒过滤器或平行板静电颗粒沉淀器。在平行板静电颗粒沉淀器的情况下，带正电的颗粒在电容器的负极板处沉淀，并且得到的所测量的电流与颗粒浓度乘颗粒直径成正比。

超微颗粒传感器的颗粒荷电部分例如被设计成具有由导电壳围绕的针尖电极形式的高电压电离电极。壳至少部分地设有开口。通过在针尖电极和导电壳之间施加电位差，可以生成从针尖电极朝向壳引出的气态离子，以通过开口逸出，建立靠近壳的包含气态离子的区域。壳形成电晕电离室（ionization chamber），并且气态离子通过金属栅格发射到相邻的气流通道中。

当携带超微颗粒的气流经过该区域时，气载颗粒通过扩散荷电而带电。

事实证明，对于这样的构造，针尖电极的性能随时间下降。已经发现，这是由于电极的周围环境中存在的化合物污染了电极的外表面。例如，硅烷化合物可以在电离电极的外表面上形成二氧化硅层，二氧化硅层起电绝缘层的作用。典型地，这样的污染物存在于携带待监测的超微颗粒的气流中。

US20080041138A1 公开了一种空气污染传感器系统。该系统提供了关于系统的壳内超微颗粒相关污染的具体信息。US20080041138A1 没有记述由在电极的周围环境中存在的化合物污染电极外表面的问题。

US4769609 公开了一种利用脉冲电晕信号来测量超微颗粒的系统。该系统基于在带负电的颗粒到达电晕电极的尖端的时刻从施加有稍低于其起始电压的电压的正电晕电极发生的爆裂电晕。US4769609 没有记述由在电极的周围环境中存在的化合物污染电极外表面的问题。

EP2134556A1 公开了一种空气污染传感器系统。该系统的目的是提供具有改善的使用寿命的空气污染传感器系统。这是通过基于被系统去除的污染物的量来调整空气流量而实现的。 EP2134556A1 也没有记述由在电极的周围环境中存在的化合物污染电极外表面的问题。

发明内容

本发明由权利要求限定。

按照根据本发明的一个方面的示例，提供了一种颗粒传感器，包括：

输入，用于接收具有夹带的颗粒的气流；

静电颗粒荷电部分，包括在电离室内的电离电极，其中气流经过电离室且部分进入电离室；