Разработкаустройств для оперативного контроля содержания продуктов сгорания топлива ватмосферном воздухе
Одним извредных последствий производственной деятельности человека является загрязнениеатмосферного воздуха. В Астрахани, по данным экологов, оно вызвано, в основном,выбросами промышленных предприятий, выхлопными газами автотранспорта и другимифакторами. В частности, мощным источником загрязнения городской воздушной средыявляется автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело крезкому ухудшению санитарных условий проживания во всех городах России, в томчисле и в городе Астрахани.
Приповышенных концентрациях оксида углерода (CO и CO2) и других продуктов сгорания топлива, уменьшается приток кислорода к тканям и к сердцу, повышаетсяколичество сахара в крови.
Загрязнениеатмосферного воздуха в Астрахани привело к постоянному росту аллергических иастматических заболеваний и других заболеваний дыхательных путей у детей ивысокой смертности среди пожилых людей в периоды летнего смога.
Уменьшитьсодержание примесей на оживлённыхавтомагистралях города в часы пик возможно при использовании двигателейгибридного типа, при правильной регулировке двигателей внутреннего сгорания,качественном топливе, а также за счёт рациональной организации потоковавтомобилей в городе. В связи с этим исследование содержания продуктов сгораниятоплива в составе атмосферного воздуха и разработка устройств для ихоперативного контроля представляется весьма актуальным.
Дляполучения данных о содержании продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухенами проведены исследования атмосферного воздуха в городе Астрахани.Исследование состава воздуха проводилось путём отбора проб в ряде точек вместах наибольшего скопления автотранспорта как в часы пик, так и вотносительно «спокойное» время (содержание оксида углерода определялось хроматографическимметодом). В таблице 1 приведены результаты определения содержания СО в воздухев различное время суток.
Таблица 1. СодержаниеCO ватмосферном воздухе: пункт 1 – на пересечении ул. Ленина и ул. Адмиралтейской;пункт 2 – на пересечении ул. Н. Островского и ул. Звёздной.Время отбора проб, ч
Содержание СО в пункте 1, мг/м3
Содержание СО в пункте 2, мг/м3 8:00 1,73 2,76 13:00 2,65 3,6 18:00 5,14 4,81
Порезультатам исследования получена зависимость содержания СО в атмосферномвоздухе от времени суток в различных точках города Астрахани.
Содержание угарногогаза (СО) в атмосферном воздухе уже к 14 часам дня достигает ПДК, а к 18 часамвечера повышает ПДК в 2 раза.
Анализ ИКспектров поглощения оксида углерода (рис. 2, а) показывает, что имеютсядве близко расположенные полосы поглощения, контуры которых могут быть описаныкривыми Лоренца с применением метода наименьших квадратов (рис. 2, б).
/>/>
Параметрыэтих кривых используются в математической модели устройства для оперативногоконтроля содержания оксида углерода в воздухе при расчете его оптимальныхпараметров.
В основе работы разрабатываемого устройства (рис. 3) лежитиспользование методики оптимального проектирования элементов оптико-электроннойсистемы, основанной на применении информационных критериев качестваизмерительных устройств (информационная пропускная способность канала,отношение сигнал-шум)./> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
СПБ
ДУ
ЛУС
АЦП
БИ
/>/>/>/>
Рис. 3. Структурная схема устройства для оперативного содержанияоксида углерода в воздухе:
СПБ – светоприемный блок;
ДУ – дифференциальный усилитель;
ЛУС – линейный усилитель сигнала;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
БИ – блок индикации.
Один из возможных вариантов механических узлов устройства показанна рис. 4.
/>
Рис. 4. Механическая модель устройства:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – поршень
На рис. 5 представлен макет лабораторной установки, в которойреализована принципиальная электронная схема устройства.
/>
Рис. 5. Макет экспериментальной установки
Конечным результатом данного проекта является создание наборагазоанализаторов различного назначения (наладка автомобильных двигателей напредприятиях автосервиса и автомобилестроительных компаниях, обслуживаниеподразделений ГИБДД, датчики превышения ПДК индивидуального использования) для оперативногоконтроля содержания в атмосферном воздухе таких газов, как СО, СО2 и др.
Литература:
1. Лихтер А.М. Оптимальноепроектирование оптико-электронных систем: Монография. Астрахань: Издательскийдом «Астраханский университет», 2004, 241 с.
2. Лихтер А.М.,Смирнов В.В. Физические основы оптико-электронных измерений. Учебноепособие. Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2005, 288 с.