авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Мухамадиев, Айдар Асхатович.

   Информационно­измерительная система атмосферного

мониторинга на базе акустооптического

газоанализатора  [Электронный ресурс] : дис. ... канд.

техн. наук

 : 05.11.16, 05.13.18. ­ Уфа: РГБ, 2007. ­ (Из

фондов Российской Государственной Библиотеки).

Науки о Земле (геодезические, геофизические,

геологические и географические науки) ­­ Геофизические

науки ­­ Метеорология ­­ Физические и физико­химические

методы в метеорологии

Информационно­измерительные и управляющие системы (по отраслям) Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/07/0153/070153014.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, находящемуся в фонде РГБ:

Мухамадиев, Айдар Асхатович Информационно­измерительная система атмосферного мониторинга на базе акустооптического газоанализатора Уфа  Российская государственная библиотека, 2007 (электронный текст) 61:07-5/ УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА

На правах рукописи

Мухамадисв Айдар Асхатович УДК 543.27. Информационно - измерительная система атмосферного мониторинга на базе акустооптического газоанализатора Специальности:

05.11.16 - «Информационно - измерительные и управляющие системы»

05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель заслуженный деятель науки Республики Башкортостан, доктор технических наук, профессор Ураксеев М.А.

Уфа ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОАЬМЛИЗАТОРОВ 1.1 Сопоставительная оценка существующих газоанализаторов 1.1.1 Механические газоанализаторы 1.1.2 Тепловые газоанализаторы 1.1.3 Магнитные газоанализаторы 1.1.4 Электрические газоанализаторы 1.1.5 Хроматографические газоанализаторы 1.1.6 Масс - спектрометрические газоанализаторы 1.1.7 Оптические газоанализаторы 1.2 Физическо - химические основы построения акустооптических газоанализаторов 1.2.1 Физические основы акустооптического эффекта 1.2.2 Физико - химические основы абсорбционного эффекта 1.3 Классификация принципов построения акустооптических газоанализаторов ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АКУСТООПТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА (АОГА) 2.1 Структурная и принципиальная схемы АОГА 2.2 Математическая модель АОГА при распространении УЗ-волны в АОПФ 2.3 Сравнительный анализ расчетных результатов и натурного эксперимента 2.

4 Статистическая характеристика АОГА выводы по ГЛАВЕ II 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКУСТООПТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА 3.1 Критерии сравнения спектральных приборов 3.2 Основные задачи и характеристики акустооптического газоанализатора 3.3 Основная характеристика газоанализатора - аппаратная функция 3.4 Построение математической модели аппаратной функции прибора 3.5 Максимально допустимая скорость спектра 3.6 Исследование зависимости разрешающей способности от быстродействия прибора 3.7 Исследование методов реализации спектрального отклика с малым уровнем боковых лепестков 3.7.1 Автоколлимационная схема включения АО ячейки 3.7.2 Использование планарного и объемного механизмов фильтрации в одном устройстве 3.7.3 Методы реализации взвешивания ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III 4 АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ АКУСТООПТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА (АОГА) ПО 4.1 Точность и методы ее нормирования ПО 4.2 Влияние систематических и случайных ошибок 4.3 Классификация погрешностей АОГА 4.4 Инструментальные источники основной погрешности АОГА 4.4 Эксплуатационные источники основной погрешности АОГА 4.5 Внутренние источники дополнительной погрешности 4.5.1 Нестабильность частоты УЗ-сигнала 4.5.2 Нестабильность частоты лазерного излучения 4.6 Внешние источники донолнительной погрешности 4.6.1 Погрешность нестабильности скорости распространения УЗ-волны в среде, вызванная изменением температуры окружающей среды 4.6.2 Погрешность фотоприемника, вызванная изменением температуры окружающей среды 4.6.3 Влияние воздушного тракта и условий окружающей среды 4.7 Рекомендации по проектированию АОГА 4.7.1 Конструктивные особенности построения АОГА 4.7.2 Методика проектирования акустооптического модулятора 4.7.3 Расчет оптимальных конструктивных параметров акустооптических преобразователей 4.7.4 Акустооптические материалы 4.7.4 Пьезоэлектрический преобразователь 4.7.5 Акустический поглотитель ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕННЯ И СОКРАЩЕНИЯ АО -акустооптический АОГА - акустооптический газоанализатор АОНФ - акустооптический перестраиваемый фильтр АОМ - акустооптический модулятор Г - генератор высокой частоты ГОСТ - государственный стандарт ННС - информационно - измерительная система НН - источник питания ННР - научно-исследовательская работа ОУ - операционный усилитель нэвм - персональная электронно-вычислительная машина нэн - пьезоэлектрический преобразователь - фотодиод ФД - фотоприемник ФН эс - электронная схема ВВЕДЕНИЕ Актуальность. В связи с возрастающим воздействием человеческой деятельности на окружающую среду важнейшей общечеловеческой нроблемой оказалась охрана окружающей среды, сохранения в допустимых пределах уровня загрязнения атмосферы. Природная среда, находящаяся нод постоянным антропогенным воздействием, постепенно утрачивает уникальную способность к самоочищению, что может привести в конечном итоге к необратимым процессам, грозящим гибелью человечества. Таким образом, индустриальное воздействие на природную среду настолько серьезно (рисунок 1), что требует постоянного контроля экологической обстановки для своевременного принятия неотложных мер по сохранению в допустимых пределах уровня загрязнения атмосферы. В последнее десятилетие задача эффективного контроля и защиты воздушного бассейна от промышленных загрязнений приобретает еще большую актуальность, вследствие чего Правительство РФ приняло постановление № 1229 от 24.11.93 г. "О создании единой государственной системы экологического мониторинга".

а -В о О и о I о а VO 1999 2000 2001 2002 2003 Время выбросов, годы Рисунок 1 - Количество выброщенных загрязняющих веществ в атмосферу за 1999 - 2004 гг. (но Российской Федерации) Существенной сложностью при анализе качества воздуха и выработке действенных мероприятий по поддержанию чистоты воздушного бассейна является фиксация и оперативная оценка как временных, так и пространственных колебаний концентраций отдельных ингредиентов.

Временной фактор может быть обеспечен автоматизацией и непрерывностью процесса измерения. Пространственная плотность измерений в каждом конкретном случае выбирается на основе компромисса между требуемой точностью и экономическими возможностями[45,52].

Решение проблемы охраны окружающей среды как в отдельных регионах, так и в масштабах всей планеты невозможно без создания информационно измерительных систем (РШС) атмосферного мониторинга. Существующие в настоящее время ИИС атмосферного мониторинга не в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям в отношении большого динамического диапазона, широкой номенклатуры измеряемых газов, высокой точности измерения, стабильности характеристик, высокой скорости измерения, возможности дистанционного измерения, помехоустойчивости, устойчивости к изменению параметров окружающей среды (температуры, влажности, вибрации и т.д.), высокой чувствительности, универсальности, селективности, простоте юстировки, высокой надежности, простоте конструкции и т.д.

Таким образом, задача совершенствования существующих и создания новых методов и средств атмосферного мониторинга является актуальной и требует безотлагательного решения.

Требованиям, предъявляемым к ИИС атмосферного мониторинга, удовлетворяют Р1ИС атмосферного мониторинга на основе акустооптического газоанализатора. Акустооптические газоанализаторы лишены многих недостатков, присущих другим газоанализаторам.

Вопросам теории и расчета акустооптических элементов, а также конструированием отдельных акустооптических газоанализаторов, посвящены труды отечественных и зарубежных ученых Балакший В.И., Волошинова В.Б., Гасанова А.Р., Клудзина В.В., Кулакова СВ., Магдича Л.Н., Парыгина В.Н., Шелопута Д.В., Chang I.C., Damon R.W., Dixon R.W., Feigolson R.S., Gordon E.I., Harris S.E., Кофе1 A., Nieh ST., Niizeki N., Uchida N., Yano Т., Young E.H., Yao S-K. и других.

Однако в известных работах отсутствуют сведения о принципах построения акустооптических газоанализаторов (АОГА). Отсутствуют сведения о разработке математических моделей акустооптических газоанализаторов и их основных характеристиках. Нет сведений об исследовании технических возможностей АОГА, их эксплуатационно-технических характеристиках, методике их проектирования и практическом использовании.

Это сдерживает создание новых АОГА, обладающих улучшенными характеристиками, и их использование в ИИС атмосферного мониторинга.

Вот почему необходимо проведение исследований по моделированию акустооптических газоанализаторов и исследованию их основных характеристик с целью создания научной базы для проектирования и разработки новых акустооптических газоанализаторов, обладающих улучшенными показателями качества. Это является актуальной научно технической задачей, так как применение АОГА позволяет улучшить функциональные характеристики ИИС атмосферного мониторинга.

