Экологический мониторинг (1094308), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Для измерения в этих расходомерах используются УП:

1 ) Врезные – врезаются в трубу и контактируют с жидкостью

2) Накладные – устанавливаются сверху трубопровода и УЗ сигнал проходит через стенку трубы;  - а) нет контакта с измеряемой средой; б) простота установки (монтажа)

Используются для измерения расхода газов в различных трубах (D_труб = от 12,3 мм до 5 м);

t^о =- 40^оС  500^оС

Поверка – метрологическая операция, которая позволяет установить соответствие метрологических характеристик средств измерения и его паспортных данных.

§2. Турбинные расходомеры

1 – турбина

2 – преобразователь

3 – измерительная схема

4 – регистрирующий прибор

Q₀  V  V_T  f I или U  Q₀^*

Недостаток: а) возможность загрязнения

б) создают дополнительный перепад давления в месте установки.

Ч асть 5. Измерение направления движения воздуха

Флюгеры визуальные и с датчиками положения.

1 – флюгер

2 – датчики положения

3 – устройство сбора информации

4 – система (станция, метеостанция)

ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

Часть 1. Измерение общего солесодержания

Это так называемые аналитические приборы (для определения состава и свойств веществ)

Может быть 2 названия этих приборов: а) СФС^* – концентратомер, где С – концентрация загрязняющего компонента; Ф – какое-либо физическое свойство.

б) СФ – если шкала прибора отградуирована в единицах физической величины, то прибор называется в соответствии с этой величиной (Z.B. ₀ – кондуктометр;  (диэлектрическая проницаемость) – диэлкометр; рН - рНметр)

Для измерения общего солесодержания используются методы кондуктометрии.

_____________________________________________________________________________

Ф изические основы метода кондуктометрии.

Все методы основаны на зависимости ₀ = (С)

Измерение следует проводить либо слева, либо справа от максимума.

_____________________________________________________________________________

§1. Контактные методы кондуктометрии

Измерение электропроводности осуществляется в так называемой электролитической ячейке. Посмотреть методичку

1 . Двухэлектродная кондуктометрическая ячейка

1 – металлические электроды

2 – сосуд из диэлектрика

3 – анализируемая среда

ИП – источник питания

Тип проводимости ионный.

Н а границе Ме-раствор возникают электродные процессы, приводящие к погрешности измерений.

Изменение потенциала электрода (U), связанное с протеканием тока называется поляризацией.

А – плотная часть двойного электрического слоя

Б – диффузная часть двойного электрического слоя.

Под действием гидратации ионы металла выходят в раствор.

В плотной части происходит резкое изменение потенциала, а в диффузионной – плавное.

Выход ионов из металла в раствор и обратно будет происходить до тех пор, пока не установится равновесие между процессами окисления и восстановления.

- равновесный потенциал.

Изменение потенциала электрода относительно равновесного состояния – явление поляризации.

Линейная зависимость только в глубине электролита.

Э лектрическая модель двухэлектродной ячейки.

R_ – сопротивление, вызванное пузырьками газа или загрязнением электрода.

С_д.с. – емкость двойного слоя  50 мкФ/см²

С_sR_s – последовательная фарадеева цепочка (фарадеевский импеданс). Импеданс – полное сопротивление.

С_s – псевдоемкость

R_s – поляризационное сопротивление

R_x – сопротивление самого процесса разрядки ионов.

Способы устранения эффектов поляризации: Посмотреть методичку

1 ) R_ - электроды должны быть чистыми;

2) Проведение измерений на переменном токе.

. При   8 кГц.

В лияние емкости двойного слоя выполняется аппаратным (схемным) путем.

3) Выбор материала электрода

Pt (Pt) –платина, покрытая платиновой чернью.

4) Увеличение поверхности электродов

5) использование компенсационных схем измерения, т.е. в момент отсчета показаний ток равен нулю.

2 . Четырехэлектродная кондуктометрическая ячейка

А₁, А₂ – токовые электроды (на них происходит явление поляризации)

В₁, В₂ – потенциальные (измерительные) электроды (на них нет эффекта поляризации)

О бласть I и III: области резкого изменения потенциала, где расположены токовые электроды.

Область II: область линейного изменения потенциала, где находятся потенциальные измерительные электроды.

Электрическая модель ячейки

R_н – сопротивление неизмеряемого участка раствора электролита

R_а – сопротивление, обусловленное величиной тока, который протекает через измерительные электроды. R_а =  при компенсационном методе измерения.

Достоинства и недостатки контактной кондуктометрии.

 а) простота реализации, невысокая стоимость (от 2000 руб.)

б) широкий диапазон измерений

Недостатки: наличие контакта с анализируемой средой.

