Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы
В статье в контексте экологических проблем территории (экологического мониторинга) рассматриваются метод и способ реализации измерительного канала с шарообразной кюветой. Анализ метода был сделан с целью повышения эффективности промышленных измерений....
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут економіко-правових досліджень НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12103 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы / Д.В. Бережной, М.Г. Хламов // Прометей. — 2008. — № 2(26). — С. 132-135. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-12103 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-121032010-09-24T12:03:04Z Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы Бережной, Д.В. Хламов, М.Г. Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки В статье в контексте экологических проблем территории (экологического мониторинга) рассматриваются метод и способ реализации измерительного канала с шарообразной кюветой. Анализ метода был сделан с целью повышения эффективности промышленных измерений. У статті в контексті екологічних проблем території (екологічного моніторингу) розглядаються метод і спосіб реалізації вимірювального каналу з кулястою кюветою. Аналіз методу був зроблений з метою підвищення ефективності промислових вимірювань. 2008 Article Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы / Д.В. Бережной, М.Г. Хламов // Прометей. — 2008. — № 2(26). — С. 132-135. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1814-8913 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12103 502.7 ru Інститут економіко-правових досліджень НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки |
| spellingShingle |
Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки Бережной, Д.В. Хламов, М.Г. Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| description |
В статье в контексте экологических проблем территории (экологического мониторинга) рассматриваются метод и способ реализации измерительного канала с шарообразной кюветой. Анализ метода был сделан с целью повышения эффективности промышленных измерений. |
| format |
Article |
| author |
Бережной, Д.В. Хламов, М.Г. |
| author_facet |
Бережной, Д.В. Хламов, М.Г. |
| author_sort |
Бережной, Д.В. |
| title |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| title_short |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| title_full |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| title_fullStr |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| title_full_unstemmed |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| title_sort |
анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы |
| publisher |
Інститут економіко-правових досліджень НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Стратегії розвитку підприємства в умовах ринкової економіки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/12103 |
| citation_txt |
Анализ эффективного метода построения спектрофотометрического газоанализатора диоксида серы / Д.В. Бережной, М.Г. Хламов // Прометей. — 2008. — № 2(26). — С. 132-135. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT berežnojdv analizéffektivnogometodapostroeniâspektrofotometričeskogogazoanalizatoradioksidasery AT hlamovmg analizéffektivnogometodapostroeniâspektrofotometričeskogogazoanalizatoradioksidasery |
| first_indexed |
2025-07-02T14:14:19Z |
| last_indexed |
2025-07-02T14:14:19Z |
| _version_ |
1836544855833051136 |
| fulltext |
132 СТРАТЕГІЇ РОЗВИТКУ ПІДПРИЄМСТВА В УМОВАХ РИНКОВОЇ ЕКОНОМІКИ
ють вимір швидкості ультразвуку з похибкою
0,003% , що менше необхідної похибки 0,0082%,
що дає можливість знайти параметри молока з
більшою точністю.
Знайдемо абсолютну похибку виміру
коефіцієнта поглинання для ∆С = 0,1 % жиру [1] і
значення коефіцієнта поглинання α =2020
2
:
∆α = 0,1/(0,01529 – 4,10994∙10-5 ∙2020 +
+5,01486∙10-8 ∙20202 – 27,07596∙ 10-12 ∙20203 +
+5,2967∙ 10-15 ∙20204) = 52,24 .
Визначимо відносну похибку виміру
коефіцієнта поглинання:
%6,2%100
2020
24,52%100 =⋅=⋅∆=
α
αδ α
Висновок. Ультразвукові прилади забезпечу-
ють вимір коефіцієнта поглинання ультразвуку
з похибкою 5%, що більше необхідної похибки
2,6%. Виходить, визначення вмісту жиру в молоці
за коефіцієнтом поглинання неможливо, тому
що необхідна точність не досягається. Недоліки
методу: для високої точності виміру жирності
молока, молоко повинне мати температуру 50°С
с похибкою 0,2°С. Реалізація методу, а також мо-
делей приведе до значного зростання прибутку
підприємства і підвищення якості продукції.
