专利名称：空气离子静态测定法及空气离子静态测定仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气离子测定法及空气离子测定仪，特别是一种空气离子静态测定法及空气离子静态测定仪。
背景技术：
1889年德国科学家埃尔斯特和格特尔发现了空气负离子的存在，到1902年阿沙马斯等肯定了空气离子存在的生物意义。空气负离子的作用已被广大医学界所认同，除了有益人体健康之外，还具有杀菌、除尘、除臭作用。国际上空气离子的监测多采用通过风扇使空气以一定的流量通过平行板电容器(即空气离子采集器)，在电容器上加一定的电压，让电容器捕获空气离子，然后检测电容器的放电电流(或电压)的方法进行测定，如在中国专利号ZL85201171的实用新型专利中就公开了运用这一方法的空气离子测定仪。这种方法涉及到微小电流的测量，由于信号噪音的干扰，电流漂移过大，会影响其测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种抗干扰能力强、测量精确的空气离子静态测定法及空气离子静态测定仪。
本发明的上述技术问题是由如下技术方案来实现的。
一种空气离子静态测定法，其特征是对空气离子采集器的二极板加载一定电压；空气离子采集器中空气中的离子使电压发生衰减，即电荷量发生变化，衰减的快慢由空气中的离子浓度而定；再通过电荷秤对传感器上的电荷量变化进行测量，即得被测离子浓度。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容该电荷秤是将离子采集器上的电荷量转换为光信号，然后再将光信号转换成电信号，使采集器上的电荷不会通过采集电路放电。
在空气离子采集器的二极板上所施加的电压为10-100伏。
上述电荷秤所测出的电信号通过计算机变成数字量显示于显示器上。
本发明还提供一种空气离子静态测定仪。
一种用于该空气离子静态测定法的空气离子静态测定仪，包括空气离子采集器，其特征是一由计算机控制的开关将一直流电源连接于该空气离子采集器二极板；该传感器的二极板接电荷秤；电荷秤的输出通过放大器和A/D转换器接该计算机。
该空气离子静态测定仪在实施过程中，除上述必要技术特征外，还可补充如下技术内容该空气离子采集器是球形采集器。
该空气离子采集器是平行板电容器。
本发明的优点在于克服其它空气离子测定设备因直接测定电流而导致的测定数据受电流噪音干扰，而不准确的缺点；本发明的方法具有分辨率高、数据可靠、随机性小并可以通过计算机控制实施连续实时监测。
为对本发明的方法、仪器构造、特征及其具体应用有进一步了解，兹列举具体实施例，并结合附图详细说明如下
图1是本发明的空气离子静态测定仪的电路方框图。
具体实施例方式
本发明所提供的一种空气离子静态测定法，其主要是将现有的空气离子测定设备的直接测定电流的方法改为直接测定电容器极板上的电量，具体是对空气离子采集器的二极板加载一定电压；空气离子采集器中空气中的离子使电压发生衰减，即电荷量发生变化，衰减的快慢由空气中的离子浓度而定；再通过电荷秤对传感器上的电荷量变化进行测量，即得被测离子浓度。从而克服了直接测定电流的方法所存在的测量不精确的缺点，使数据显示稳定可靠。
本发明还提供一种用于上述方法的空气离子静态测定仪，包括空气离子采集器1，其中一由计算机控制的开关K将一直流电源连接于该空气离子采集器1中的传感器的二极板；该传感器的二极板接电荷秤2；电荷秤2的输出通过放大器3和A/D转换器4接该计算机5，计算机5的输出通过D/A转换器7接开关K用于控制开关K的开启，计算机5还通过显示器6显示测量结果。
当用于测定大气中的离子浓度时，该空气离子采集器1采用球形采集器。当用于测定粉体诱发空气离子时，空气离子采集器1采用平行板电容器。
上述开关K是一个由计算机控制的继电器，用于控制给空气离子采集器1中的传感器的二极板(电容器)充电。
上述电荷秤2所测出的电荷量通过计算机变成数字量显示于显示器6上。
如图1所示的测定仪，空气离子采集器1的传感器是一电容器，在计算机程序的控制下使开关K合上，将电源接到电容器的二极板上，加载10-100伏的电压，当加载到达预定电压值后，打开开关；并将欲测的空气通入采集器，采集器的电容器二极板由于捕获空气中的离子，会出现电压衰减，衰减的快慢由空气中的离子浓度而定。采集器的输出接电荷秤2，采集器1的电容器二极板上的电荷变化通过电荷秤2、电流放大器3、模/数转换4送计算机5，经计算机5处理得出空气中的离子浓度。
