Разработка метода непрерывного измерения массовой концентрации пылевого аэрозоля

• Автор: Палкин, Андрей Борисович
• Шифр специальности: 05.26.01, 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ

1.1. Введение

1.2. Рудничная витающая пыль. Атмосферный пылевой аэрозоль

1.2.1. Основные свойства и характеристики пылевого аэрозоля и его изменчивость.

1.2.2. Биологическое и физическое воздействие пыли

1.3. Задача измерения

1.3.1. Научные и прикладные задачи

1.3.2. Нормы содержания пыли в воздухе

1.3.3. Требования к методам контроля и условиям измерения концентрации витающей

1.4. Методы измерения концентрации пыли
1.5. Традиционный радиоизотопный метод измерения
1.5.1. Физический принципрадиоизотопного метода
1.5.2. Опыт создания приборов. основанных на радиоизотопном методе
1.5.3. Особенности традиционного радиоизотопного метода
1.5.4. Радиоизотопный экспресс- пылемер ИКАР
1.5.5. Недостатки и перспективы радиоизотопного метода
1.6. Результаты анализа методов измерения концентрации пыли
1.6.1 .Предпосылкиразработки непрерывного радиоизотопного метода
1.6.2. Выводы по результатам анализа современного состояния методов измерения концентрации пыли
1.6.3. Этапы и задачи исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ РАДИОИЗОТОПНЫМ МЕТОДОМ
2.1 .Основания для разработки теории
2.1.1. Терминологические разъяснения
2.1.2. Определение непрерывного метода измерения концентрации пыли
2.1.3. Проблемы разработки процедуры непрерывного измерения

2.1.4. Математическая модель “процесс непрерывного измерения концентрации пыли радиоизотопным методом ’’
2.1.5. Постановка задачи о процедуре непрерывного измерения концентрации пыли
2.2. Измерение постоянной концентрации пыли. Двухшаговая процедура измерения
2.2.1. Математическая модель процедуры измерения постоянной концентрации пыли
2.2.2. Двухшаговая процедура измерения постоянной концентрации пыли
2.2.3. Организация серии двухшаговых процедур для непрерывного измерения концентрации пыли
2.2.4. Погрешность измерения постоянной концентрации пыли
2.2.5. Сравнительная оценка частных погрешностей традиционного и непрерывного радиоизотопных методов
2.2.6. Особенности погрешности измерения, связанной со статистикой отсчетов бета-частиц, в двухшаговой процедуре
2.3. Измерение концентрации пыли, изменяющейся во времени
2.3.1. Задачи и проблемы, возникающие при анализе влияния изменчивости пыли во времени на результат измерения ее концентрации
2.3.2. Связь зависимости мгновенной концентрации пыли от времени с результатом ее измерения
2.3.3. Представление результата измерения в виде свертки с весовой функцией
2.3.4. Универсальность треугольной весовой функции
2.3.5. Сравнение с весовым методом измерения концентрации пыли
2.3.6. Преимущество результатов измерения концентрации пыли в двухшаговой процедуре в сравнении с традиционными методами
2.3.7. Переход к двухшаговой процедуре с отступом для получения результатов измерения концентрации пыли в виде средних значений за период измерения
2.4. Заключение по теории непрерывногоизмерения концентрации пыли радиоизотопным методом
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕОРИИ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ РАДИОИЗОТОПНЫМ МЕТОДОМ
3.1. Основы методики
3.1.1. Цель эксперимента
3.1.2.Идея эксперимента
3.1.3. Задачи эксперимента