Література
1. Степанова Л.И. Справочник технолога мо-
лочного производства. Технология и рецеп-
туры. – Т.1. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 384 с.
2. Кургенев П.В. Молоко и молочные продук-
ты. – М., 1994. – 186 с.
3. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л.
Скорость звука. – Новосибирск: Наука,
2001. – 198 с.
4. Экспертиза молока и молочных продук-
тов. Качество и безопасность: Учеб. по-
соб. / Дунченко Н.И., Храмцов А.Г. и др. –
Новосибирск: Сиб. унив. изд., 2007. – 477 с.
5. Крусь Г.Н., Шалыгина А.М.,
Волокитина З.В. Методы исследования мо-
лока и молочных продуктов. – М.: Колос,
2002 – 368 с.
6. Брусиловский Л.П., Вайнберг А.Я. Приборы
технологического контроля в молочной
промышленности: Справочник. – 2-е изд. –
М.: Агропромиздат, 1990. – 288 с.
Поступила до редакції 06.10.08 © В.Д. Коренєв, Д.В. Лазаренко, 2008
УДК 502.7 Д.В. Бережной*
М.Г. Хламов**
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОГО МЕТОДА ПОСТРОЕНИЯ
СПЕКТРОФОТОМЕТРИчЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ДИОКСИДА СЕРЫ
У статті в контексті екологічних проблем території (екологічного моніторингу) розглядаються ме-
тод і спосіб реалізації вимірювального каналу з кулястою кюветою. Аналіз методу був зроблений з метою
підвищення ефективності промислових вимірювань.
В статье в контексте экологических проблем территории (экологического мониторинга) рассматри-
ваются метод и способ реализации измерительного канала с шарообразной кюветой. Анализ метода был
сделан с целью повышения эффективности промышленных измерений.
Постановка проблемы. Проблемы экологии
в условиях промышленных регионов являются
очень важными, так как предприятия, тепловые
электростанции сжигают в больших количествах
топливо. При сжигании топлива в атмосферу по-
падают диоксид и оксид углерода, оксиды азота и
серы, сажа, пыль, а также канцерогенные цикли-
ческие углеводороды (бензантрацен, холантрен и
др.) Более 58 % выбросов диоксида серы образу-
ется при функционировании тепловых электро-
* Бережной Д.В. – магістр.
** Хламов М.Г. – доцент кафедри електронної техніки, канд. техн. наук, доцент.
Донецький національний технічний університет, м. Донецьк.
133ПРОМЕТЕЙ 2008 №2(26)
станций. Особенно вреден из всех выбросов ди-
оксид серы. Оксиды серы, растворяясь в атмос-
ферной влаге, образуют кислоты, выпадающие с
дождями и подкисляющие почвы жилой и аграр-
ной зоны. Выбросы промышленных предприя-
тий приводят к повреждению растительности,
особенно лесов. Под их влиянием подавляется
фотосинтез, нарушается водообмен, снижается
транспирация, угнетаются рост и развитие расте-
ний, снижается их продуктивность. Загрязнение
отрицательно влияет на плодовитость животных
и птиц. Исключительно вредны для здоровья че-
ловека диоксиды серы, он вызывает хронический
гастрит, атеросклероз, расстройства нервной и
сердечно-сосудистой систем, бронхит, ларингит,
рак легких. Именно поэтому актуальны разработ-
ки методов, позволяющих измерять наличие в ат-
мосфере диоксида серы в рамках экологического
мониторинга.
В настоящее время для анализа газов широ-
ко применяются методы непосредственных из-
мерений, поскольку современные контрольно-
измерительные устройства стали гораздо точнее и
чувствительнее. Одним из наиболее удобных ме-
тодов определения концентрации диоксида серы
является спектрофотометрический метод анали-
за. Этот метод широко используется различных
сферах применения.
Анализ публикаций. Решением проблемы соз-
дания эффективных методов измерения в рам-
ках экологического мониторинга, в том числе
методов измерения концентрации газовых сме-
сей в зоне деятельности промышленных пред-
приятий занимаются видные ученые, среди них
В.И. Клочков, А.А. Резник, А.Е. Родний, В.И.
