煤炭学报

作者：陈建阁, 李德文, 王杰, 吴付祥,

关键词：粉尘质量浓度, 静电感应法, 板-环探测电极, 低浓度粉尘, 有限元法,

为了解决目前基于环状电极静电感应法粉尘质量浓度传感器对低质量浓度粉尘的测试误 差大、抗干扰能力差的问题，改进静电法粉尘质量浓度传感器的探测电极，将环状探测电极改为由 环状电极与板状电极组合的板-环探测电极。 通过分别建立环状探测电极、板环状探测电极的三 维有限元模型，采用 COMSOL 仿真软件计算与对比 2 种探测电极的空间灵敏度，仿真结果表明:相 对环状探测电极，板-环探测电极中心处多出一个驼峰，证明了板-环探测电极的空间灵敏度数值 较高，有利于低质量浓度粉尘的检测;然后分析了板-环探测电极结构尺寸对其空间灵敏度的影响 规律，确定了板-环探测电极的尺寸参数，板-环探测电极的直径设置为 30 mm，长度设置为 40 mm。 并设计了板-环探测电极感应信号处理电路，结合板-环探测电极、绝缘体、屏蔽层、数值信号处理 电路，研制出新型静电感应法粉尘质量浓度传感器。 最后通过试验表明，相对环状电极的静电感应 法粉尘质量浓度传感器，板-环探测电极静电法粉尘质量浓度传感器信噪比提高了约 3 倍，分辨率提高了约2倍，测量误差由目前的15%减少到 10%，提高了静电感应法粉尘质量浓度传感器的检 测精度。 促进了静电感应法粉尘质量浓度传感器在煤矿的应用，提升了煤矿粉尘质量浓度检测技 术的发展。

来源：2022年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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