Основание для выполнения работы. Исследования в рамках диссертационной работы проводились в соответствии с:

1. Планами НИР Уфимского государственного авиационного технического университета и Уфимской государственной академии экономики и сервиса по теме: «Исследование возможности построения датчиков физических величин с использованием акустооптических эффектов»

(единый заказ - наряд по теме АП - ИТ - 15 - 00 - 03/Б, выполненной по заданию Министерства образования Российской Федерации, 2003-2005гг.).

2. Грантом Министерства образования Российской Федерации для поддержки НИР аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, находящихся в ведении Федерального агентства по образованию (основание: сводная ведомость проектов - победителей конкурса, утвержденная Федеральным агентством по образованию, 2004 г.)[Приложение 1], 3. Проектом « и м JEP - 26108 - 2005 Network for universities and enterprises cooperation (NEUC)» no программе Европейского союза «ТЕМПУС - ТАСИС» (2006г.).

Цель диссертации. Целью диссертационной работы является создание и исследование акустооптического газоанализатора с улучшенными характеристиками для использования в информационно - измерительных системах атмосферного мониторинга.

Основные задачи

, которые потребовалось решить для достижения поставленной цели:

1.Провести сопоставительный анализ существующих технических решений, используемых для построения газоанализаторов. Выявить возможности повышения эффективности существующих ИИС атмосферного мониторинга.

2.Разработать принципы построения АОГА и провести анализ их использования в ИИС атмосферного мониторинга.

3.Разработать математическую модель АОГА, установить с помощью математического моделирования его технические возможности.

^.Выявить и исследовать характеристики АОГА.

4.Исследовать источники погрешностей АОГА.

5.Разработать рекомендации по проектированию АОГА, включающих методику проектирования акустооптического перестраиваемого фильтра (АОПФ), рациональный выбор материалов АОПФ, пьезоэлектрического преобразователя, акустического поглотителя.

б.Разработать конструкцию АОГА и провести его экспериментальные исследования.

Методы исследований. Представленные в диссертационной работе научные положения обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями с применением общей теории вероятности и случайных процессов, теории статистической оптики, теории систем и преобразований, теории электромагнитного поля, принципы модульного и объектно ориентированного программирования, использовании уравнений упругих волн в средах и других. Широко использовались программные пакеты Microsoft Office, Maple, SigmaPlot, Delphi и др.

Основные теоретические положения и выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных условиях на этапах разработки. Исследования проводились на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения» Уфимской государственной академии экономики и сервиса.

На защиту выносятся:

1. Систематизация принципов построения акустооптических газоанализаторов.

2. Математическая модель АОГА описывающая основные закономерности процессов функционирования газоанализатора.

3. Результаты исследования характеристик АОГА.

4. Методика проектирования АОПФ.

5. Конструкция акустооптического газоанализатора.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

1.Систематизированы принципы построения АОГА и дана их сопоставительная оценка, позволившая улучшить характеристики газоанализатора.

2.Разработана конструкция АОГА и получена ее математическая модель в виде аналитической зависимости выходного напряжения фотоприемника от количественной и качественной составляющих исследуемой среды и параметров элементов структуры АОГА.

З.На основании исследования основных характеристик разработаны способы улучшения эксплутационных характеристик АОГА, заключающихся в определении рациональной скорости проведения анализа и уменьшения искажений, вносимых устройством.

4.Разработана методика компьютерного расчета параметров АОГА, позволяющая повысить точность и сократить временные затраты на его проектирование.

Практическая значимость и виедреиие результатов работы.

1. Разработаны принципы построения акустооптических газоанализаторов, реализованные при проектировании АОГА.

2. Предложена оригинальная конструкция АОГА, имеющая повышенную точность и помехоустойчивость.

3. Разработана методика расчета параметров АОПФ.

4. Проведен комплекс экспериментальных исследований по получению и обработке данных, обеспечивающих практическое использование предложенного метода расчета АОГА.

В результате исследований получены свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ ФИПС №2005611855 от 27.07.2005 года «Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров акустооптических устройств» и патент на нолезную модель «Газоанализатор» № 51742 от 27.02.2006 года [Приложение 2,3].

Основные результаты диссертационной работы в виде сравнительного анализа существующих газоанализаторов, принципов построения акустооптических газоанализаторов, методики инженерного расчета и характеристики погрешностей акустооптических газоанализаторов, основных характеристик акустооптических газоанализаторов внедрены на ОАО «Конструкторское бюро электроизделий XXI века» (г.Сарапул), ОАО «Ижевский радиозавод» (г.Ижевск)[Приложение 4,5].

Принципы построения и методика расчета характеристик АОГА внедрены в учебный процесс при чтении лекций по различным дисциплинам, курсовом и дипломном проектировании в Уфимской государственной академии экономики и сервиса) [Приложение 6], Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XVI Всероссийской научно технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления»(г.

Судак, Крым, 2004 год);

Международной научно - технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах»(г.Пенза, 2004 год);

Региональной научно-практической конференции молодых ученых 2004(г.Уфа, 2004 год);

1-ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса»(г.Уфа, 2004 год);

II - ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса»(г.Уфа, 2005 год);

Российском Конгрессе по газораспределению и газопотреблению(г.Санкт - Петербург, 2006).

Работа отмечена грамотой за лучшую научно - техническую разработку среди молодых специалистов [Приложение 7].

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 1 патент на полезную модель, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ и 3 статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из наименований и приложения. Основная часть диссертации изложена на страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и 11 таблиц.

ГЛАВА I. НАЗНАЧЕНИЕ, НРИНЦИНЫ ПОСТРОЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ В ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ Для комплексного решения задач анализа газовой среды требуется информационно - измерительные системы (ИИС) мониторинга окружающей среды, обеспечивающие автоматический и непрерывный режим измерений.

Информационно - измерительная система атмосферного мониторинга предназначена для измерения концентраций в атмосферном воздухе загрязняющих компонентов в автоматическом и непрерывном режиме (атмосферного мониторинга), а также для сбора, обработки, регистрации и передачи данных[6].

В зависимости от типа анализируемой газовой среды существует несколько вариантов задач, выполняемых ИИС, приведенных на рисунке 1.1.

Информационно-измерительная система Контроль газовых Контроль воздуха промышленных производственных выбросов помещений Атмосферный Контроль мониторинг производственных процессов Рисунок 1.1- Варианты ИИС В настоящее время в связи с непростой экологической обстановкой в Российской Федерации и на территории других стран наибольшее значение представляет задача атмосферного мониторинга. Анализируемыми компонентами ИИС являются основные атмосферные загрязнители: СН4, СО, С02, N 0, N02, S02, H2S, Оз, NH3.

Измерительно-информационная система представляет собой комплекс измерительных устройств, обеспечивающих одновременное получение человеком-оператором или ЭВМ необходимой информации о свойствах и состоянии какого-либо объекта. Объекты измерения часто имеют весьма сложное устройство и в них могут происходить многогранные процессы и явления, поэтому отдельные измерительные устройства, воспринимающие лишь один параметр сложного процесса, обычно-не могут обеспечить получение достаточной информации об объекте, особенно когда нужно одновременно знать ряд его параметров.

Отличительными особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. многоканальность) и передача измерительной информации в единый центр;

представление полученных данных (в том числе их унификация) в виде, наиболее удобном для последующей обработки получателем [14, 17, 18,25].

Структурная схема любой ИИС может быть представлена так, как это показано на рисунке 1.2. Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения, унифицирующие преобразователи унифицируют и передают по каналам связи сигналы датчиков в единый пункт сбора данных.

Программное устройство воспринимает информацию датчиков и передаёт её получателю информации.

Пункт сбора данных Получатель информации Рисунок 1.2 - Измерительно-информационная система Практически всегда в ИИС необходимы не только получение информации о различных параметрах объекта измерения, но и некоторая предварительная её обработка: сравнение полученных значений параметров со значениями, заданными в качестве минимальных (так называемых установок), определение значения и знака разностей, вычисление некоторых обобщённых (производных) параметров и т. п.

Датчиковая аппаратура (ДА) (первичный измерительные преобразователи, воспринимающие действия измеряемых величин, и унифицирующие преобразователи, представляющие данные в виде, удобном для обработки) является важнейшим элементом ИИС. Это обуславливается тем, что датчики, как правило, включаются в прямые цепи преобразования, и характеристики датчиковой аппаратуры в значительной мере определяют качество характеристик ИИС в целом [25, 62].

Основным элементом ИИС атмосферного мониторинга, определяющим качество ИИС в целом являются газоанализаторы.

Структурная схема ИИС атмосферного мониторинга, приведена на рисунок 1.3.

ПЭВМ Удаленная модем ПЭВМ Управление Управление Система скаинрованием регистрацнн сигналом АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Усторойство Выносная пробоподготовкн оптика Рисунок 1.3 - Структурная схема ИИС атмосферного мониторинга 1.1 Сопоставительная оценка существующих газоанализаторов В последние годы большое внимание уделяется разработке и совершенствованию измерительных преобразователей средств газового состава, иначе называемых газоанализаторами. Под газоанализатором понимается прибор для определения качественного и количественного состава смесей [23]. Анализ газового состава среды производится с целью решения как технологических задач, так и экологических проблем.