3.2. Структура и организация экспериментальных работ
3.3. Подготовка эксперимента
3.3.1. Аппаратное обеспечение эксперимента
3.3.2. Программное обеспечение эксперимента
3.3.3. Планирование эксперимента
3.4. Экспериментальные работы
3.4.1. Объекты и условия измерения
3.4.2 Методика решения частных экспериментальных задач
3.4.3 Экспериментальные данные
3.5. Интерпретация и обобщение результатов эксперимента
3.5.1 Обработка экспериментальных данных
3.5.2 Анализ связей и зависимостей
3.5.3 Формирование заключения по результатам экспериментальной проверки положений теории непрерывного измерения концентрации пыли радиоизотопным методом
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПОЛОЖЕНИЙ ТЕОРИИ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАДИОИЗОТОПНЫМ МЕТОДОМ
4.1. Осуществление измерений на экспериментальном стенде, формирование массивов экспериментальных данных
4.1.1. Измерение скорости испарения жидкости
4.1.2. Имитация изменяющегося во времени концентрагщи пыли с помощью лент переменной поверхностной плотности
4.1.3. Измерение концентрации пыли в городском воздухе и в помещении
4.2. Подготовка массива первичных экспериментальных данных
4.2.1. Проблемы формирования массива экспериментальных данных
4.2.2. Подготовка экспериментальных серий, соответствующих измерению постоянной концентрации пыли, для анализа частной погрешности, связанной со статистическим характером регистрации бета-частиц
4.2.3. Обеспечение повторяемости экспериментальных серий. Обоснование положений теорий для широкого диапазона концентраций пыли
4.2.4. Подготовка экспериментальных серий измерения изменяющейся во времени концентрагщи пыли
4.3. Решение задач экспериментальной проверки положений теории

Структурная схема пылемера «ИКАР» приведена на рис. 1.3. Конструктивно пылемер состоит из двух функционально связанных блоков: пылеотборника, блока измерительного. В пылеотборнике расположены: насос пневматический двухкамерный, узел пылеотборника, плата усилителя 400 В, платы оптопар.
Пылеотборник предназначен для отбора пробы воздуха, накопления пыли на участке ("кадре") фильтрующей ленты и регистрации плотности потока энергии бета-излучения после прохождения им фильтрующей ленты до и после отбора пробы (напыления). Блок измерительный предназначен для обработки информации, поступающей от пылеотборника и выдачи результата измерения в единицах концентрации. В комплект принадлежностей входит устройство разделительное, предназначенное для разделения фракций пыли при отборе пробы; устанавливается на пылеотборник.
При измерении концентрации пыли пылемер выполняет измерения объема воздуха, протянутого через фильтр встроенным в прибор насосом, и массы осевшей при этом на фильтре пыли. Объем воздуха определяется по числу качков насоса, а масса пылевого осадка — по ослаблению мягкого бета-излучения (по соотношению числа импульсов, зарегистрированных детектором излучения до и после протягивания воздуха через фильтр).
В измерительном блоке пылемера происходит обработка поступившей информации, рассчитывается массовая концентрация пыли из следующего соотношения:

п = С, —-—1п——, (1.6)

Ритр 1У
где и — массовая концентрация содержащейся в воздухе пыли, мг/м3; С — коэффициент преобразования прибора3, зависящий от объема одного качка насоса, массового коэффициента поглощения, характеристик радиометрического тракта и др., мг/м3; &ритр — число качков насоса; Ао , А] — число импульсов, зарегистрированных детектором излучения при измерениях чистой и запыленной лент (до и после протягивания воздуха, соответственно). Расчет выполняется автоматически.
Процедура измерения следующая. При запуске измерительного процесса начинается регистрация интенсивности потока излучения источника, ослабленного чистой фильтрующей лентой. В памяти блока измерительного происходит подсчет числа импульсов тока, поступивших с платы усилителя 400 В за 1 минуту. По истечении 1 минуты включается насос пылеотборника, и контролируемая среда протягивается через фильтрующую ленту. В памяти блока измерительного записывается значение, пропорциональное объему прокаченного воздуха (числу качков насоса). Конец пробоотбора определяется сигналом с
1 Значение коэффициента преобразования индивидуально для каждого прибора.