Научная статья на тему 'ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ'

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
16
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЭРОЗОЛЬНАЯ ЧАСТИЦА / МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АЭРОЗОЛЬНЫЙ СПЕКТРОМЕТР / ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Асатрян Рубен Симонович, Хачатрян Норайр Рубенович, Караян Гамлет Суренович

Представлено описание разработанного нами автоматического многоканального аэрозольного спектрометра “Масник-А”. Система “Масник-А” представляет собой оптико-электронное автоматическое устройство для измерений концентраций и распределения по размерам жидких и твердых аэрозольных частиц естесственного и искусственного происхождения в лабораторных и полевых условиях. Аэрозольный спектрометр “Масник-А’ обеспечивает измерения размеров аэрозольных частиц в области от 0.5 до 40мкм (по радиусу), верхный предел измерений можно расширять до 100мкм. Он имеет 18 каналов амплитудного анализатора (т.е. градации по размерам) с емкостью памяти на один канал не менее 9 105 част. Предельная величина измеряемых концентраций (содержящих в 1 см3 окружающей среды) не менее 2 104 частиц. Аппаратура имеет возможность получения команд управления от внешнего персонального компьютера (РС), а также вводения результатов измерений для дальнейшей автоматической обработки согласно специально разработанным программам.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Асатрян Рубен Симонович, Хачатрян Норайр Рубенович, Караян Гамлет Суренович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OPTICAL-ELECTRONIC AUTOMATIC SYSTEM FOR AEROSOL PARTICLES MEASUREMENT IN ATMOSPHERE

The description of the developed by us automatic Multichannel Aerosol Spectrometer “Masnik-A” are presented. “Masnik-A” system represents the optical/electronic automatic device for measuring of the concentrations and distributions of the sizes of liquid and solid aerosol particles of natural and artificial origin in laboratory and field conditions. Aerosol Spectrometer “Masnik-A” provides a range of measurement of the sizes of aerosol particles from 0.5 up to 40  m (on a radius). It has 18 channels of the analyzer (graduations by the sizes) with a memory on the channel no less then 9.105 particles. The limiting value of measuring concentrations (containing in 1 cm3 of the aerosol environment) makes no less 2.104 particles. The instrument has possibility of obtaining the command of handle from external personal computer (PC), and also input of the results of measurements for further automatic processing by a specially developed program.

Текст научной работы на тему «ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ»

новлено, что для новой машины с четырьмя вертикальными и одной горизонтальной пилами при добыче туфа размерами 390x240x188 мм прочностью 25...40 МПа фактическая производительность новой машины составляет 2,2.3 м3 /час, что в среднем в 1,2.1,8 раза выше произ-

водительности машины СМР-026/1. Большая производительность обеспечивается за счет увеличения скорости подач, повышения процента выхода годной продукции и степени использования машины во времени, а также сокращения времени на вспомогательные операции [5, с.303].

Регулирующий блок

______ЗЕ______

О

Трехосный гироскоп

Трехосный гироскоп

Блок предопределяющий позицию машины

Электронный блок управления

Блок корректировки координат

Блок обеспечивающий программного движения машины

Рис. 2. Упрощенная блок-схема управления машины.

Литература

1. Асатрян Д., Мкртчян Н., Мсрян Ф., Арутюнян С. // Машина для добычи камня. Патент РА # 2841 А.

2. Асатрян Д., Арутюнян С., Мкртчян Н., Мсрян Ф. // Способ добычи камня. Патент РА # 2861 А.

3. Grewal M.S., Andrews A.P. Kalman filtering: Theory and practice. Wiley- Interscience.-2001.- p. 325.

4. Картавый Н.Г., Сычев Ю.И. и др. Оборудование для производства облицо вочных материалов из природного камня.-М.-Маш.-е.-1988.- с.240.