§2. Бесконтактная кондуктометрия

1. Бесконтактная низкочастотная кондуктометрия

(Метод жидкостного витка или трансформаторный метод)

Все промышленные приборы работают в диапазоне 10^-6  1 [Сим/см]

Т ₁ – питающий трансформатор

Т₂ – измерительный трансформатор

* - изготавливается из пластика, заполняется анализируемой средой.

Напряжение питания подается через Т₁ на жидкостной виток, который является вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной второго.

При изменении электропроводности происходит изменение тока в жидкостном витке и магнитного потока в Т₂. Это приводит к появлению во вторичной обмотке трансформатора Т₂ ЭДС.

Рабочая частота 6 кГц.

: отсутствие контакта с анализируемой средой.

Недостаток: а) подверженность влиянию магнитных полей промышленной частоты (50Гц)

б) невозможность измерения при высоких температурах.

2. Бесконтактная высокочастотная кондуктометрия

Основана на взаимодействии электромагнитного поля высокой частоты (от 1 до 100 МГц) с веществом, изолированным от систем электродов.

1 ) Кондуктометр с емкостными ячейками (С-ячейки)

Представляет собой конденсатор с многослойным диэлектриком.

1 – металлические кольцевые электроды

2 – трубка из диэлектрика

3 – рабочая полость

Электрическая модель ячейки:

С ₁^’ – емкость, обусловленная диэлектрическими свойствами стенки ячейки;

R₁^’ – активные потери в материале стенки ячейки

С₂ – емкость, обусловленная диэлектрическими свойствами анализируемой среды

 – электропроводность анализируемой среды

С_кр – краевая емкость, обусловлена тем, что силовые поля идут вне рабочей части.

При измерении электропроводности высокочастотным методом она измеряется не прямо, а путем определения комплексного сопротивления емкостной ячейки и его сопротивления.

Y_я = G_p + jB_p – комплексная проводимость; G_р – активная составляющая полной проводимости ячейки; В_р – реактивная составляющая.

В зависимости от того, какая составляющая измеряется, различают три способа:

1) Q – метрический способ (G_р = ()); Q – показатель добротности.

В случае Q – метрического способа необходима компенсация реактивной составляющей (В_р=0)  этот способ – компенсационный, обладает высокой точностью и очень высокой чувствительностью в области малой электропроводности.

Н едостаток: наличие экстремума на зависимости G_р = ().

Измерительные ячейки включаются в схему, и чаще всего для этой цели используются контурные измерительные схемы, или схемы с колебательным контуром.

И змерительная схема.

I₀ = const при z_i >> R_p

ГВЧ – генератор высокой частоты

z_i – сопротивление связи

L – индуктивность

g – активные потери в измерительной схеме

ЕИЯ – емкостная измерительная ячейка

Э Н – элемент настройки колебательного контура

R_p – активное сопротивление колебательного контура в момент резонанса

В случае Q – метрического способа при каждом новом значении схема настраивается в резонанс с помощью элемента настройки.

2 ) Емкостной способ (определение реактивной составляющей).

С_э = В_р

Отсчет показаний ведется по шкале ЭН

: а) отсутствие экстремума на статической характеристике

б) достаточно высокая точность измерения

Недостатки: а) необходимость выполнения ручных операций для настройки в случае лабораторных приборов

б) достаточно сложная схема настройки промышленных приборов.

3) Z – метрический способ

С пособ измерения полного сопротивления или полной проводимости емкостной ячейки.

|Z| = f ()

; Y = Y_я + Y_ис (Y_ис – полная проводимость самой схемы)

Вид кривой зависит от настройки

: а) нет системы компенсации реактивной составляющей (метод прямого измерения)

б) простота, стоимость ниже

Недостаток: меньшая точность измерения, чем у Q – метрического и емкостного.

Факторы, влияющие на точность измерения

1 ) Аномальная дисперсия диэлектрической проницаемости. Этот фактор учитывается при выборе частоты измерений [Гц]

₀ – частота на постоянном токе

_ - для очень высокой частоты

В области I диполи воды успевают ориентироваться при изменении частоты

Область III – область аномальной дисперсии ; диполи не успевают ориентироваться при изменении частоты.

Z.B. Выбор частоты: для чистой воды f = 1,8 ГГц

2) Условия квазистационарности.

З аключаются в том, чтобы эффективные размеры емкостной измерительной ячейки были меньше ?, иначе теряет смысл емкостная ячейка как конденсатор, ее следует рассматривать как систему с распределенными параметрами.

Зависимость напряжения от радиуса пластины конденсатора

Характеристики

Список файлов реферата