Стельник. Среди работ последних лет можно вы-
делить публикации В.Г. Петрука [1], Л. Ивченко,
Л.Е. Воробьева [2], Г.С. Ландсберга [3],
В. Смита [4]. На основе результатов исследо-
ваний в НИИ ведется разработка современных
устройств для экологического мониторинга, что
очень важно для старопромышленных регионов
Украины.
Основной целью статьи является анализ эф-
фективных методов измерения концентрации
газовых смесей в индустриальной зоне предпри-
ятий, с целью мониторинга экологической обста-
новки.
Изложение основного материала исследова-
ния. При реализации спектрофотометрического
метода в качестве измерительного канала целе-
сообразно использовать шаровой фотометр или
как его еще называют – шар Ульбрихта. Он пред-
ставляет собой полый шар (или полое тело иной
формы) с внутренней поверхностью, покрытой
неселективной матовой краской. Диаметр тако-
го шара должен значительно превышать размеры
фотометрируемых источников света. Оптическая
схема такого фотометра представлена на рис. 1
Рис. 1. Оптическая схема шарового
фотометра
В качестве источника излучения (ИИ) опти-
мальным вариантом является применение им-
мерсионного светодиода LED 70, с длиной волны
6,5 – 7,0 мкм. Основными характеристиками дан-
ного фотометра являются:
Диаметр сферы D ;
Величина вводимого светового потока;
Эффективная длина трассы в сфере L ;
Величина выходного светового по-
тока )( .
Эффективная длина трассы луча в оптиче-
ской резонансной сфере определяется в зави-
симости от D диаметра сферы, коэффици-
ента отражения внутренней поверхности R
и эффективной относительной площадью
S
S1 .
L
π
2
D⋅
R
1 R
S1
S
⋅−
⋅
(1)
Предположим, что Dсф = 0.16 м,
Dлии = 0.0127, Dлпф = 0.0127, Dпр = 0.005
(2)
Тогда значение эффективной относительной
площади равняется:
(3)
S
SS 1=
S = 0.985
Отсюда эффективная длина трассы луча в
. . 1
D
D
D
D
D
. 1.
() -
LED 70, 6,5 – 7,0
. :
D ;
;
L ;
)( .
-
D ,
R
S
S1 .
L
π
2
D⋅
R
1 R
S1
S
⋅−
⋅
(1)
4
2
D
S
⋅
=
π
⋅⋅
+
⋅
+⋅−
⋅
=
4
2
444
1
2222
DDDD
S
ππππ
(2)
S =0.020096 1S =0.0197
134 СТРАТЕГІЇ РОЗВИТКУ ПІДПРИЄМСТВА В УМОВАХ РИНКОВОЇ ЕКОНОМІКИ
оптической сфере равна: :
SR
R
DL
⋅−
⋅⋅=
12
π
L = 10.17 () (4)
Вводимый в сферу поток формируется объ-
ективом источника излучения (рис. 2) и в иде-
альном случае должен был бы быть параллель-
ным пучком (источник излучения расположен в
переднем фокусе двояковыпуклой сферической
линзы), но из-за конечных размеров источника
поток оказывается расходящимся.
, D = 0.16 , D = 0.0127, D = 0.0127, D =
0.005
4
2
D
S
⋅
=
π
⋅⋅
+
⋅
+⋅−
⋅
=
4
2
444
1
2222
DDDD
S
ππππ
(2)
S =0.020096 1S =0.0197
:
S
SS 1=
S = 0.985
(3)
:
SR
R
DL
⋅−
⋅⋅=
12
π
L = 10.17 () (4)
-
(. 2) -
(
), - -
.
. 2. , .
-
. )(E .
На расстоянии диаметра сферы расхождение
луча практически не ощутимо. Вся внутренняя
поверхность сферы имеет освещенность равную
)(E . Поэтому выходной поток, направляемый
на фотоприемник, определяется как:
(5)
А поток, получаемый непосредственно на
выходе оптического канала, с учетом толщины
линзы и коэффициентом поглощения, будет вы-
ражаться следующим видом:
Рис. 2. Схема прохождения луча, через однолинзовый объектив.
