Информационно-измерительная система атмосферного мониторинга на базе акустооптического газоанализатора

• Автор: Мухамадиев, Айдар Асхатович
• Шифр специальности: 05.11.16, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ

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
УЗволны 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
4.1 Точность и методы ее нормирования.
4.2 Влияние систематических и случайных ошибок
4.3 Классификация погрешностей АОГАИ
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 УЗсигнала.
4.5.2 Нестабильность частоты лазерного излучения
4.6 Внешние источники дополнительной погрешности.
4.6.1 Погрешность нестабильности скорости распространения УЗволны 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
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


В результате исследований получены свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ ФИПС № от года «Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров акустооптических устройств» и патент на полезную модель «Газоанализатор» № 2 от 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]. 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, год); Международной научно - технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах»(г. Пенза, год); Региональной научно-практической конференции молодых ученых -(г. Уфа, год); I - ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса»(г. Уфа, год); II - ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса»(г. Уфа, год); Российском Конгрессе по газораспределению и газопотреблению(г. Санкт - Петербург, ). Работа отмечена грамотой за лучшую научно - техническую разработку среди молодых специалистов [Приложение 7]. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 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 6 наименований и приложения. Основная часть диссертации изложена на 1 страницах машинописного текста, содержит рисунка и таблиц. ГЛАВА І. 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[б]. Б зависимости от типа анализируемой газовой среды существует несколько вариантов задач, выполняемых ИИС, приведенных на рисунке 1. Рисунок 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, С, N0, Ш2, 2, НгБ, , ЫН3. 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. Структурная схема любой ИИС может быть представлена так, как это показано на рисунке 1. 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. Рисунок 1.