Содержание к диссертации
Введение
Обзор современных акустических средств контроля газов
1.1. Физические явления, используемые в акустических средствах контроля газов
1.2. Акустические анализаторе газов . 12
1.3. Акустические детекторы для газовой хроматографии 19
1.4. Постановка задачи исследования 26
Исследование возможности волноводного акустического детектирования газов и паров
2.1 Физические предпосылки волноводного акустического детектирования газов
2.2. Экспериментальные исследования процессов формирования сигналов измерительной информации при волноводном детектировании газов и паров
2.3. Сигналы измерительной информации при волноводном детектировании газов и возможные схемы газовых детекторов
Теоретические основы работы волноводных акустических детекторов газов и паров .
3.1. Математическая модель ' статической характеристики волноводного акустического флюидного детектора газов и паров
3.2. Математическая модель статической характеристики волноводного акустического компьютерного детектора газов и паров
3.3. Математические модели динамических характеристик волноводных акустических детекторов газов и паров
Экспериментальные исследования волноводных акустических детекторов газов и паров
4.1. Конструкции волноводных акустических детекторов 92
4.2. Экспериментальная проверка математической модели статической характеристики волноводного акустического флюидного детектора
4.3. Экспериментальная проверка математической модели статической характеристики волноводного акустического компьютерного детектора
4.4. Экспериментальная проверка математических моделей динамических характеристик волноводных акустических детекторов
4.5. Экспериментальное определение погрешности волноводных акустических детекторов
4.6. Экспериментальное определение порога чувствительности, уровень флуктуационных шумов и дрейфа нулевого сигнала волноводных акустических детекторов
Применения волноводных акустических детекторов газов и паров
5.1. Применение волноводных акустических детекторов в количественном газохроматографическом анализе
5.2. Применение волноводных акустических детекторов в качественном газохроматографическом анализе
5.3. Применение волноводных акустических детекторов в эвапорографическом анализе нефтепродуктов
5.4. Применение волноводных акустических детекторов в измерении технологических параметров
Основные результаты работы 149
Список использованных источников 152
- Акустические анализаторе газов
- Экспериментальные исследования процессов формирования сигналов измерительной информации при волноводном детектировании газов и паров
- Математическая модель статической характеристики волноводного акустического компьютерного детектора газов и паров
- Экспериментальная проверка математической модели статической характеристики волноводного акустического флюидного детектора
Введение к работе
Общей тенденцией развития ведущих отраслей промышленности развитых стран мира является внедрение новых технических процессов, комбинированных и мощных технологических установок, а также использование автоматизированного управления, реализуемого на базе современных цифровых технологий получения и переработки измерительной информации. При этом характерной чертой совершенствования технологических процессов является ориентация на производство продукции повышенного качества.
Известно, что в таких отраслях промышленности, как нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая и другие решающее значение имеет контроль качества сырья, промежуточных и конечных продуктов, который осуществляется путем анализа состава и физико-химических свойств жидких и газообразных сред технологических потоков.
В настоящее время наиболее универсальным методом анализа состава и определения физико-химических свойств жидких и газообразных сред является газовая хроматография, которая широко используется в заводских лабораториях и на технологических потоках названых отраслей промышленности.