通过控制加在采集器上的电压的极性，可选择测定正离子还是负离子。
通过计算机程序控制对采集器电容器定时充电，计算机记录电容器上的电荷变化可以实现实时监测。
如果把一定量的产生空气负离子粉体置于采集器附近可测定负离子材料的诱发空气离子能力。
所说的电荷秤是在一个均匀电场中，一个∏形金属丝被弹性丝悬挂。该∏形金属丝上固定有反光平面镜。一由直流电源提供电能的聚光灯，光束直接照在平面镜上。平面镜的反射光照到两块光电池上，光电池因接收光信号能量不同，产生的光电流不同。∏形丝和采集器(电容器)由导线相连。
当采集器(电容器)被充电后，其上带有特定的电量，并由于捕获空气中相反电荷离子而衰减。采集器上电量的变化被反应在电荷秤的∏形丝上。∏形丝上带电量不同，在电场中会产生不同的旋转角度。引起平面镜的反射光线偏转。反射光的旋转角度不同照射在光电池的能量不同，产生的光电流不同。这样光电池采集到的光能直接反映出空气离子采集器上电量的变化。该电荷秤是将离子采集器上的电荷量转换为光信号，然后再将光信号再转换成电信号，使采集器上的电荷不会通过采集电路放电。
本发明还可用于测定产生空气离子粉体的空气离子产生能力的测定一定量被测粉体置于采集器附近或其中。通过计算机控制，给空气离子采集器充电后，与充电电源断开。产生的空气离子会被采集器捕获，引起采集器上电量减少，采集器上电量减少被反映在电荷秤的∏形丝上。∏形丝上电量的变化使其在电荷秤的均匀电场中产生的不同的扭转角度。扭转角度的不同，使光电池输出的光电流不同，被计算机采集分析处理，计算出粉体的产生空气电荷量。
测试步骤1、首先在空气中，通过计算机控制下“指令”给离子采集器充电，并开始由计算机直接采集离子采集器上电荷的电量变化，采集时间10分钟，并通过计算机程序计算出空气离子的本底浓度；2、把一定量的产生空气离子粉体材料置于离子采集器附近或其中，重复“步骤1”。
3、给计算机下“指令”减去空气中离子浓度的本底，计算出材料的空气离子发射能力。
空气中离子浓度的测试方法和步骤和“测试空气离子产生材料测试步骤”相同。
权利要求
1.一种空气离子静态测定法，其特征是对空气离子采集器的二极板加载一定电压；空气离子采集器中空气中的离子使电压发生衰减，即电荷量发生变化，衰减的快慢由空气中的离子浓度而定；再通过电荷秤对传感器上的电荷量变化进行测量，即得被测离子浓度。
2.根据权利要求1所说的空气离子静态测定法，其特征是该电荷秤是将离子采集器上的电荷量转换为光信号，然后再将光信号转换成电信号，使采集器上的电荷不会通过采集电路放电。
3.根据权利要求1所说的空气离子静态测定法，其特征是在空气离子采集器的二极板上所施加的电压为10-100伏。
4.根据权利要求1所说的空气离子静态测定法，其特征是上述电荷秤所测出的电信号通过计算机变成数字量显示于显示器上。
5.一种用于该空气离子静态测定法的空气离子静态测定仪，包括空气离子采集器，其特征是一由计算机控制的开关将一直流电源连接于该空气离子采集器二极板；该传感器的二极板接电荷秤；电荷秤的输出通过放大器和A/D转换器接该计算机。
6.根据权利要求5所述的空气离子静态测定仪，其特征是该空气离子采集器是球形采集器。
7.根据权利要求5所述的空气离子静态测定仪，其特征是该空气离子采集器是平行板电容器。
全文摘要
本发明涉及一种空气离子静态测定法及空气离子静态测定仪，计算机控制的可以在线连续监测空气离子浓度的电路设计和测量方法。测试系统由空气离子采集器、电荷秤、控制电路、计算机及其支持测量和数据记录处理的软件系统构成。电荷秤通过电—光转换、光—电转换起到了把空气离子采集器与计算机采集电路隔离的作用，使采集器上的电荷不会通过采集电路放电，计算机可以监测采集器极板上的带电量。所谓“静态法”是指测定离子采集器上的电荷，而不是测定电流。本发明可以连续监测空气中的离子浓度和评价产生负离子材料在空气中产生空气离子的能力。
文档编号G01N27/60GK1467497SQ02123890
公开日2004年1月14日 申请日期2002年7月8日 优先权日2002年7月8日
发明者冀志江, 王彦勋, 金宗哲, 梁金生, 王静, 隋同波, 白树军, 张连松 申请人:中国建筑材料科学研究院, 河北建筑工程学院, 北京市建筑涂料厂