Технические науки/6. Электротехника
и радиоэлектроника
Харисова
З.И.
Уфимский
государственный авиационный технический университет, Россия
Интеллектуальный бесконтактный нефелометр
На сегодняшний день
широкое применение фотометрических методов анализа жидких дисперсных систем
обусловлено необходимостью проведения контроля качества питьевой воды в
системах централизованного водоснабжения, определения физико-химических
параметров сточных вод, контроля
качества обратных вод на нефтепромыслах, а также анализа различных процессов в пищевой
и авиационной промышленности, для измерений концентраций взвешенных частиц
органического и неорганического происхождения в медицине и биологии.
При
анализе дисперсных систем применяется один из двух методов измерения - турбидиметрический или нефелометрический. [1] Схема на основе турбидиметра включает в себя
излучатель и фотоприемник, направленные друг на друга, при этом фотоприемник
воспринимает прошедшее через среду ослабленное излучение. В схеме на основе
нефелометра оси излучателя и фотоприемника развернуты под некоторым углом
(обычно 90°), при этом фотоприемник воспринимает рассеиваемое дисперсными
частицами среды излучение.
В
последнее время широкое распространение получила группа бесконтактных
нефелометров - приборов, в которых
отсутствует прямой контакт окон излучателей и фотоприемников с исследуемой
жидкой средой. Такие нефелометры имеют по сравнению с контактными преимущество
в том, что они не подвержены влиянию паразитных отложений на окнах излучателей
и фотоприемников, а следовательно, могут значительно дольше работать на
промышленных объектах без обслуживания.
Важной качественной
характеристикой любого средства измерения является его метрологическая
исправность в ходе эксплуатации, которая обеспечивается метрологическим
самоконтролем датчика, применяемого в измерительной системе. Адаптивный датчик
с функцией метрологического самоконтроля называется интеллектуальным [2], как
правило, он имеет цифровой выход и может обеспечивать передачу информации о
метрологической исправности через интерфейс. Самоконтроль датчика опирается на дополнительные данные,
получаемые за счет структурной,
временной или информационной избыточности, что предполагает использование
дополнительных элементов, операций или зависимостей.
Шкалы анализаторов в зависимости
от определения состава и свойств
анализируемой жидкости следует градуировать в единицах мутности или оптической
плотности, по коэффициенту пропускания (для турбидиметрических анализаторов),
или по коэффициенту яркости источника рассеяния (для нефелометрических
анализаторов). [3] Согласно стандарту ISO 7027
"Water quality - Determination of Turbidity" мутность определяют
нефелометрическим методом [4]. Градуировка производится путем сравнения
проб исследуемой жидкости с первичным стандартным образцом. В настоящее время
во всем мире в качестве первичного стандартного образца мутности используют
суспензию формазина – органического соединения (C2H4N2),
получаемого непосредственно перед градуировкой смешиванием двух компонентов –
гексаметилентетрамина и
гидразинсульфата по специальной методике, изложенной в стандарте ISO 7027.
Получаемая суспензия достаточно устойчива и пригодна для целей калибровки в течение
4 недель. Согласно стандарту ISO 7027,
единицей измерения мутности
является FNU (Formazine
Nephelometric Unit). Стандартная методика описывает приготовление суспензии с
мутностью 4000 FNU. Для частой периодической калибровки нефелометров могут
использоваться вторичные стандартные образцы мутности, которые могут
изготавливаться потребителем (это могут быть, например бруски матового стекла)
и должны сличаться с первичным образцом.
При
турбидиметрических измерениях используют единицу FTU (Formazine Turbidity
Unit). Последнюю единицу в некоторых русскоязычных технических источниках
называют также ЕМФ (Единица Мутности по Формазину). В количественном отношении
все перечисленные единицы совпадают: 1 ЕМФ = 1 FTU = 1 NTU = 1 FNU.
Разница заключается только в методиках определения единиц, которые описаны в
соответствующих нормативных документах.
Отличительной особенностью
интеллектуального бесконтактного нефелометра является встроенная функция метрологического
самоконтроля датчиков, встраиваемых в оборудование для обеспечения контроля
технологических процессов, что снижает вероятность получения недостоверной
измерительной информации в течение межкалибровочного интервала, т.е. снижения
риска возникновения необнаруженного метрологического отказа и обусловленных
этим отказом последствий.
Список литературы:
1. Фетисов В.С.
Фотометрические полевые средства измерений концентрации жидких
дисперсных систем. – Уфа: УГАТУ,
2005. – 233 с.
2. ГОСТ Р 8.673-2009 "Датчики
интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и
определения"
3. ГОСТ 29024-91 "Анализаторы жидкости
турбидиметрические и нефелометрические. Общие технические требования и методы
испытаний"
4. ISO 7027
"Water quality - Determination of turbidity", Edition 3. –
1999. – 10 p. // [https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:7027] (дата
обращения 17.10.2013).