Газоанализаторы нашли применения в различных отраслях промышленности для контроля и анализа: газов в химической и нефтехимической промышленности;

природного газа и продукции газовой промышленности;

контроля полупроводниковых газов в полупроводниковом производстве;

контроля следов примесей в газах медицинского назначения;

экологического контроля атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны и выбросов промышленных предприятий и т.д.

В общем случае перечень требований к газоанализаторам, используемых в настоящее время, достаточно щирокий и основные из них можно сформулировать в виде: большой динамический диапазон;

большое количество измеряемых газов, высокая точность измерения, стабильность характеристик, высокая скорость измерения, возможность дистанционного измерения, помехоустойчивость, устойчивость к изменению параметров окружающей среды (температуры, влажности, вибрации и т.д.), чувствительность, универсальность, селективность, простота юстировки, высокая надежность, простота конструкции, технологичность, малые габариты и вес, унификация и взаимозаменяемость, малая стоимость.

Анализ известной научно - технической и патентной литературы, посвященной газоанализаторам, показал, что последние основаны на различных физических явлениях. На рисунке 1.4 приведена наиболее распространенная классификация газоанализаторов, основанных на различных методах анализа [101].

ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ г г г ографичес кая с:

V 1метпичес 1ческие ческие ские ные «J s и н н CQ X сЗ я О S с О 4) u u се с;

•^ с с о X о н Рисунок 1.4 - Классификация газоанализаторов но методу анализа 1.1.1 Механические газоанализаторы Их действия основаны на измерении молекулярно-механических параметров состояния или свойств анализируемой газовой смеси. В соответствии с измеряемыми величинами механические газоанализаторы разделяются на: объемно-манометрические;

вискозометрические;

плотномерные(денсиметрические);

акустические и ультраакустическое;

диффузионное.

Объемно-манометрические газоанализаторы основаны на объемном методе химического количественного анализа. Принцип объемного метода сводится к определению содержания одного из компонентов газовой смеси посредством его удаления и измерения изменения известного объема пробы при постоянном давлении или изменения давления, происходящего в результате удаления измеряемого компонента.

Первый из этих двух вариантов метода является объемным, а второй манометрическим.

Денсиметрические газоанализаторы разделяются на статические и динамические. Из группы статических плотномерных газоанализаторов наибольший интерес представляют приборы, основанные на весовом дифференциальном методе, и приборы, основанные на методе плавучести,- поплавковые. Из группы динамических плотномерных газоанализаторов наиболее интересными являются центробежные приборы и приборы, основанные на явлениях, связанных с истечением газа из отверстия (эффузиометрические).

Газоанализаторы, основанные на весовом дифференциальном методе измерения плотности работают на принципе сравнения давлений двух столбов медленно протекающих газов, имеющих различную плотность и находящихся при одинаковых давлении и температуре.

Газоанализаторы плотности поплавковые основаны на законе Архимеда.

Принцип действия центробежных газоанализаторов плотности заключается в сравнении плотностей анализируемого и эталонного газов по суммарным кинетическим энергиям молекул. Кинетическая энергия сообщается молекулам газов механически, с помощью двух вентиляторных колес, приводящихся в действие общим электродвигателем. При окружной скорости вращения (со) вентиляторных колес и неизменном объеме камеры (V), заполненной газом, отношение суммарных кинетических энергий Ai и А2 анализируемого и эталонного газов равно отношению их плотностей pi и р ^ (I.I) По отношению суммарных кинетических энергии молекул двух газов определяется отношение плотностей, что позволяет измерить концентрацию определяемого компонента.

Эффузионные газоанализаторы плотности основаны на законе истечения газов из малого отверстия (законе Бунзена), который может быть представлен следующим выражением где PI и р2 - плотности газов, а vi и V2 - скорости их истечения из одного и того же отверстия при всех прочих равных условиях.

Акустические газоанализаторы измерения плотности газа р, а следовательно, и концентраций некоторых компонентов газовой смеси основываются на зависимости скорости распространения звука VQ В среде от свойств последней где у = ^ - отношение удельных теплоемкостей газа при постоянном с V давлении и при постоянном объеме;

К - универсальная газовая постоянная;

! - абсолютная температура газа;

М - молекулярный вес;

к коэффициент пропоциональности.

Достоинствами механических газоанализаторов являются универсальность, избирательность и простота эксплуатации. К недостаткам относятся низкая чувствительность (0,1мг/л), невысокой точности, большой длительности анализа, невозможности эксплуатации в условиях тряски и вибрации [36, 69,112].

1.1.2 Тепловые газоанализаторы Они основаны на измерении тепловых свойств определяемого компонента газовой смеси, которые могут служить мерой его концентрации.

Измеряемыми величинами в тепловых газоанализаторах являются теплопроводность газовой смеси и полезный тепловой эффект реакции каталитического окисления, зависящие от концентрации определяемого компонента.

Тепловые газоанализаторы разделяются на газоанализаторы теплопроводности и термохимические.

Принцип действие газоанализаторов теплопроводности основан на том, что температура, а следовательно, и электрическое сопротивление нагреваемого током проводника, имеющего большой температурный коэффициент электрического сопротивления, зависят в основном от теплопроводности газовой среды, окружающей проводник. Если теплопроводность одного компонента газовой смеси отличается от теплопроводности других компонентов, то теплопроводность смеси будет определяться концентрацией данного (измеряемого) компонента.

Определение концентрации измеряемого компонента сводится к измерению сопротивления проводника - чувствительного элемента газоанализатора.

Теплопроводность вещества X может быть определена из выражения Q=- ^ ^ ^ ' ' (1.4) где Q - количество тенла (кал), проходящее за время т (сек) под воздействием градиента температуры — через площадь S (см ).

dL Теплопроводность газовой смеси, состоящей из нескольких компонентов, для большинства газов с практически достаточной точностью может быть выражена линейной зависимостью от теплопроводности компонентов, входящих в смесь где X - теплопроводность смеси;

Л,- теплопроводности компонентов смеси;

Cj - концентрации компонентов;

п - число компонентов.

Преобразование измеряемой неэлектрической величины концентрации того или иного компонента газовой смеси - в электрическое сопротивление производится чувствительным элементом газоанализатора - проводником, нагреваемым током и помещенным в среду анализируемой смеси.

Изменение сопротивления проводника, нагретого электрическим током, зависит от изменения состава (теплопроводности) окружающей его газовой смеси и выражается зависимостью qln (1.6) -1^ где Ri и R2- сопротивления проводника в газовых средах с теплопроводностью Xj и ^25^0"Сопротивление проводника при t = 0°С;

а - температурный коэффициент сопротивления материала проводника.

На рисунке 1.5 изображена принципиальная измерительная схема газоанализатора теплопроводности.

ГАЗ Рисунок 1.5 - Схемы измерительных мостов постоянного тока газоанализаторов теплопроводности Одним плечом моста является чувствительный элемент, омываемый анализируемой смесью, три других плеча представляют собой постоянные манганиновые сопротивления.

Изменение напряжения AU на измерительной диагонали моста составляет X 2-X (1.7) = IAR = 27ll и может служить мерой концентрации определяемого компонента в анализируемой газовой смеси.

Термохимические газоанализаторы основаны на измерении полезного теплового эффекта химической реакции определяемого компонента анализируемой газовой смеси.

Избирательность термохимических методов определяется специфической способностью измеряемого компонента к химической реакции и тепловым режимом, в котором она нротекает.

Наибольшее распространение получили термохимические газоанализаторы, в которых используется реакция окисления (горения) определяемого компонента.

Различают два типа термохимических газоанализаторов, основанных на реакции горения. К первому типу относятся газоанализаторы, в которых каталитическое окисление определяемого компонента происходит на твердом гранулированном катализаторе при прохождении через него анализируемой газовой смеси. Полезный тепловой эффект каталитического окисления измеряется в потоке с помощью термометра сопротивления или термобатареи. Ко второму типу относятся газоанализаторы, в которых каталитическое окисление определяемого компонента происходит на нагретой каталитически активной нити, являющейся одновременно чувствительным элементом плечом измерительного моста.

1 - металлокерамика;

2 - пассивный катализатор;

3 - измерительная камера;

4 - газы;

5 - активный катализатор Рисунок 1.6 - Каталитическая ячейка для обнаружения горючих газов Термохимическая ячейка (рисунок 1.6) имеет две измерительные платиновые спирали, включенные в измерительный мост, содержащий еще два постоянных сопротивления. Если одну из спиралей покрыть слоем активного катализатора, а вторую - слоем пассивного катализатора, то находящийся в атмосфере монооксид углерода (СО) будет реагировать с кислородом воздуха на активном катализаторе, образуя диоксид углерода (СО2). Выделяющееся в результате этой реакции тепловая энергия вызывает повышение сопротивления активной спирали, а в итоге заметный разбаланс моста.

