ЗАСІБ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КОНТРОЛЮ КОНЦЕНТРАЦІЇ ГАЗУ НА ОСНОВІ ВОЛОКОННО-ОПТИЧНИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Краткое содержание

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету роботи та завдання досліджень. Приведено характеристику наукової новизни та практичної цінності отриманих результатів, визначено конкретну участь автора, апробацію результатів та структуру дисертації.

У першому розділі проведено аналіз сучасних методів контролю концентрації газів та схемотехнічний аналіз засобів, які лежать в основі даних методів, що дозволило визначити їх переваги та недоліки порівняно з іншими та удосконалити класифікацію газових перетворювачів концентрації газу за принципом дії з виділенням нового підкласу оптичних методів контролю та визначення концентрації газу – волоконно-оптичних перетворювачів концентрації газу.

Виходячи з проведеного аналізу випливає, що оптичні методи визначення концентрації газів є найбільш точними та мають кращі метрологічні характеристики порівняно з іншими методами, що зумовлює використання оптичних методів для побудови нових та вдосконалення вже існуючих засобів контролю концентрації газу. З проведеного аналізу волоконно-оптичних засобів контролю концентрації газу, в яких волокно використовується як оптичний тракт або як чутливий елемент, та одночасного використання волокна як оптичного тракту та чутливого елементу, випливає необхідність більш детального їх дослідження з метою подальшого вдосконалення та розроблення нових. Переваги волоконно-оптичних сенсорів порівняно з традиційними вимірювальними перетворювачами, які наведені в розділі, показують доцільність використання волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів при розробленні засобів контролю концентрації газу.

На основі проведеного аналізу сучасних методів та засобів контролю концентрації газу сформульовано задачі дослідження дисертаційної роботи, що стосуються використання оптичних методів та волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів для розробки та вдосконалення оптичних засобів контролю концентрації газу з відповідною точністю вимірювання та вірогідністю контролю.

У другому розділі розроблено математичні моделі волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів концентрації газу та засобу вимірювального контролю концентрації газу на основі волоконно-оптичного вимірювального перетворювача. Здійснено аналіз рівняння перенесення випромінювання в середовищі з поглинанням та розсіюванням та аналіз основних законів поглинання електромагнітного випромінювання газами, що дозволило оптимізувати підхід до створення математичних моделей вимірювальних перетворювачів концентрації газу, робота яких ґрунтується на основі оптичних методів визначення складу газового середовища. Особливості використання інфрачервоного випромінювання в газовому аналізі доводять перспективність використання даного діапазону для спектрального газового аналізу, оскільки існують строго визначені смуги поглинання газів в інфрачервоній області, що в свою чергу забезпечує високу селективність до газу, який аналізується. Враховано склад атмосфери та смуги поглинання деяких газів, що дозволило оптимально обрати спектральні діапазони поглинання та вікна прозорості для визначення певного газу в атмосфері, що в свою чергу визначають тип використаного оптичного волокна, технічні параметри якого також оптимальні щодо визначених довжин хвиль поглинання певного газу.