Нефелометричний аналізатор аерозолей

 , (6)

 , (7)

де См, М – масова концентрація і питома вага речовини, що аналізується;   – хвильове число;  ,  ,   – фактор ефективності ослаблення і функції Мі розсіяння світла для частинки радіусом  ;   – параметр дифракції;   – комплексний показник заломлення речовини частинки;   – функція розподілу частинок за розмірами.

Проаналізовано вираз (4) і показано, що при  , коли потік розсіяного випромінювання Фр буде максимальний для даного середовища забезпечується підвищення чутливості і точності вимірювання НАА.

Проведено аналіз впливу варіації показника заломлення   і середньо арифметичного розміру   на параметри НАА і показано, що похибка вимірювання концентрації

 , (8)

де   – відносна похибка вимірювання потоку розсіяного випромінювання, що обумовлена вимірювальною апаратурою;  ;   (9)

Для великої гами дисперсних середовищ, що характеризуються зміною 1, 45 1, 65 ( ) і варіацією   на   від номінального значення, похибка вимірювання  , при цьому для НААРВДК з схемою реєстрації сумарного розсіяного потоку випромінювання   оптимальним є кут  .

Показано, що одним із шляхів підвищення точності вимірювання концентрації аерозолей є застосування схемних рішень НАА з ІАС. Автором розроблено декілька типів ІАС, приведена методика розрахунку параметрів ІАС. На рис. 2 показана оптична схема ІАС, який складається із елементу розсіяння світла (ЕРС) 1, котрий розміщується в зоні аналізу НАА, набору ослаблювачів 2 і атенюатора 3.

Коефіцієнт передачі Кіас, який відтворює коефіцієнти світлорозсіяння дисперсного середовища, що аналізується,  , (10)

де   – коефіцієнт світлорозсіяння ЕРС;   – коефіцієнт пропускання набору ослаблювачів і атенюатора. Для варіанту ІАС (рис 2а) коефіцієнт передачі в заданому спектральному діапазоні  

 , (11)

де  , n- – напрямлений показник розсіяння і показник заломлення матеріалу ЕРС; d, d0, da – товщина світлорозсіюючого матеріалу ЕРС, набору ослаблювачів і атенюатора відповідно;  - відносна спектральна густина потоку випромінювання випромінювача НАА;  - відносна спектральна чутливість фотоприймача;  - показники поглинання матеріалу скла набору ослаблювачів і атенюатора відповідно; l – переміщення клинового атенюатора;  - кут клина; m – кількість поверхонь набору ослаблювача і атенюатора, що мають однаковий коефіцієнт відбиття  . Якщо ЕРС виготовляють із молочного скла МС18 товщиною d=20мм, набір ослаблювачів із скла НС8, НС9, НС10 товщиною d0= (3…6, 1) мм, а двоклиновий атенюатор із скла НС8 da=3мм і l=17мм, то ІАС (рис. 2а) забезпечує  , при цьому атенюатор забезпечує  .

ІАС (рис. 2б) має коефіцієнт передачі КІАС

 , (12)

де l – переміщення шторки атенюатора, r – радіус світлової плями розсіяного призмою 1 випромінювання, що далі реєструється НАА. Цей варіант ІАС, у якого ЕРС – призма 1 із молочного скла МС19 товщиною 14мм і прямокутна шторка 3, що рухається за допомогою мікрометричного гвинта, забезпечує  .

В четвертому розділі приведені матеріали експериментальних досліджень основних метрологічних характеристик та апробація НАА. Проведено обгрунтування метрологічного забезпечення (МЗ) НАА, показано, що до сьогоднішнього дня немає в повному об’ємі нормативної і технічної основ МЗ НАА. Автором разом зі співробітниками НДІ фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань Держстандарту Росії та НДІ хімічних засобів захисту рослин (НДІ ХЗЗР) Росії розроблено робочий еталон (РЕ) і зразкові засоби вимірювання (ЗЗВ) параметрів аерозолей ХЗЗР, які використовувались для МЗ НАА. РЕ є пилова камера (рис. 3), яка дозволяє відтворювати масові концентрації аерозолей в діапазоні (0, 2…20) г/м3.

Передача розміру одиниці масової концентрації аерозолей здійснюється шляхом градуювання НАА 8 на РЕ, отриманий при цьому масив експериментальних даних статистично обробляється і визначається градуювальна характеристика НАА по конкретному виду пилу, при цьому вихідний сигнал y (c) НАА описується виразом

y (c) =a0+a1c, (13)

де с – масова концентрація пилу, що аналізується, a0, a1 – коефіцієнти регресії.

Відградуйований на РЕ НАА атестується як зразковий засіб вимірювання і використовується для передачі одиниці масової концентрації пилу робочим НАА за допомогою зразкового НАА. Градуювальна характеристика зразкового ІАС в одиницях масової концентрації  

 , (14)

де КНАА, КІАС (li) – коефіцієнти передачі НАА і ІАС відповідно;  - інтегральна чутливість фотоприймача НАА; Ф0 – світловий потік випромінювача НАА, що падає на ЕРС ІАС; li – регулюємий параметр ІАС;   – стала величина для даного НАА при вимірюванні концентрації  , що визначається коефіцієнтами регресії a0, a1.

Приведено методика і результати експериментальних досліджень наступних основних метрологічних характеристик НАА:

допустимої основної відносної похибки;

допустимої додаткової похибки;

стабільності нуля і чутливості;

зміни основної відносної похибки за 24 години неперервної роботи НАА;

довгочасної стабільності НАА.

Основна відносна похибка   сигналізатора СПКП-1 визначається формулою

 , (15)

де   – відносна похибка градуювання зразкового ІАС,  =24%;   – положення шторки ІАС, що відповідає пороговій концентрації   пилу і-го виду ХЗЗР ( ) і вимірюваній концентрації   сигналізатором СПКП-1. Проведені експериментальні дослідження показали, що  

Допустима додаткова   похибка, що обумовлена зміною впливаючих факторів Ні