Технические характеристики газовых хроматографов во многом определяются свойствами используемых в их составе газовых детекторов, так как от характеристики детектора зависит чувствительность, селективность и воспроизводимость анализа, процедуры получения количественной информации и градуировки. При этом к детекторам газов, которые можно рассматривать как измерительные преобразователи концентрации широкого назначения, в газовой хроматографии предъявляются наиболее жесткие требования по чувствительности и быстродействию. Поэтому установленная возможность применения того или иного детектора в газовой хроматографии, как правило, определяет возможность его успешного использования в составе других средств аналитической техники и в системах контроля природной среды. При эксплуатации лабораторных и промышленных газовых хроматографов существенным и являются процедуры получения количественной хроматографической информации и градуировки анализатора, т.к. этими процедурами определяются трудоемкость анализа и точность полученных результатов. Радикальным решением задачи градуировки хроматографических анализаторов и интерпретации измерительной информации является использование газовых детекторов, сигнал которых зависит от какого-либо физико-химического свойства детектируемых веществ. Наиболее удобным при этом является зависимость сигнала от молекулярной массы (плотности паров) этих веществ, т.к. в этом случае результаты анализа могут представляться в массовых концентрациях, что является универсальным как для газовой, так и для жидкой анализируемой на хроматографе многокомпонентной среды. Такие зависимости характерны для сигналов аэростатических и эффузионных газовых детекторов, однако чувствительность этих детекторов при использовании в качестве газа-носителя гелия очень мала. Высокую чувствительность и зависимость сигнала от молекулярной массы при работе на гелии имеют акустические детекторы газов. Однако конструкции всех известных акустических газохроматографических детекторов таковы, что предполагают их размещение в термостате для исключения в камере детектора конденсации паров разделяемых жидких веществ. Это ограничивает рабочую температуру, при которой детектор сохраняет свою работоспособность. В то же время на сегодня известны акустические средства контроля различных технологических процессов и газоанализаторы, органической частью которых являются волноводы. При этом волноводы могут располагаться, например, в зонах с высокой температурой (это используется в датчиках температуры и газоанализаторах), а основные элементы акустических средств измерений могут располагаться в зоне с нормальной или комнатной температурой. Такая конструкция, например акустического газоанализатора, позволяет в определенной степени снять ограничения на рабочую температуру волновода, а следовательно, и всего средства измерений, тем более, что максимальная рабочая температура термостата газовых хроматографов не превышает 350-450 °С. Однако известные акустические газоанализаторы имеют большой объем рабочих камер и не могут быть использованы в качестве детектора в газовой хроматографии. Первые вол но водные детекторы для газовой хроматографии были созданы в конце 80-х годов в Азербайджанском институте нефти и химии (г. Баку). Этот детектор был назван акустотермическим, так как в качестве приемника акустических колебаний в нем был использован терморезистор, который вместе с источником этих колебаний располагался вне термостата хроматографа. В последнем размещалась только рабочая часть волновода. Было установлено, что сигнал такого детектора зависит в основном от молекулярной массы детектируемых веществ. Эти разработки продемонстрировали перспективность использования в газовой хроматографии волноводного акустического, контроля газов. Однако при этом не было выполнено исследование механизма работы этого перспективного детектора, способного работать при самых высоких для газовой хроматографии температурах и использовать в качестве газа-носителя азот, воздух, гелий и другие газы.
Все сказанное выше определяет целесообразность проведения исследований и разработок, направленных на совершенствование волноводных акустических средств контроля газов, способных работать в качестве детекторов в составе газовых хроматографов и в других устройствах аналитической техники.
Работа выполнялась в рамках следующих проектов:
"Разработка компьютерного хроматоидентификатора для научно-технических и образовательных услуг" № г.р. 0.01.2.00108519 по научно 7 технической программе " Научные исследования вышей школы по приоритетным направлениям науки и техники" 2000-2002 г.;
«Разработка компьютерного эвапорографического анализатора фракционного состава многокомпонентных жидких сред" по научно-технической программе "Научные исследование высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" 2003г.
Цель работы. Создание теоретических основ волноводного акустического детектирования газов и паров, разработка волноводных акустических детекторов, а также решение актуальной задачи автоматизации газохроматографического анализа.
Научная новизна. Обоснована теоретически и проверена экспериментально возможность волноводного акустического детектирования газов и паров жидкостей.
Выполнен комплекс экспериментальных исследований акустических течений в трубчатых волноводах малого (1-3 мм) диаметра при условии существовании в волноводе стоячей волны, установлено наличие циркуляционных течений газа по длине волновода и найдена экспериментальная зависимость средней скорости акустического течения вблизи источника акустических колебаний от подводимой к нему электрической мощности и скорости звука в газе, заполняющем волновод, а также установлено, что в качестве информативных . параметров при волноводном акустическом детектировании газов и паров могут служить звуковое и статическое давление в волноводе, скорость акустического течения, а также частота и амплитуда звуковых колебаний.