Термокондуктометрический метод характерен непрерывностью анализа, пригодностью для телеизмерений, неограниченностью диапазона измерений, возможностью анализа химически инертных компонентов, наибольшей предпочтительностью для измерения таких агрессивных газов, как SO2, СЬ, HCI, H2S и др. Наряду с этим метод обладает и существенными недостатками, затрудняющими применение в автоматических системах контроля: высокий порог чувствительности (1О''-1О"^мг/л) при анализе малых концентраций, как правило, превышающий санитарные нормы;

большая инерционность;

нелинейность градуировочной характеристики;

электрическая зависимость коэффициента теплопроводности от окружающих условий (колебания атмосферного давления, скорости газообмена, температуры газовой среды, тока источника питания, вибрации и др.).

Принцип теплопроводности не обеспечивает также необходимой избирательности и может быть использован лишь при резком отличии теплопроводности определяемого компонента от теплопроводности остальных составляющих смеси. Достоинства термокаталического метода непрерывность работы, возможность автокомпенсации внешних возмущений в однокамерном термокаталическом датчике, отсутствие сложных вспомогательных устройств предварительной подготовки анализируемой среды (по температуре, влажности, давлению, запыленности и др.).

в качестве недостатков отметим недостаточную чувствительность для анализа ПДК большинства горючих газов, малую избирательность, большую инерционность, ограниченный диапазон измерения [67,71].

1.1.3 Магнитные газоанализаторы Они основаны на измерении тех или иных параметров физических явлений, связанных с магнитными свойствами кислорода.

Магнитные свойства газов характеризуются величинами объемной магнитной восприимчивости К и удельной магнитной восприимчивостих К ^-р' (1.8) где р - плотность газа.

Объемная магнитная восприимчивость характеризует интенсивность намагничивания газа при данной напряженности магнитного поля.

Удельная магнитная восприимчивость не зависит от агрегатного состояния вещества, температуры и давления.

Объемная магнитная восприимчивость, равная К = хр, зависит от плотности, а следовательно, от температуры и давления газа.

Все известные газы по их магнитным свойствам могут быть подразделены на парамагнитные и диамагнитные.

Для диамагнитных газов объемная магнитная восприимчивость равна ч_ _ ""^"iF' (1.9) где М - молекулярный вес;

R - газовая постоянная;

р - давление газа;

Т абсолютная температура.

Для парамагнитных газов для объемной магнитной восприимчивости имеем _СМ _р_ R\2' (1.10) т.к для этих газов, согласно закону Кюри - Вейса, С ^"Т+А' (1.11) где С - постоянная Кюри;

А - поправка, постоянная для каждого вещества и равная для кислорода нулю.

Объемная магнитная восприимчивость для смеси газов из m парамагнитных компонентов и п диамагнитных компонентов определяется отношением (1.12) :1 Т" i=l Т Все магнитные газоанализаторы можно разделить на три группы:

магнитомеханические (в том числе магнитоэффузионные);

термомагнитные;

магнитные газоанализаторы, основанные на измерении теплопроводности в магнитном поле.

На рисунке 1.7 приведена схема термомагнитного анализатора для определения концентрации кислорода. На трубку намотаны два платиновых сопротивления, включенные в плечи моста и нагретые до 200—300° С. Одно из этих сопротивлении находится в магнитном поле постоянного магнита.

Кислород втягивается в магнитное поле и, нагреваясь, частично теряет магнитные свойства.

V if ез 1 - трубка;

2 - сопротивление из платиновой проволоки Рисунок 1.7-Термомагнитный газоанализатор Нагретый газ выталкивается вдоль трубки холодным газом и создается непрерывное движение газа, называемое термомагнитной конвенцией. В результате движения газа, скорость которого определяется содержанием кислорода, происходит изменение температур платиновых проволок, что приводит к разбалансировке моста. Величина напряжения на выходе моста, в конечном итоге, пропорциональна содержанию кислорода в газовой смеси.Область применения этих методов ограничена анализом газов, обладающих парамагнитными свойствами (О2, N 0, NO2), они отличаются невысокой точностью, малой чувствительностью (0,1мг/л) и для контроля не пригодны [75,77].

1.1.4 Электрические газоанализаторы Их принцип действия основан на измерении какой-либо электрической характеристики непосредственно самого газа или жидкости, с которой прореагировал газ. При этом выбирается электрический параметр, однозначно зависящий от концентрации определяемого компонента.

Такими газоанализаторами являются газоанализаторы ионизационные и электрохимические.

Ионизация газа является результатом воздействия на газ внешних электрических и магнитных полей или потоков излучений как электромагнитных, так и корпускулярных. Ионизация заключается в удалении (отрыве) электрона из внешней оболочки атома или молекулы, в результате чего в газе возникают положительные ионы и электроны, претерпевающие дальнейшие превращения (рекомбинацию, захват, прилипание и т. д.). Количественно ионизацию можно характеризовать величиной ионизационного тока, возникающего в ионизированном газе при наложении на него электрического поля.

Из числа ионизирующих агентов при анализе газов нашли применение а - и Р - радиоактивные излучения. Гамма-излучение не используется вследствие малой ионизирующей и большой проникающей способности, что обусловливает значительное увеличение габаритов ионизационной камеры и необходимость создания эффективной защиты от излучения.

Принциниальная схема устройства ионизационного газоанализатора изображена на рисунке 1.8.

1 - ионизационная нроточная камера;

2 - бета - излучатель;

3 - коллектор;

4 • усилитель;

5 - электроизмерительный прибор Рисунок 1.8 - Схема устройства ионизационного газоанализатора В камере ионизационного газоанализатора газовая смесь ионизируется Р - излучением. Под действием приложенной разности потенциалов образовавшиеся ионы поступают на коллектор (внутрений электрод), в результате чего в цепи коллектора возникает ток, измеряемый после усиления.

В зависимости от состава анализируемой газовой смеси, физической и химической природы и концентрации определяемого компонента, а также целевого назначения анализа (определение концентрации компонента смеси;

индикация появления группы соединений в воздухе, например при возгорании;

детектирование прохождения примеси в газе-носителе для нужд газовой хроматографии) в ионизационных газоанализаторах используются различные физические явления, определяющие связь между ионизационным током и концентрацией определяемого компонента газовой смеси. Различают два метода ионизации: метод ионизации электронами с образованием положительных или отрицательных ионов (в зависимости от сродства к электронам), называемый методом поперечного сечения ионизации;

метод ионизации возбужденными (метастабильными) атомами;

этот метод широко используется в аргоновых и гелиевых детекторах хроматографов.

Электрохимические газоанализаторы разделяются на кондуктометрические (по электропроводности), гальванические (по количеству электричества или по току) и потенциометрические, частным случаем которых являются деноляризационные газоанализаторы.

Наибольшее применение получили гальванические и деполяри зационные газоанализаторы в связи со все возрастающей потребностью определения малых количеств кислорода в различных газовых смесях.

1 - серебряный катод;

2 - свинцовый анод;

3 - раствор КОН;

4 - реостат;

5 измерительный прибор(милливольметр) Рисунок 1.9 - Схема электрохимической ячейки гальванического типа Электрохимическая ячейка гальванического газоанализатора (рисунок 1.9) состоит из частично погруженного в электролит серебряного электрода — катода и полностью погруженного в электролит свинцового электрода — анода. Электролитом служит слабый раствор едкой щелочи КОН. Во внешнюю цепь включено нагрузочное сопротивление RH и милливольтметр mV.

Анализируемый газ проходит через ячейку над поверхностью электролита и омывает несмоченную поверхность катода. Нри этом содержащийся в газе кислород диффундирует по поверхностному слою на катоде в электролит. При этом молекулы кислорода переходят в ионы и обуславливают возникновение электрохимической реакции, которая сопровождается появлением во внешней цепи электродвижущей силы Е, пропорциональной концентрации кислорода в анализируемой газовой смеси.

Деполяризационный метод заключается в следующем. Если к двум однородным электродам, погруженным в электролит, приложено постоянное напряжение, то электроды поляризуются и электрический ток практически уменьшается до нуля. Попадающий в электролит кислород переходит в ионы, диффундирующие к катоду электрохимической ячейки, вызывая его частичную деполяризацию. При этом в цепи электродов воз никает ток 1д (диффузионный ток), который пропорционален содержанию кислорода в электролите SDFvC 1д=—^' (1.13) где S - площадь поверхности электрода;

D - коэффициент диффузии ионов кислорода в электролите;

F - число Фарадея;

v - валентность ионов кислорода;

С^ - концентрация кислорода в растворе электролита;

5 толщина диффузионного слоя электролита.

Так как концентрация кислорода в электролите пропорциональна концентрации кислорода в анализируемом газе, то шкала газоанализатора, т. е. зависимость 1д =Г(Ск), является в некоторых пределах линейной.