)
4
()()(
2
D
⋅
⋅=
π
⋅⋅⋅⋅= ⋅⋅−
πα
ϕ βφφφφψ
2
0 0
)(1.0
1
max
2
)cos()()(1)( ddtgJe
n
H
где – максимальный угол ввода излуче-
ния в объектив;
– коэффициент углового распре-
деления потока.
Определим коэффициент пропускания гра-
ницы раздела линза-воздух с учетом дисперсии
материала линзы:
maxα
nJ1
+
=
0.8
20
20
6.6
1
2),2(211),1(11
)()(0
SO
SO
dsds
S
λ
λ
λλλλ
где )(1 – поток в линзе, с учетом за-
висимости толщины линзы;
),1(11 s λ , ),2(21 s λ – нор-
мальные спектральные плотности потока, посту-
пившего через границу раздела воздух – линза.
Исходя из полученных результатов и учетом
всех коэффициентов пропускания различных
границ раздела, выходной поток шарового фото-
метра определится по следующей зависимости:
+=
0.8
20
20
6.6
2),2(211),1(11)(
SO
SO
dsds
λ
λ
λλλλ
где, ),1(11 s λ , ),2(21 s λ – спек-
тральные плотности потока, поступившего через
границу раздела воздух – линза с учетом диспер-
сии материала линзы.
Следует обратить внимание на то, что при
использовании данного метода и определении ве-
личин выходного потока, на процесс измерения
влияют дестабилизирующие факторы: влияющие
компоненты атмосферы. Проанализировав со-
став воздуха к таким возмущающим воздействи-
ям относятся пары воды, молекулярный кисло-
род, метан, спектры которых частично наклады-
ваются на спектры диоксида серы. Ниже пред-
ставлены спектры этих возмущающих веществ
(см. рис. 3, 4, 5, 6).
(8)
(7)
(6)
135ПРОМЕТЕЙ 2008 №2(26)
, , , -
.
(. . 3, 4, 5, 6).
. 3. 2SO
. 4. 2O
. 5. 4CH
. 6. OH 2
Введение оптического фильтра приводит к
ослаблению влияния компонентов атмосферы
до уровня не превышающего трети основной по-
грешности средства измерения и включаются в
состав основной погрешности.
Выводы. В работе показана возможность ис-
пользования спектрофотометрического метода
для контроля диоксида серы в выбросах тепловой
электростанции в рамках экологического мони-
торинга. Высокая селективность измерительного
канала достигается узкополосным источником
излучения и введением в систему оптических
фильтров. Для существенного увеличения эф-
фективной длины кюветы используем шаровой
фотометр. На основании полученных результа-
тов, видно, что эффективная длина трассы луча
составляет более 10 метров, при диаметре сферы
0,16 метра. При анализе полученных результатов,
делается вывод, что основной вклад в увеличение
погрешности дают возмущающие составляющие,
такие как вода, метан, кислород, пыль. На данном
этапе разработки определяются методы и спосо-
бы повышения точности измерения, путем учета
других дестабилизирующих факторов. При этом в
систему подготовки пробы следует ввести средства
по очистке пробы. Внедрение метода позволит
повысить эффективность промышленных изме-
рений, что скажется на технико-экономических
показателях тепловой электростанции.
Литература
1. Петрук В.Г. Спектрофотометрія світло-
розсіювальних середовищ (теорія і прак-
тика оптичного вимірювального кон-
тролю). – Вінниця: Універсум, 1996. –
207 с.
2. Оп тические свойства наноструктур:
Учеб. пособие / Под ред. Л. Ивченко и
Л Е. Воробьева. – СПб.: Наука, 2001. –
188 с.
3. Ландсберг Г.С. Оптика. – 6-е изд. – М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 848 с.
4. Smith W.J. Modern Optical Engineering. –
3rd edition. Copyright 2003 by The McGraw-
Hill Companies, Inc. – 641 с.
Поступила до редакції 06.10.08 © Д.В. Бережной, М.Г. Хламов, 2008
|