Доказано, что сигнал волноводного акустического детектора с терморезистивным преобразовательным элементом формируется за счет изменений средней скорости акустического течения, и этот детектор предложено называть волноводным акустическим флюидным детектором.
Создана математическая модель статической характеристики волноводного акустического флюидного детектора на основе упомянутой эмпирической зависимости для средней скорости акустического течения и уравнения тепло- и массообмена терморезистивного преобразовательного элемента, расположенного в измерительной части волновода в потоке газа постоянного состава.
Предложен принцип построения акустических газоаналитических устройств, в соответствии с которым источник и приемник акустических колебаний названных устройств подключаются, соответственно, к аналоговому выходу и микрофонному входу звуковой платы системного блока компьютера, а для реализации различных алгоритмов измерений акустических сигналов используются компьютерные программы, и создан на базе этого принципа акустический детектор газов и паров, названный волноводным акустическим компьютерным детектором. Создана математическая модель статической характеристики волноводного акустического компьютерного детектора газов и паров, работающего в резонансном режиме, на основе уравнения, описывающего условия возникновения стоячей акустической волны в трубчатом акустическом волноводе, в противоположных торцах которого размещены источник и приемник акустических колебаний.
Разработана методика экспериментальных исследований и созданы технические средства, обеспечивающие получение измерительной информации о скорости и направлении акустических течений в трубчатых волноводах малого диаметра (1-Змм), а также о распределении звукового и статического давления по длине трубчатого волновода при условиях его работы в составе акустических волноводных детекторов. Найдены схемные и конструкционные решения, обеспечивающие возможность применения акустических волноводных детекторов в газовой хроматографии и в эвапорографических анализаторах фракционного состава светлых нефтепродуктов. Результаты разработки защищены пятью патентам на изобретения. Практическая значимость работы. Использование волноводных акустических детекторов расширяет круг задач аналитического контроля, решаемых газовой хроматографией, так как обеспечивает возможность проведения анализа при температурах 300-350 °С, и позволяет значительно упростить количественный газохроматографический анализ и уменьшить его стоимость, так как исключает необходимость предварительной идентификации компонентов и градуировки хроматографа, а также позволяет увеличить точность измерения . и обеспечивает представление измерительной информации непосредственно в массовых концентрациях.
Радиоионизационный дифференциальный микрорасходомер газов, созданный при проведении исследований, может быть использован как простой и эффективный инструмент в широко провидимых в настоящее время в нелинейной акустике исследованиях акустических течений газов.
Разработан принцип построения акустических детекторов газов и паров, который может послужить основной для создания акустических датчиков технологических параметров и акустических средств аналитического контроля жидкостей, полимеров и твердых веществ.
Акустические анализаторе газов
Известные в настоящее время акустические анализаторы газов могут быть подразделены на скоростные и импедансные [3], однако для анализа газов находят применение в основном скоростные анализаторы газов. В свою очередь скоростные акустические анализаторы газов можно разделить на время-импульсные, частотные, фазовые . интерферометрические и резонансные.
Время-импульсный анализатор (см. рис. 1.1) основан на зависимости времени распространения акустических колебании (ультразвуковые) [1] в контролируемой среде от ее плотности. С помощью электрического импульса генератора 1 формируется ультразвуковой импульс пьезоэлектрическим излучателем 2 (см. рис. 1.1), который распространяется в камере 3, промываемой анализируемым газом, воспринимается пьезоэлектрическим приемником 4 и преобразуется в электрические импульсы., Сигнал приемника 4 усиливается электронным усилителем 5, измеритель интервала время 6 измеряет интервал между поступлением электрического импульса от генератора 1 и усилителя 5. Этот измеряемый интервал зависит от плотности анализируемого газа.