Определение концентрации компонента газовой смеси электро кондуктометрическим методом сводится к измерению удельной электропроводности жидкости, в которой растворен определяемый компонент, переходящий при растворении в ионы, т. е. образующий раствор электролита. Увеличение количества ионов в жидкости увеличивает ее электропроводность, которая служит мерой количества растворенного газа, а следовательно, и его концентрации в анализируемой газовой смеси.

Высокая чувствительность (1мг/м^ и лучше) и стабильность - весьма важные достоинства электрических методов. Большинство ионизационных методов являются недостаточно специфичными, требуют предварительного хроматографического разделения пробы.

Достоинства кондуктометрического метода - высокая чувствительность (0,05мг/м^ и лучше), простота и надежность в работе инструментальных средств (при относительно больших габаритах), универсальность, возможность анализа. Недостатки кондуктометрического метода: низкая избирательность, в связи с чем метод применим в основном для анализа бинарных или псевдобинарных смесей либо общей загрязненности воздуха;

большая зависимость показаний от окружающей температуры;

наобходимость применения измерительных схем переменного тока повышенной (1000 Гц) частоты из-за возникновения погрешностей от поляризационных явлений при использовании постоянного тока, Кулонометрическое титрование характеризуется высокой точностью, независимостью от температуры окружающей среды, влажности, давления и других возмущений, позволяет использовать широкий набор электрогенерируемых титрантов и определять большое число компонентов, используя одну базовую конструкцию, Кулонометрия при контролируемом потенциале отличается высокой чувствительностью, точностью, отсутствием необходимости в термостатировании, компактностью конструкции, хорошей избирательностью, малой (по сравнению с методами электрокондуктометрии и фотоколориметрии) инерционностью, простотой аппаратурного оформления, эксплуатационной надежностью и минимальными затратами труда и времени на обслуживание [72,73,116], 1.1.5 Хроматографические газоанализаторы Принцип действия основан на разделении сложной газовой смеси на отдельные компоненты в результате адсорбционных процессов, происходящих при движении смеси вдоль слоя сорбента, и на последующем определении концентрации каждого компонента.

При хроматографическом разделении газовой смеси разделителем обычно является твердый сорбент или жидкость, нанесенная на твердое тело.

Поэтому по роду используемого сорбента газовая хроматография разделяется на газо - адсорбционную и газожидкостную.

Все хроматографы имеют четыре основных части: устройство ввода пробы, хроматографическая колонка, детектор, регистратор.

Принципиальная схема газового хроматографа приведена на рисунке 1.10.

1 - газ - носитель;

2 - испаритель;

3 - проба;

4 - термостат;

5 газохроматографическая колонка;

6 - детектор;

7 - самописец;

8 хроматограмма Рисунок 1.10- Схема газового хроматографа Хроматографические газоанализаторы, несмотря на довольно высокую точность, неприемлемы из-за сложности эксплуатации, большой длительности анализа, невозможности эксплуатации в условиях тряски и вибрации [112].

1.1.6 Масс - спектрометрические газоанализаторы Они базируются на использовании основной характеристики вещества - массы молекулы или атома.

Масс-спектрометрический анализ в приборе любой системы сводится к следующим последовательным операциям: а) превращение молекул анализируемого вещества в ионы и формирование ионного пучка в электрическом поле источника ионов;

б) разделение ионного пучка по массам в магнитном или электрическом поле или пространстве дрейфа масс анализатора, лишенном электрических и магнитных полей;

в) улавливание ионов и регистрация ионных токов каждой составляющей ионного пучка в приемнике ионов.

Интенсивность каждой составляющей ионного пучка (величина ионного тока) является мерой содержания соответствующего компонента в анализируемой смеси.

По способу разделения ионов в масс-анализаторе масс-спектрометры делятся на статические и динамические. В статических масс-спектрометрах используются постоянные или медленно изменяемые электрические или магнитные поля. В динамических масс-спектрометрах разделение ионов с различными массами происходит либо по времени пролета в пространстве, лишенном электрических и магнитных полей, либо в пространстве с высокочастотными электрическими полями.

По используемому методу регистрации ионов масс-спектрометрические приборы можно разделить на две группы: 1) приборы с последовательной регистрацией различных компонентов анализируемого вещества, которая обычно производится электрическими методами с записью масс-спектра на ленте самопишущего потенциометра или осциллографа (масс-спектрометры);

2) приборы с одновременной регистрацией всех или ряда компонентов анализируемого вещества, которая производится фото графическим методом (масс-спектрографы).

Достоинством является прецизионность, избирательность и высокая чувствительность анализа не только газов, но и твердых и жидких аэрозолей, способных переходить в газообразное состояние при давлении 30-40 мм рт.ст., что в определенной мере обуславливает универсальность методов.

Несмотря на то, что применение масс-спектрометрии для непрерывного контроля в промышленных условиях пока ограничивается технической сложностью и громоздкостью приборов, требованием высококвалифицированного обслуживания, бесспорные преимущества метода, полная автоматизация измерительного процесса наряду с упрощением аппаратуры при настройке на определенную гамму ингредиентов могут обусловить его эффективность для контроля [37, 49].

1.1.7 Оптические газоанализаторы Они представляют собой большую группу приборов для анализа газов, в которых используется зависимость изменения одного из оптических свойств анализируемой газовой смеси, таких, как показатель преломления, оптическая плотность, спектральное поглощение, спектральное излучение и др., от изменения концентрации определяемого компонента[68, 74].

Оптические газоанализаторы могут быть разделены на следующие основные группы: интерферометрические;

основанные на поглощении лучистой энергии и на излучении лучистой энергии (эмиссионные).

Наибольшее развитие получили оптические газоанализаторы, основанные на поглощении газом энергии электромагнитных излучений.

Диапазон спектра электромагнитных излучений весьма велик и включает в себя области у - излучений, рентгеновских, ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных лучей и, наконец, широкую область радиочастотных излучений.

Поглощение газом энергии электромагнитных излучений различных участков спектра обусловлено энергетическими переходами в атомах и молекулах. Поглощение у - квантов связано с внутриядерными переходами, рентгеновских лучей - с переходами внутренних электронов, ультрафиолетовых лучей - с переходами электронов на внешних оболочках, инфракрасных лучей и радиочастотных излучений - с внутримолекулярными переходами, обусловленными колебательными и вращательными движе ниями внутри молекул, атомов и атомных групп.

Применение газоанализаторов, основанных на поглощении лучистой энергии, для анализа тех или иных газов определяется тем, что каждый газ поглощает лучистую энергию в определенных, свойственных ему участках спектра.

Широкое применение из всей группы оптических газоанализаторов получили приборы, основанные на поглощении инфракрасной радиации, так как в этой области спектра газы имеют весьма интенсивные и отличающиеся друг от друга по положению в спектре полосы поглощения [67].

Газоанализаторы, основанные на поглощении ультрафиолетовой радиации, имеют сравнительно меньшее распространение в связи с ограниченной избирательностью.

Газоанализаторы, основанные на поглощении газом лучистой энергии в видимой области спектра, имеют весьма ограниченное применение. В практике известны только газоанализаторы для измерения больших концентраций окислов азота.

Весьма большое распространение получили оптические газо анализаторы, основанные на поглощении видимого света раствором, поглотившим газ, которые носят название фотоколориметрических [70].

К газоанализаторам, в которых используется явление излучения, относятся спектрофотометрические, основанные на измерении интенсивностей спектральных линий излучения, зависящих от концентрации компонентов в бинарной газовой смеси. В спектрофотометрических газоанализаторах излучение (свечение) газовой смеси происходит обычно при газовом разряде, сопровождающемся возбуждением атомов и молекул, которые сталкиваются с другими атомами, ионами и электронами.


Спектрофотометрические газоанализаторы используются в основном для определения концентраций инертных газов — азота, аргона, гелия и др.

В интерферометрических газоанализаторах используется явление смещения интерференционных полос вследствие изменения оптической плотности газовой среды на пути одного из двух когерентных лучей.

Смещение интерференционной картины зависит от изменения показателя преломления среды, в свою очередь, зависящего от изменения плотности, следовательно, от состава смеси, заполняющей камеру.

Интерферометрические газоанализаторы основаны на принципе получения интерференционной картины с помощью двух плоскопараллельных пластин, поставленных под небольшим углом друг к другу.

Вторым видом оптических газоанализаторов, являются газоанализаторы, основанные на поглощении инфракрасных лучей.

Каждый газ поглощает инфракрасное излучение в своих, свойственных ему участках спектра, что связано с частотами собственных колебаний атомов или ионов и отдельных структурных групп в молекуле, а также с вращением молекул. Наличие у газов колебательно-вращательных спектров поглощения объясняется тем, что атомы и ионы, образующие молекулы,. могут колебаться относительно друг друга с различными угловыми скоростями [74, 76].