5. Асатрян Д., Арутюнян С., Мкртчян Н., Мсрян Ф. Колесная машина и технология добычи стенового камня правильной формы. Вестник ИАА.- т. 11.-#2.-с.298-304.

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ

Асатрян Рубен Симонович

Доктор технических наук, Ведущий научный сотрудник, Национальный институт метрологии

Республики Армения, г. Ереван Хачатрян Норайр Рубенович

Доктор технических наук, Начальник службы, Национальный институт метрологии Республики

Армения, г. Ереван Караян Гамлет Суренович

Доктор физико-математических наук, Проф. Факультета физики, Ереванского Гос. Университета,

г. Ереван

OPTICAL-ELECTRONIC AUTOMATIC SYSTEM FOR AEROSOL PARTICLES MEASUREMENT IN ATMOSPHERE Asatryan Ruben, Doctor of technical siences, leading scientist of Armenian institute of metrology, Yerevan Khachatryan Norayr, Doctor of technical siences, head of scientific department of Armenian institute of Karayan Hamlet, Doctor of phys. Math. Sciences, prof. of department of Physics, Yerevan State University, Yerevan АННОТАЦИЯ

Представлено описание разработанного нами автоматического многоканального аэрозольного спектрометра "Масник-А". Система "Масник-А" представляет собой оптико-электронное автоматическое устройство

для измерений концентраций и распределения по размерам жидких и твердых аэрозольных частиц естественного и искусственного происхождения в лабораторных и полевых условиях. Аэрозольный спектрометр "Масник-А' обеспечивает измерения размеров аэрозольных частиц в области от 0.5 до 40мкм (по радиусу), верхный предел измерений можно расширять до 100мкм. Он имеет 18 каналов амплитудного анализатора (т.е. градации по размерам) с емкостью памяти на один канал не менее 9105 част. Предельная величина измеряемых концентраций (содержящих в 1 см3 окружающей среды) не менее 2 104 частиц.

Аппаратура имеет возможность получения команд управления от внешнего персонального компьютера (РС), а также вводения результатов измерений для дальнейшей автоматической обработки согласно специально разработанным программам.

ABSTRACT

The description of the developed by us automatic Multichannel Aerosol Spectrometer "Masnik-A" are presented. "Masnik-A" system represents the optical/electronic automatic device for measuring of the concentrations and distributions of the sizes of liquid and solid aerosol particles of natural and artificial origin in laboratory and field conditions. Aerosol Spectrometer "Masnik-A" provides a range of measurement of the sizes of aerosol particles from 0.5 up to 40 ¡m (on a radius). It has 18 channels of the analyzer (graduations by the sizes) with a memory on the channel no less then 9.105 particles. The limiting value of measuring concentrations (containing in 1 cm3 of the aerosol environment) makes no less 2.104 particles. The instrument has possibility of obtaining the command of handle from external personal computer (PC), and also input of the results of measurements for further automatic processing by a specially developed program.

Ключевые слова: аэрозольная частица, многоканальный аэрозольный спектрометр, оптико-электронный блок, дистанционная эксплуатация аппаратуры.

Keywords: aerosol particle, multichannel aerosol spectrometer, optical/ electronic unit, distant exploiting of instrument.

1 Introduction

In the sphere ecological researches of atmosphere takes an important place the study of the structural and physical features of the particles of liquid and solid aerosol formations. As they represent danger to normal habitability of man and other biological objects.

The present report is devoted to the representation of working out method, developed by us, and instrumentation of monitoring of an atmospheric aerosol, under a title "Mas-nik-A". A multichannel aerosol spectrometer "Masnik-A" represent the optical-electronic automatic device for measuring the concentration and distribution of the sizes of liquid and solid aerosol particles of natural and artificial origin in laboratory and field conditions [1,p.166].