В скоростном-частотном акустическом анализаторе (рис. 1.2.) определяется величина обратная времени распространения акустических колебаний [-1], т.е. частота/в акустической замкнутой системе, состоящей из ультразвукового излучателя 1, камеры 2, через которую протекает, анализируемый газ, приемника колебаний 3, электронного усилителя 4, детектора 5, каскада запуска 6, блокинг генератора 7, усилителя мощности 8. Изменение частоты А/ пропорционально изменению плотности среды относительно некоторого начального значения, определяется в измерительном блоке 9 по разности частоты/ и частоты /о, создаваемой источником опорных импульсов.
Измерительная трубка 2 помещена в водяную рубашку 3. Через рубашку и нагреватель 7 циркулирует вода со строго определенной температурой, перемещаемая насосом 10. Чтобы устранить влияние скорости газовых потоков на результат измерения, анализируемая газовая смесь подается в центр трубки 2. Пьезоэлектрический излучатель 1 генерирует звуковые волны, которые принимаются кристаллическим приемником 4, расположенным у противоположного конца трубки 2.
Результат этого сравнения подается в усилитель 8 для выработки, сигнала, регистрируемого вторичным прибором 9, который связан с плотностью анализируемого газа. Порог чувствительности по кислороду составляет 0,005%, а по водороду — 0,0006 %.
Интерферометрический газоанализатор [1], сигнал которого зависит от плотности анализируемого газа, основан на измерении длины волны УЗ-колебаний по акустическому резонансу столба среды заданной высоты, когда в нем укладывается целое число полуволн. Индикацию резонанса осуществляют по реакции генератора возбуждающего напряжения, поступающего на излучатель волны, или по напряжению принятого сигнала. Резонанс достигается путем изменения высоты столба или частоты УЗ-колебаний. Второй из этих способов лучше, так как сравнительно просто обеспечивается выдача информации в дискретной форме.
Резонансный акустический газоанализатор [1] характеризуется тем, что в слое среды между двумя плоскопараллельными поверхностями, одна из которых граничит с излучателем, связанным с широкополосным электрическим генератором, другая является отражателем, создается стоячая волна. Частота последней зависит от расстояния между указанными поверхностями и от плотности среды. При постоянстве расстояния плотность измеряют путем регистрации частоты самовозбуждения слоя среды.
Процесс измерения плотности сводится к измерению двух частот при помощи устройства, показанного на рис. 1,4. При подаче питающего напряжения от источника питания 1 на электромагнит 9 мембраны 3 и 8 притягиваются к полюсам электромагнита. В момент притяжения мембраны 3 происходит резкое изменение объема акустического резонатора 2, и в нем возбуждаются затухающие колебания давления газа, происходящие на собственной частоте резонатора fa. Эти колебания преобразуются датчиком переменного давления 4 в электрическое напряжение, изменяющееся с той же частотой, и поступают на вход частотомера 5. Таким образом, происходит измерение частоты /а.
Экспериментальные исследования процессов формирования сигналов измерительной информации при волноводном детектировании газов и паров
Как следует из 2.1 для исследования физических явлений, возникающих в волноводе акустического детектора, необходимо обеспечить возможность измерения таких параметров, как скорость движения газа, звуковое давление и статическое давление в волноводе, а также возможность определения направления движения газа. Кроме этого . для выявления механизма формирования сигнала волновод ного детектора с . терморезистивным преобразовательным элементом целесообразно иметь возможность измерения сопротивления термистора, размещенного в волноводе. Как показано в работе [5], оптимальный диаметр трубки волновода составляет 2-3 мм. Расположение какого-либо анемометра в трубке такого диаметра затруднительно, поэтому при разработке экспериментальной установки было признано целесообразным выполнить процесс исследования в волноводах внутренним диаметром II мм, где можно разместить анемометр, а с целью сохранения единообразия измерение всех названных выше параметров также целесообразно проводить в трубке с внутренним диаметром 11 мм.