Способностью поглощать инфракрасную радиацию обладают газы, молекулы которых состоят из двух или большого числа различных атомов или ионов, т.е. все двухатомные или многоатомные газы. Такие газы, как кислород, азот, водород и одноатомные газы - гелий, неон, аргон и т.д. не поглощают инфракрасной радиации.

Поглощение лучистой энергии газом определяется известным законом Бугера - Ламберта - Бера [74] J J e ' (1.14) \-'0Х^ где Jo;

^- интенсивность падающей монохроматической радиации;

J^, интенсивность прошедшей монохроматической радиации;

s;

^^- коэффициент поглощения, характерный для данного газа и являющийся функцией длины волны;

С - концентрация газа, поглощающего излучение;

L - длина поглощающего слоя газа.

Различие спектров поглощения разных газов позволяет в большинстве практических случаев вести избирательный анализ одного компонента в сложных газовых смесях независимо от переменной концентрации неопределяемых компонентов.

В зависимости от характера реакции лучеприемника на поток радиации (неселективного или селективного) и от принципа действия лучеприемника газоанализаторы, основанные на поглощении газом инфракрасной радиации, делятся на несколько групп и носят различные наименования.

Наибольшее развитие и практическое применение получили так называемые оптико-акустические газоанализаторы, в которых используется селективный оптико-акустический лучеприемник [101].

Принцип действия оптико-акустического лучеприемника заключается в следующем (рисунок 1.11). Если газ, способный поглощать инфракрасные лучи, поместить в замкнутый объем и подвергнуть действию прерывистой инфракрасной радиации, то газ будет периодически нагреваться и охлаждаться. В результате этого в замкнутом объеме будут возникать периодические колебания температуры на величину ДТ, вызывающие колебания давления газа на величину Ар, которые могут быть восприняты чувствительным элементом (микрофоном).

Y VXA 12 _L FT X 1 - источник инфракрасной радиации;

2 - обтюатор;

3 - лучеприемник, наполненный газом;

4 - микрофон;

5 - окно из материала, пропускающего инфракрасную радиацию Рисунок 1.11 - Оптико - акустический газоанализатор:

Такой лучеприемник, наполненный каким-либо одним газом, яв ляется избирательным (селективным), т.к. процесс поглощения лучистой энергии и связанные с ним колебания давления и температуры происходят только при определенных длинах волн, соответствующих спектру поглощения газа, которым заполнен лучеприемник.

Если между источником инфракрасной радиации и обтюратором, с одной стороны, и оптико-акустическим лучеприемником, с другой— поместить камеру с окнами, пропускающими инфракрасную радиацию, и пропускать через эту камеру сложную газовую смесь, то амплитуда колебания температуры и давления газа к замкнутом объеме лучеприемника будет пропорциональна концентрации в газовой смеси компонента, которым заполнен лучеприемник. Такая система лежит в основе всех оптико-акустических газоанализаторов.

Оптико-акустический лучеприемник обладает сравнительно высокой чувствительностью и может измерять изменения энергии инфракрасного излучения порядка 10" Вт и меньше.

Третьим видом оптических газоанализаторов являются газоанализаторы, основанные на поглощении ультрафиолетовых л)^ей.

Физические процессы, связанные с поглощением ультрафиолетовой радиации (область спектра с длиной волны от 200 до 400 мк) значительно сложнее, чем процессы, связанные с поглощением инфракрасной радиации.

Энергия квантов, соответствующих ультрафиолетовой области спектра, достаточна не только для изменения энергии вращения молекул и энергии колебания атомов, как это имеет место в инфракрасной области, но и для.изменения энергии внешней электронной оболочки молекул.

Одноатомные газы характеризуются линейчатыми спектрами. Спектры резкой абсорбции (линейчатые спектры) атомов определяются переходом внешних электронов атомов с основного энергетического уровня на верхние дискретные уровни. Такое поглощение принято называть резонансным.

Спектры поглощения двухатомных молекул состоят из отдельных полос, представляющих собой набор спектральных линий, и имеют также участки сплошного поглощения.

Спектры многоатомных молекул, как правило, еще более сложны и содержат большое число широких полос и отдельных линий, что связано с наличием сложных внутримолекулярных связей.

Избирательность анализа газов одноатомных вешеств по их резонансным линиям поглощения весьма велика, так как линии поглощения могут быть очень узкими. В то же время избирательность анализа смесей молекулярных газов и паров по их спектрам поглощения в ультрафиолетовой области обычно существенно уступает избирательности анализа в инфракрасной области.

Поглощение газом энергии ультрафиолетового излучения определяется по формуле (1.14).

Устройство газоанализатора ультрафиолетового поглощения показано на рисунке 1.14.

1 1 - И Т Ч И ультрафиолетовой радиации;

2 - оптический фильтр;

3 СОН К рабочая камера;

4 - лучеприемник (фотоэлемент);

5 - милливольтметр Рисунок 1.14 - Простейшая схема газоанализатора, основанного на поглощении ультрафиолетовой радиации Спектрофотометрические газоанализаторы основаны на методе эмиссионного спектрального анализа газовых смесей, предложенного С. Э.

Фришем [133, 143]. Сущность этого метода заключается в измерении интенсивности спектральных линий излучения компонента, зависящей от его концентрации в анализируемой газовой смеси.

Помимо линейчатых спектров, характерных для одноатомных газов, при спектрофотометрическом анализе используются и полосатые спектры, характерные для двухатомных и многоатомных молекул газов. Свечение происходит обычно в процессе газового разряда при возбуждении атомов и молекул сталкивающимися с ними другими атомами, ионами и главным образом электронами. В газоразрядном промежутке образуется так называемая плазма, которую можно рассматривать как смесь трех «газов»:

электронного, ионного и атомного, В изотермической плазме средняя кинетическая энергия электронов, ионов и атомов одинакова, и поэтому температура каждого газа совпадает с температурой плазмы. В неизотермической плазме, используемой при спектральном анализе газов, электронный, ионный и атомный газы имеют различные температуры, которыми условно характеризуются средние кине тические энергии соответствующих частиц.

Электронная температура и концентрация электронов являются основными параметрами разряда, так как они определяют условия возбуждения спектра и, следовательно, интенсивность спектральных линий.

Связь между интенсивностью спектральной линии и концентрацией измеряемого компонента в анализируемой смеси может быть различной в зависимости от соотношения потенциалов ионизации компонентов газовой смеси.

В основу фотоколориметрических газоанализаторов положена цветная избирательная реакция химического взаимодействия между компонентом газовой смеси, концентрация которого определяется, и индикаторным раствором. Цветная избирательная химическая реакция сопровождается образованием в растворе окрашенных комплексов, концентрация которых определяется методом измерения светопоглощения.

В настоящее время существует два вида фотоколориметрических газоанализаторов. В одних газоанализаторах, которые называются фотоколориметрическими жидкостными, измерение концентрации окрашенного индикаторного вещества (окрашенных комплексов) производится непосредственно по светопоглощению раствора. В других газоанализаторах, которые называются фотоколориметрическими ленточными, измерение концентрации окрашенного индикаторного вещества нроизводится по светопоглощению текстильной или бумажной ленты, нропитанной индикаторным раствором [94].

Из абсорбционных методов УФ-метод имеет сравнительно меньшее распространение в связи с ограниченной избирательностью. Более наилучший с точки зрения избирательности ИК-метод. Избирательность, высокая чувствительность (10-4 об.% СО, С02, СН4, С2Н2, НЗ и др.), быстродействие, пригодность для непрерывных измерений, большой выходной эффект при малых приростах концентрации анализируемого газа обуславливают перспективность его, несмотря на сложность инструментальных средств.

Интерферометрический метод применим лишь для бинарных смесей.

Он получил распространение для лабораторных аналитических установок высокой точности, главным образом для переносных ручных газоанализаторов COj и СН^. Попытки обнаружения интерферометром примесей с близкими спектрами с помощью логических схем и параллельных активных фильтров приводят к неоправданно сложным конструктивным решениям.


Люминесцентный анализ - один из самых высокочувствительных и быстрых физико-химических методов обнаружения и идентификации органических и неорганических веществ. Сохраняя избирательность фотоколориметрии, флуоресцентный метод позволяет значительно повысить чувствительность. Однако люминесцентный анализ, как правило, осуществляется с помощью лабораторных приборов и применяется для автоматического контроля. Разновидность люминесцентного метода хемилюминесцентный - не обладает избирательностью.

К числу оптических относится газоанализатор, основанный на акустооптическом эффекте.

Его действие основано на принципе молекулярного абсорбционного анализа спектра газов. Принцип действия АОГА основан на анализе величины поглощения на специфических для каждого загрязнителя длинах волн света. Газоанализатор, основанный на акустоонтическом нерестраиваемом фильтре (АОПФ) иснользуется для обнаружения и онределения концентрации различных газов[ 123, 128,134, 137,142, 144, 158].

Использование АОПФ имеет некоторые нримуш;

ества но сравнению с обычными спектральными газоанализаторами.