2 Short description of equipment

The "Masnik-A" system provides a range of measurement of the sizes of aerosol particles from 0.5 up to 40 |im

(on a radius). It has 18 channels of the analyzer (graduation by the sizes) with a memory on the channel no less than 9.105 particles. The limiting value of measuring concentrations (containing in 1 cm3 of the aerosol environment) makes no less 2.104 particles. The instrument has possibility of obtaining the command of handle from external personal computer (PC), and also input of the results of measurements for further automatic processing by a specially developed program.

Structurally the spectrometer "Masnik-A" consists of two units: the optical-electronic unit (OEU), both unit of counting and handling (UCH) with PC, joint among themselves by a cable. OEU is installed immediately in the atmosphere (or in volume) where it is necessary to carry out researches of aerosol particles, and UCH with a computer can be placed in a premise, or in the auto-laboratory, length of cables between them can be up to 25 m. The optical scheme of the OEU is shown on the Fig. 1.

I Optical system of Lighting

Field Diaphragm

Connoting volume

1-Lamp Lighting

2-Sphercal Mirror 3,7-Condencors 4,5-Projectional Objectives

6-Plan Mirror

7-Photosensors Area

Figure 1: Optical scheme of OEU aerosol spectrometer "Masnik-A'

The principle of the instrument is based on measurement of an emission power, scattered on aerosol particles. At the moment of passing each aerosol particle through countable volume of the instrument at the exit of the photo-detector (PEM-79), there appear are impulse electrical signals, the amplitude of which bears information about the sizes of particles [2, p.263].

The optical-electronic Unit consists of three main knots: Knot of Lighting with optics, the knot of the photo-detector with optics and the knot of aspiration, where the measured aerosol environment is soaked up. The main unit of the equipment ensuring reception of the initial information about the dispersion of aerosol particles is Optical Electronic Unit. The OEU consists of system aspiration, optical systems, power unit and preliminary processing of the information.

The optical systems of lighting and the Photo-detector (see Fig. 1) are intended for optical formation of the counting volumetric space with discrete change of its sizes, that is achieved by replacement field diaphragms, which are put on flat stuck together surfaces condensers.

The optical system of photo-detector is identical to system of the lighting, except that in which absence mirror, and on the location of a body of heat of a light source is located the adopted area of the photo-detector, in quality the photo-electronic multiplier (PEM-79) is used. The optical system of the lighting provides carry of the image of heat of a lump to area of counting volume which is taking place on an axis in taking of the aspiration system. From the aspiration system the jet of aerosol particles is directed to a bunch of the light beams. As a result of it, the aerosol particles getting in the most concentrated area of a light flow, scattered light, which part is going to the objective of the photo-detector system, through its field diaphragms. The field diaphragms of the lighting and the photo-detector systems allow to allocate area of counting volume, within the limits of which there is an analysis of the sizes of aerosol particles and calculation of their quantities. The functional electrical scheme of the aerosol spectrometer is shown on Fig. 2.

Operative memory device

i k

Pow UJ of P er it AM

Lamp quarts hallogen

Preliminy amplifier ofPAM

Figure 2: Functional electrical block-scheme of aerosol spectrometer "Masnik A".

Figure 3: OEU (a) and UCH (b) aerosol spectrometer "Masnik-A".

The pulse electrical analogous signals, from the photo-detector output amplify and transforms in a five-digit digital code and act to the block of processing of the information, which makes the peak analysis of pulses on 18 channels and registration them in view of the given restriction for discrimination on duration. The microprocessor makes initialization in all functional units of the spectrometer and processing of acting information. The results of measurements of the microprocessor are deduced on indication, and also, at the request of the operator, through the appropriate devices of interface are deduced on a seal and PC. The appearances of the OEU (a) and UCH (b) are shown on a Fig. 3.

Before natural measurements in atmosphere the optical graduation of a spectrometer "Masnik-A" on standard particles of polistirol latex is carry out [3, p.18]. The graduation characteristics (i.e. dependence of output signal amplitude from a size of aerosol particle) are introduced in the permanent memory of the system for the further using in automatic processing of the measuring results.