Для обеспечения возможности перемещения трубок 8, 9, 10 и 14 в резиновых пробках на трубки предварительно наносилась силиконовая смазка. Трубки 1, 2, 3 были снабжены штуцерами 17 для подачи вспомогательного газа, а для подачи газа-носителя от стабилизатора давления использовались переменные дроссели 18-20, подключенные к колонкам 21, 22, 23, выходы которых подключались к трубкам 14, а для подачи анализируемого газа были использованы дозирующие устройства 24 26, которые обеспечивали возможность ввода постоянных по объему проб газов. Эти устройства также допускали ввод газа шприцом. Для измерения сигнала радиоионизационного дифференциального анемометра использовался электрометрический усилитель 27 типа ИМТ-05 и автоматический электронный потенциометр 28 типа КСП-4. Для измерений звукового давления использовался электретный микрофон (типа WM-62) и персональный компьютер 30, снабженный звуковой платой, а для измерения сигнала статического давления использовался специально разработанный индуктивный мембранный манометр 31 (с диапазоном измерений 0-20 Па) и электронный потенциометр 32 типа КСП-4. Для измерений сопротивления терморези стивного преобразовательного элемента 13 использовался электрический неуравновешенный мост 33 и автоматический потенциометр 34 типа КСП-4.
Так как длина волновода составляла 400 мм, а опыты проводились при заполнении волновода воздухом, упомянутые частоты были равны 400, 800, 1200, 1600 Гц. Акустические колебания создавались с помощью электромагнитного источника 5. Причем от генератора звуковых колебаний к источнику "5 подводилась электрическая мощность 0,35 ВА. Значение и направление воздушного потока, возникающего под действием звука, приведены на рис 2.7 и 2.8 в качестве примера для двух частот (400Гц и 1200 Гц) при мощности, подводимой к источнику акустических колебаний, равной 0,35 ВА. Из рис. 2.7 и 2.8 видно, что значения и знак сигнала радиоионизационного дифференциального анемометра изменяется по длине волновода, в то время как знак сигнала термоанемометра не изменяется (рис. 2.76 и 2.86), хотя характер изменений в обоих сигналов анемометрах совпадает по длине волновода. Это определяется тем фактом, что термоанемометр не способен реагировать на изменения направления течения газового потока. Картины течения, подобные показанным на рис. 2.7 и 2.8, наблюдались и при других значениях частоты акустических колебаний и электрической мощности, подводимой к источнику акустических колебаний. Обнаруженные изменения направления течения газа в волноводе, заполненного газовой средой, соответствуют представлениям, развитым для акустических течений [ 19-22] в жидких средах, и свидетельствуют о наличии циркуляционных течений газа, распределенных по длине волновода.
Исследование распространения звукового давления по длине волновода осуществлялось с использованием волновода 2 экспериментальной установки 2.56. Звуковое давление, возникающее по длине трубки, выводилось через отверстие 12 трубки 9 к микрофону 29, который подключался к микрофонному входу звуковой платы персонального компьютера. При этом компьютер работал в режиме осциллографа, и регистрировался сигнал микрофона. К источнику акустических колебаний 5 от звукового генератора Г3118 подавались сигналы со значениями электрической мощности (0,05; 0,15 и 0.35) В А. Опыты проводились при использовании частоты 400, 800, 1200 Гц. На рис.2.9, 2.10 и 2.11 в качестве примера представлены результаты, соответственно, для мощности (0,05; 0,15 и 0,35 ) В А и при частоте 1200 Гц.
Математическая модель статической характеристики волноводного акустического компьютерного детектора газов и паров
В рамках данной диссертации выполнены исследования ВАКД, работающего в резонансном режиме. На рис. 3.2 показана схема ВАКД, работающего в резонансном режиме, принятая для математического описания его статической характеристики [45], Здесь в торцах волновода 1 установлены источник 2 и приемник 3 акустических колебаний, которые, соответственно, подключены к аналоговому выходу 4 и микрофонному входу 5 звуковой платы 6 системного блока 7 персонального компьютера. Рабочая часть 8 волновода 1 размещена в термостате 9. Газовый поток, который состоит из газа-носителя и детектируемого компонента, подается в волновод I через штуцер 10, газ-носитель — через штуцеры 11, штуцеры 12 служат для вывода газов из волновода детектора.
