Нефелометричний аналізатор аерозолей

Предмет:

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

систему просторової і спектральної фільтрації випромінювання (СПСФВ), оптичну систему випромінювача (ОСВ), пилозахисний пристрій, систему підготовки і утилізації проби (СПУП), яка містить пристрій підготовки і подачі проби, камеру аналіза і пристрій утилізації проби, фотоприймальну систему, яка включає пилозахисний пристрій, фотоприймальну оптичну систему (ФОС), фотоелектричний перетворювач (ФП) і пристрій переміщення ФП, метрологічний пристрій. Показано, що запропонована структура НААРВМК може вимірювати функції розподілу частинок аерозолей за розмірами і за масою з високими метрологічними характеристиками при застосуванні метрологічного пристрою, але для НААРВМК є характерним наявність значного рівня змінної в часі фонової засвітки, що не дозволяє суттєво покращити їх метрологічні характеристики. Розглянуто методи побудови НААРВМК – аналізаторів гранулометричного складу порошкових матеріалів (НААГСПМ), показано, що в НААГСПМ при вимірюванні інтенсивності розсіяного випромінювання в широкому діапазоні варіацій гранулометричного складу доцільно використовувати інформацію про структурочутливу функцію інтенсивності світлорозсіювання , що дозволяє визначити модальний розмір і відносну півширину функції розподілу частинок за розмірами

(1)

(2)

де – значення кута розсіяння випромінювання, що відповідає максимуму структурочутливої функції ; А, В – константи; – коефіцієнти; – значення інтенсивності розсіяного випромінювання при кутах розсіяння і .

Запропоновано схемотехнічне рішення НААГСПМ, яке захищено авторським свідоцтвом (А. с. СРСР №1770834). В ньому реалізуюьтся залежності (1), (2), що дозволяє покращити метрологічні характеристики аналізатора НААГСПМ порівняно з існуючими аналогами.

Визначено основні питання, вирішення яких дозволяє підвищити точність вимірювання НААГСПМ, серед яких використання інформації про структурочутливу функцію інтенсивності світлорозсіювання , що може бути реалізовано відповідною конструкцією фотоелектричного перетворювача.

Світлочутлива площадка цього перетворювача має бути виконана у вигляді зон, кожна із цих зон задовольняє умовам

; , (3)

де – кути розсіяння, які визначають геометричні центри j-ї зони; – сумарна площа j-ї зони, k – константа, яка визначається кількістю зон і діапазоном кутів розсіяння.

Розглянуто методи побудови НАА з реєстрацією розсіяного випромінювання під прямим кутом (НААРВПК), показано, що завдяки кращому співвідношенню корисного сигналу до шуму ніж в НААРВМК удається отримати більшу чутливість вимірювання при аналізі субмікронних частинок, а також мати найменши похибки при ідентифікації розмірів частинок з довільним значенням показника заломлення m. Ці позитивні фактори НААРВПК дозволяють широко застосовувати їх як лічильники частинок, що показано при розгляді схеми комбінованої структурної НААРВПК – лічильника частинок. В таких лічильниках частинок робоча характерстика однозначна для широкого діапазону значень показників заломлення m речовин, що аналізуються. Методи побудови НААРВПК – вимірювача масової концентрації аерозолей розглянуто на прикладі НААРВПК “СПКП-1”. При цьому показано, що застосування світлоуловлювачів в блоках випромінювача і фотоприймальному дозволяє отримувати найменший рівень фонових світлових потоків, а, відповідно, збільшувати співвідношення сигнал/шум і підвищувати точність вимірювання малих концентрацій аерозолей (10-2мг/м3).

Розглянуто і проаналізовано методи побудови НАА з реєстрацією розсіяного випромінювання під довільними кутами (НААРВДК), підкреслено, що для цих НАА харантерним є суттєве зменшення рівня фонових світлових потоків і завдяки цьому стало можливим підвищення точності вимірювання малих концентрацій аерозолей (10-2мг/м3) в жорстких експлуатаційних умовах. Обгрунтовано узагальнену структурну схему НААРВДК, де підкреслено, що додаткове зменшення рівня фонових світлових потоків відбувається за рахунок застосування світлоуловлювачів, які розташовано вздовж оптичних осей випромінювача і фотоприймального блоку. Проаналізовано шляхи автоматичної компенсації впливу збурюючих факторів, які виникають при роботі НАА в реальних умовах експлуатації і показано, що покращити метрологічні характеристики НАА в цих умовах вдається шляхом здійснення відповідного керування світловими характеристиками випромінювача пропорційно зміні коефіцієнта передачі KНАА (tі) /KНАА (tо). Запропоновано схемотехнічне рішення НАА (рис. 1) з системою компенсації збурюючих факторів, яке захищено авторськими свідоцтвами (А. c. СРСР №1203406, №1495691) і реалізовано в НААРВДК типу АСКП-1.

Фотоприймальний блок НААРВДК 13 буде реєструвати сигнал Ip

(4)

Показано, що запропонований НААРВДК крім автоматичної компенсації збурюючих факторів забеспечує підвищення чутливості вимірювання  в 2 рази і практично не чутливий до варіації показника заломлення і середнього розміра частинок аерозоля. Проаналізовано методи побудови НААРВДК з системою компенсації збурюючих факторів, при цьому запропоновано (А. c. СРСР №1223093) підвищувати точність вимірювання застосуванням двоканальної схеми, в якій вимірювальний і компенсаційні канали розділені в часі і використовують одні і тіж випромінювач, фотоприймач і підсилювально-перетворювальний тракт, причому світловий потік компенсаційного каналу за допомогою електрооптичного модулятора відслідковує величину світлового потоку вимірювального каналу так, що їх відношення дорівнює одиниці. Такий метод дозволяє автоматично компенсувати нестабільності, які виникають в НААРВДК при дії збурюючих факторів.

Показано, що підвищення точності вимірювання НААРВДК можна здійснювати (А. с. СРСР №1283629) розділеними по частоті випромінювачами, що входять в вимірювальний і контрольний канали, які використовують одні і тіж елементи схеми. Подальше порівняння сигналу контрольного каналу з опорною напругою дозволяє скорегувати вихідний сигнал вимірювального каналу і таким чином автоматично компенсувати нестабільності, які утворюються збурюючими факторами.

Представлено аналіз і узагальнення методів побудови структур НАА з покращеними метрологічними характеристиками.

В третьому розділі приведено методи розрахунку і аналізу параметрів НАА.

Потік розсіяного випромінювання Фр, що приймається фотоприймачем, визначає метрологічні можливості НАА та має такий вираз

(5)

де Фо – світловий потік, який утворюється джерелом випромінювання; , – коефіцієнти