3 Conclusion

The typical Characteristic feature of the developed by us aerosol Spectrometer is the using of complect changing field diaphragms, limiting the geometrical sizes of the instruments working volume in dependence from measuring counting concentrations of aerosol particles, as also contructions

making of instrument is in two units OEU and UCH, that is provide the distant exploiting of instrument and safety of serving personal.

On the developed by us Aerosol Spectrometer received Patent AM, No 1807 A2, 15.06.2006.

References

1. Asatryan R.S., Asatryan S.R., Vardumyan L.A., Ge-vorkyan H.G., Karayan Kh.H., Misakyan M.N., Hovhan-nisyan H.V., Sidorenko V.I., Multichannel Aerosol Spectrometer, Instruments and Experimental technics, No 4, pp.166-167, 2004 (in Russian).

2. Asatryan R.S., Asatryan S.R., Gevorkyan H.G., Karayan Kh.H., Misakyan M.N., Hovhannisyan H.V., Sidorenko V.I., Optical/ Electronic System Measuring Solid and Liquid Aerosol Concentrations in Atmosphere, European Aerosol Conf.-2004, September 6-10, 2004, Budapest, Hungary, Abstracts of the European Aerosol Conf.-2004, Published in association with the Journal of Aerosol Science, Vol. 1, pp. 263-264, 2004.

3. Asatryan R.S., Optical/Electronic Methods of Radioa-tion Fields Analysis, Candidates Deg. Theses, Yerevan State University, pp. 18, 2000 (in Russian).

О ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЯХ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ИНДУКЦИОННОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТОКА

Багдасарян Маринка Каджиковна

Доктор техн. Наук, профессор, Национальный политехнический университет Армении, г. Ереван

THE PERMISSIBLE DEVIATIONS OF THE OUTPUT SIGNAL OF THE INDUCTION CUURENT TRANSFORMER Marinka Baghdasaryan, Dr. Sci. Prof., of National Politechnic University of Armenia, Yerevan

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены вопросы изменения выходного сигнала индукционного преобразователя, связанного с отклонением величины технологического зазора и местоположения проводника с измеряемым током в окне магнитопро-вода от центрального положения. Исследование проводилось для конструкции преобразователей с обмоткой, расположенной в нижней и в обеих частях магнитопровода. Установлено, что наиболее подходящей, с точки зрения получения малой погрешности, является конструкция, в которой обмотка распределена в обеих частях магнито-провода.

Ключевые слова: магнитопровод, сигнал, преобразователь, технологический зазор, конструкция.

ABSTRACT

Issuses on the change in the output signal of the induction transformer realeted to the deviation of the technological gap size and the location of the conductor with the measured current in the magnetic circuit window from the central location are considered. The investigation is carried out for constructing transformers with a winding located in the lower, and in both parts of the magnetic circuit. It is determined that from the standpoint of obtaining a small error, the most suitable is the structure in wich the winding is distributed in both parts of the magnetic circuit.

Keywords: magnetic circuit, signal, transformer, technological gap, structure.

Введение. При исследовании магнитной цепи индукционного преобразователя тока было выявлено, что кроме потока рассеяния, на ее выходную реакцию воздействуют положения проводника с током в окне магнитопровода и величины технологического зазора в стыке магнитопровода [1-3]. Проведен анализ изменения выходного сигнала преобразователя тока, в результате которого дана оценка особенностей использования и пригодности разной конструкции преобразователя. Такой анализ

можно осуществить с помощью теории чувствительности, которая позволяет оценить значения и скорость изменения выходного сигнала. [4,5]. Учитывая, что в настоящее время наибольшее распространение получили конструкции индукционных преобразователей с обмоткой, расположенной в нижней (рис.1) или в обеих (рис.2) частях магнитопровода, в работе будут рассмотреныименно эти конструкции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.