Наиболее важное достоинство газоанализатора, основанного на АО спектрометре, - ключевое действие в полосе длин волны, которое позволяет увеличивать точность определения концентрации газов.

Достоинства акустооптических устройств, связанные с тем, что АОПФ заменяет движущиеся элементы конструкции спектрального прибора (зеркала, призмы и т п): быстродействие (исключена инерционность механических элементов);

надежность (нет неремещений, следовательно, нет трения и вызванных им поломок);

точность (нет люфтов, малая чувствительность к вибрации);

миниатюрность (можно выполнить стационарную систему в переносном варианте);

многофункциональность (обладает рядом новых свойств, например, управляемостью характеристик).

С точки зрения настройки, АОГА обладают колоссальными возможностями. Так как АОГА не содержат движущихся частей, и сканирование по длине волны осуществляется изменением частоты ультразвука, то такие устройства обладают хорошим быстродействием, наибольшим среди систем последовательного считывания (до 10 мс на разрешимых элементов). При этом не важно, каким образом происходит сканирование. Оно может быть как линейным, так и ступенчатым, как последовательным, так и сканированием по заданной программе фиксированных длин волн. Управление АОГА легко организовать при помощи компьютера [29,161, 162, 163, 164, 165, 166]. Приведем экспертные оценки газоанализаторов но их основным технико - экономическим показателям. В таблице 1.1 приведены сравнительные характеристики газоанализаторов рассмотренных типов.

Таблнна 1.1 — Сравнительная характернстика газоанализаторов Тнп Масс — Акусто Тенловые Хромато Механические Магнитиые Электрические газоанлнзатора снектрометрцческая онтнческие графическая Точность 3 3 5 5 3 Надежность 3 3 4 4 Простота 3 3 3 4 4 конструкции Чувствительность 2 3 5 5 5 Быстроденствне 3 3 4 3 5 Дианазон 2 3 4 2 измерения Стоимость 4 4 3 3 5 Избирательность 3 3 4 Функциональность 4 3 3 5 Суммарный балл 26 30 42 36 Приведенный сравнительный анализ характеристик данных газоанализаторов показал, что акустооптические газоанализаторы превосходят по многим показателям остальные рассмотренные газоанализаторы, что делает их перспективными для использования в ИИС атмосферного мониторинга.

Акустооптические газоанализаторы являются в настоящее время достаточно новым видом газоанализаторов, поэтому информация на сегодняшний день об АОГА, которая опубликована в периодических изданиях научно-технической литературы, носит, в основном, характер описаний к патентам. Не обобщены их принципы построения и нет описаний конструктивных и функциональных возможностей. Отсутствие экспериментальных и теоретических исследований не позволяет проектировать их с заданными характеристиками. Именно решению этих вопросов и уделяется внимание в настоящей диссертации [109].

1.2 Принципы построения акустооптическпх газоанализаторов В основе работы акустооптических газоанализаторов лежит 2 эффекта:

акустооптический и абсорбционный. Остановимся подробнее на сущности данных эффектов.

1.2.1 Физические осповы акустооптпческого эффекта Акустооптическим эффектом называют явление изменения коэффициента преломления вещества при прохождении ультразвука. Это приводит к дифракции, преломлению, отражению или рассеянию света на периодических неоднородностях среды (зонах с различным показателем преломления), вызванных упругими деформациями под воздействием ультразвука. Периодическое чередование неоднородностей среды ведет себя как дифракционная решетка, изменяющая направление светового луча [55,120, 121,122, 127].

Ультразвуковые колебания [100] возбуждаются в кристалле, например ТеОг с помощью преобразователя (рисунок 1.11), например пьезоэлектрика LiNbO3, прикрепленного к торцу кристалла, и передаются вдоль оси Z, формируя внутри кристалла фазовую дифракционную решетку. Ее период (длина волны колебаний) при частоте колебаний / и скорости их распространения F выражается как A=V/f. Например, для стекла F=3,l*10'' м/с, при /=40 МГц период Свет, падающий на эту фазовую У1«78 МКМ.

дифракционную решетку под небольшим углом к оси Y, дифрагирует.

Различают два вида акустооптических эффектов. При низкой частоте/ звука (от нескольких десятков МГц и ниже) и малой ширине фронта (длине / взаимодействия со светом) ультразвуковой волны возникает дифракция Рамана-Ната (рисунок 1.12, а). А если частота звука высока (f десятков МГц) и длина взаимодействия велика, то происходит дифракция Брэгга (рисунок 1.12 Ь) [119,124, 125, 126, 129].

• /.

1 - поглотитель упругой волны;

2 - кристалл;

3 - пьезопреобразователь;

4 - генератор;

1,2,0,-1,-2 - порядок дифракции Рисунок 1.12 Дифракция Рамана-Ната (а) и Брэгга (Ь) при акустооптическом екте:

Условием возникновения дифракции Рамана-Ната является Л1/А «1, где Я - длина световой волны, Л - длина волны звуковой волны. Резонансная дифракция имеет место при нормальном падении света на звуковой пучок.

При этом световая волна проходит сквозь звуковой пучок не отражаясь, а периодическое изменение коэффициента преломления среды п под действием ультразвука приводит к периодическому изменению фазы прошедшей звуковой волны[2,40, 41, 43, 59, 60, 105,106,], В результате на выходе из акустического пучка плоская световая волна оказывается модулированной по фазе, т.е. падающий световой луч разбивается на серию лучей, направленных под малыми углами 0=±тА,/Л (1.15) к направлению падаюш,его света в направлении оси Y. Здесь т = О, 1,2... порядок дифракции.

При этом, если принимать дифрагированный луч какого-либо порядка и модулировать ультразвук по мощности, то дифрагированный свет будет модулирован по интенсивности с частотой модуляции ультразвука. На практике чаще используется дифрагированный луч порядка ± 1. Однако теоретически максимальная эффективность такой дифракции достигает 33,9%, что, конечно, мало [135,136, 153, 155].

Помимо дифракции наблюдается доплеровское смещение частоты, равное тО, где D- частота ультразвука.

При условии Я1/А 1 возникает дифракция Брэгга. В этом случае отражается только луч света, составляющий определенный угол падения в^ с фронтом ультразвуковой волны. Свет может отклониться лишь на угол 2 ^ от первоначального направления. Угол Брэгга находится из соотношения 0B = 20 = arcsm(./2A). (1.16) При дифракции Брэгга коэффициент отражения отклонившегося луча близок к 100%, что существенно для практического использования. При /= см и частотах ультразвука выше 20 МГц в жидкостях и выше 100 МГц в I твердых телах наблюдается почти полная брэгговская дифракция.

Ширина полосы модуляции определяется шириной полосы частот света, обуславливающей разброс угла Брэгга, и шириной частот ультразвукового преобразователя, а также временем пересечения ультразвуковой волны световым лучом. Для расширения полосы модуляции можно повысить центральную частоту ультразвука и уменьшить диаметр входного светового луча. Например, для кристалла РЬМоО4 при центральной частоте 80 МГц, диаметре светового луча 150 мкм время импульса 26 не.

Требования к акустооптическим материалам таковы: рассеяние и поглош,ение света должны быть незначительными, постоянная фотоупругости и коэффициент преломления велики, поглощение и скорость звукамалы[130, 131,132].

Среди жидкостей по этим параметрам наиболее подходит вода, которую используют во многих экспериментах. Среди твердых тел наиболее удобны для практического использования халькогенидные и теллуровые стекла и такие кристаллы, как молибданат свинца {РЬМоО^, диоксид теллура (ТеО2), ниобат лития {ЬШЬОз), и полупроводники (GaP). А в источниках ультразвука соединения типа PZT-Pb(ZrxTii.J03, а также ZnO, ЫЫЬОз работают как излучатели.

1.2.2 Физико - химические основы абсорбционного эффекта Общая особенность рассматриваемого метода - прямое измерение ослабления интенсивности зондирующего излучения за счет поглощения (абсорбции) его газовой средой. Абсорбционная спектроскопия базируется на экспериментальных законах, установленных Бугером и Бером. По закону Бугера (1729 г.), детально исследованному Ламбертом (1760 г.), относительная величина светового потока, поглощенного тонким слоем однородной среды, пропорциональна толщине этого слоя. По закону Бера (1852 г.) относительная величина светового потока, поглощенного тонким слоем однородной среды, пропорциональна концентрации поглощающих молекул. Объединяя оба закона в один, можем написать (1.17) где Ф - величина светового потока, прошедшего через поглощающий слой;

а - постоянная поглощающей среды;

С - концентрация поглощающих молекул;

1 - поглощающего слоя.

Величину светового потока, прошедшего через толстый слой однородной поглощающей среды, найдем, интегрируя выражение Ф откуда Относя поглощение к единице толщины поглощающего слоя, закон Бугера Ламберта - Бера получим в виде Этот закон справедлив только для строгого монохроматического излучения.

Отношение светового потока Ф, прошедшего поглощающий слой, к падающему Фо называют пропусканием Т слоя. Отношение поглощенного потока Фо" Ф называют поглощением слоя. Величину D = - lg Т называют оптической плотностью слоя. Поскольку Ф/Фо = Т = 10~^= е"''', то D = kl(lge) = aCl(lge). (1.21) 1.2.3 Классификация ирииципов построения акустооптических газоанализаторов С целью выявления принципов построения акустооптических газоанализаторов осуществим анализ отечественной и зарубежной научно технической литературы в виде монографий, журнальных статей, патентов и авторских свидетельств по АОГА.

В ходе проведенного анализа разработана классификация основных принципов построения АОГА (Рисунок 1.13).

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕПИЯ АОГА Рисунок 1.13 - Принципы построения АОГА Сущность первого принципа построения АОГА заключается в использовании волоконно - оптических кабелей для взаимной коммутации элементов в устройстве АОГА. Это объясняется тем, что волоконно оптические кабели обладают рядом таких достоинств, как широкополосность;

малые потери;

малый диаметра;

малая масса;

эластичность;

механическая прочность;

отсутствие взаимной интерференции;

;

взрывобезопасность;

высокая электроизоляционная прочность;

высокая коррозионная стойкость. Устройство подобного газоанализатора показано на рисунке 1.14.

Построение АОГА с использованием оптического волокна в качестве линии связи позволит увеличить точность и помехозащищенность разрабатываемого устройства[5,10, 11,44, 63].

Второй принцип построения заключается в использовании выносного оптического элемента для дистанционного анализа газовой среды[75, 78].

1 - светодиод;

2 - предающее волокно;

3 - сосуд с газом;

4 - впускное отверстие;

5 - выпускное отверстие;

6 - передающее волокно;

7 - анализатор спектра;

8 - световой детектор;

9 - синхронный детектор;

10 - импульсный генератор;

11 - ПЭВМ Рисунок 1.14 - Газоанализатор с волоконно - оптической коммутацией элементов В настоящее время все большее распространение получают методы газового анализа без отбора пробы (рисунок 1.15). Бескюветные методы измерения газового состава имеют ряд преимуществ, таких как скорость анализа, упрощение простоты конструкции газоанализатора и т.д. т.п.

Работает газоанализатор следующим образом. Пучок света, излучаемый источником света 1, проходит через светоделитель 2, кювету с анализируемым газом 13 и падает на уголковый отражатель 3, затем возвращается через кювету с анализируемым газом 13 на светоделитель 2, откуда отражается на корректор спектра 14 и попадает на акустооптический монохроматор 4, на который также поступает радиоимпульс, образованный из частоты, получаемой от синтезатора частот 11, модулированной тактовым генератором 9 в модулируемом усилителе мощности 12. Акустооптический монохроматор 4 пропускает на фотоприемник 5 поток излучения в узкой спектральной полосе, соответствующей длине волны, определяемой частотой синтезатора. Спектральное выделение и переключение рабочих полос осуществляется с помощью акустооптического монохроматора 4 совместно с синтезатором частот И и модулируемым усилителем мощности 12 по сигналам от блока управления 10.

Электрический сигнал, полученный от фотоприемника 5, усиливается усилителем 6, коэффициент передачи которого устанавливается (подбирается) с блока управления 10 и детектируется синхронным детектором 7.

Трансформирующий объектив 15 применяется при трассовых бескюветных измерениях и позволяет расширить световой пучок и уменьшить его сходимость, что дает возможность проводить измерения на трассах определенного интервала длин. Возвращаемый уголковым отражателем 3 световой пучок вновь трансформируется по угловой и пространственной апертурам к исходным размерам.

13. I ^.

г-^—I 1 _L ^-v^ 1 - источник света;

2 - светоделитель;

3 - уголковый отражатель;

4 акустооптический монохроматор;

5- фотоприемник;

6 - усилитель с регулируемым коэффициентом передачи;

7 - синхронный детектор;

8 - блок обработки и индикации;

9 генератор тактовых импульсов;

10 - блок управления на основе микропроцессора либо персонального компьютера;

11 - синтезатор частот;

12 - модулируемый усилитель мощности;

13 - кювета с анализируемым газом, показанная пунктиром, поскольку при определенных условиях она может отсутствовать;

14 - корректор спектра;

15 - трансформирующий объектив Рисунок 1.13 - Структурная схема газоанализатора Использование выносного оптического элемента для дистанционного анализа газовой среды при построении АОГА позволит увеличить скорость анализа, упростить конструкцию газоанализатора и улучшить функциональные возможности газоанализатора в целом.

Особенностью третьего принципа построения является использование многоэлементных электроакустических пьезопреобразователей (МЭАП) с переменным шагом (рисунок 1.16). Их использование позволяет значительно расширить полосу частот акустооптического взаимодействия при возможности увеличения дифракционной эффективности[12, 13, 66].

С Рисунок 1.16 - Схематическое устройство многоэлементного преобразователя: 1 - встречные штыри, 2 - металл, 3 - пьезоэлектрик.

Суть четвертого принципа построения заключается в выделении акустооптическим перестраиваемым фильтром спектра до анализируемой среды [54, 61].

Различные конструкции акустооптических газоанализаторов по разному подходят к месту размещения акустооптического фильтра. На рис.

1.17 показано расположение акустооптического фильтра до кюветы с анализируемым газом.

Пятый принцип построения заключается в использовании сигнала специальной формы для управления акустооптическим перестраиваемым фильтром [51, 53].

Метод управления полосой пропускания АОПФ, в котором используется модуляция управляющего сигнала, применен к задаче выравнивания разрешающей способности АО спектрометра.

Синтезированный управляющий сигнал позволяет нормализовать ошибку и выровнять точность измерения спектрометра в октавном диапазоне.

1 - лазерный диод;

2 - оптический изолятор на эффекте Фарадея;

3 акустооптический модулятор;

4 - зеркало;

5 - кювета с анализируемым газом;

6 - параболическое зеркало;

7 - фотодиод;

8 - блок управления;

9 персональный компьютер Рисунок 1.17 Структурная схема акустооптического газоанализатора.

Метод выравнивания разрешающей способности акустооптического спектрометра, основанный на возможности управления полосой пропускания АОПФ, в котором используется управляющий сигнал специальной формы (рисунок 1.18). Предлагаемый управляющий сигнал представляет собой сумму трех гармоник с равными амплитудами, спектральные интервалы между которыми изменяются по квадратичному закону. Подача такого сигнала не сопровождается ростом боковых лепестков усредненного спектрального коэффициента передачи АОПФ и не приводит к усложнению схемы обработки фотосигнала спектрометра. Разработанный метод позволяет выровнять как относительную, так и абсолютную разрешающую способность АО спектрометра в октавном диапазоне.

S{t) Рисунок 1.18- Фрагмент управляющего сигнала Сигнал специальной формы подаваемый на управляющий вход АОПФ использует свойство управления полосой пропускания фильтра. С целью выравнивания реализуется расширение полосы пропускания АОПФ на малых длинах волн. К достоинствам приведенного метода следует отнести: а) возможность использования в любых типах акустооптических спектрометров;

б) возможность нормализации как относительной, так и абсолютной разрешающей способности. Недостатки следующие: а) сравнительная сложность реализации (дополнительные блоки, требования выдержать закон изменения частоты модулирующего сигнала, юстировка);

б) возможность использования только в октавном диапазоне.

Идея шестого принципа построения заключается в том, что выделение спектра акустооптическим перестраиваемым фильтром происходит после анализируемой среды (рисунок 1.19).

Пучок света, излучаемый лазерным источником свет 1, попадает в волоконно-оптический кабель 2 проходит сквозь оптический изолятор 3, поступает на светоделитель 4 проходит через кювету 5 и падает на уголковый отражатель 6, затем возвращается на светоделитель 4, откуда отражается на корректор спектра 7 и попадает на акустооптический монохроматор 8, на который также поступает радиоимпульс, образованный из частоты получаемой от синтезатора частот модулированной тактовым генератором 13 в модулируемом усилителе мощности 16. Акустооптический монохроматор 8 пропускает на фотоприемник 9 поток излучения в узкой спектральной полосе, соответствующей длине волны X,, определяемой частотой синтезатора.

Спектральное выделение и переключение рабочих полос осуществляется с помощью акустооптического монохроматора 8 совместно с синтезатором частот 15 и модулируемым усилителем мощьюсти 16 по сигналам от блока управления на базе микроконтроллера AT90S8515 14.

Электрический сигнал, полученный от фотоприемника 9, усиливается усилителем 10, коэффициент передачи которого устанавливается (подбирается) с блока управления 14 и детектируется синхронным детектором 11.

Использование трансформирующего объектива 17, позволяет применять данный газоанализатор при трассовых бескюветных измерениях, обеспечивая расширение светового пучка и уменьшая его сходимость, что дает возможность проводить измерения на трассах определенного интервала длин.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.