Математическое описание статической характеристики ВАКД получено с учетом первого и "второго упрощающих предположений (см. с. 70), принятых выше, а также для случая, когда в волноводе детектора имеет место полное отражение акустических колебаний от крышки, и в нем возникает стоячая волна.
Когда через рабочую часть волновода протекает поток газа-носителя с детектируемым компонентом, частота резонансных колебаний, возникающих в волноводе, описывается выражением.
По аналогии с выражениями (3.40)-(3.45) можно показать, что площадь пика на хроматограмме, получаемая с помощью ВАКД, пропорциональна массе детектируемого компонента. Это фактически определяет возможность широкого применения ВАКД в аналитической технике и возможность наиболее простой реализации количественного хроматографииеского анализа (см. гл. 5).
Из описаний, приведенных в гл.2, 3 следует, что ВАФД и ВАКД являются достаточно простыми измерительными устройствами. ВАФД помимо волновода 1 (см. рис. 3.3а) содержит источник акустических колебаний 2 с генератором электрических колебаний 3, а также терморезистор 4, неравновесный мост 5 и автоматический потенциометр 6, который в частном случае может быть заменен аналого-цифровым преобразователем, сопряженным с компьютером.
Из структурной схемы ВАКД (рис. 3.3 б) следует, что помимо волновода 1, источника 2,и приемника 3 акустических колебаний, этот детектор содержит звуковую плату 7, размещенную в системном блоке 8 компьютера Следует, что зависимости между сигналом детектора и измеряемой объемной или массовой концентрациями (см. (3.36), (3.39), (3.57)) являются линейными. Это позволяет рассматривать ВАФД и ВАКД как линейные динамические звенья. Как видно из рис. 3.3, конструктивно ВАФД и ВАКД отличаются друг от друга. Однако общим элементом для них является рабочая камера объемом Vt, через которую транспортируется поток анализируемого газа, поэтому первоначально необходимо рассмотреть инерционность, которую вносит в процесс детектирования газов объем рабочей камеры. Динамика ВАФД или ВАКД с объемом камеры V , при условии что, в камере имеет место поршневой режим течения газа, за время движения фронта концентрации детектируемого компонента с момента входа его в камеру до начала выхода из нее, описывается во времени уравнением: 7« = К„а, , (3.58) где: Т - постоянная времени детектора, определяемая объемом его рабочей камеры; At/ - изменение сигнала детектора (напряжение моста или частота колебаний); Ка -коэффициент преобразования детектора по объемной концентрации (см. (3..35), (3.56)). При скачкообразном изменении концентрации на входе ВАФД или ВАКД (рис. 3.4а) выходной сигнал ДС/ за время движения {(ф-(0) фронта концентрации детектируемого компонента через камеру детектора будет иметь вид кривой 1 (рис. 3.46), а именно, за период времени от /Одо (ф сигнал AU будет нарастать линейно. Интервал времени [іф t0) представляет собой постоянную времени детектора и связан с объемом его рабочей камеры. .Эта величина при поршневом режиме течения газа может быть определена.из уравнения:
Экспериментальная проверка математической модели статической характеристики волноводного акустического флюидного детектора
Для экспериментальных исследований ВАФД была создана установка, схема которой показана на рис. 4.5. Установка включала в себя описанный выше (см. рис. 4.1) ВАФД I, блок стабилизации давления газа-носителя 2, колонку 3, которая представляла собой трубку с внутренним диаметром 3 мм и длиной 1 м, генератор 4 электрических колебаний звуковой частоты типа Г3118, , неуравновешенный электрический мост 5, снабженный стабилизированным источником питания, и электронный самопишущий потенциометр 6. Подача потоков газа-носителя и вспомогательного газа в волновод 7 детектора, а также вывод газового потока из волновода осуществлялись, соответственно, через капилляры 8, 9 и 10 с внутренним диаметром 0.2 мм и длиной 20 мм. На рис. 4.6 и 4.7 показаны, соответственно, зависимости амплитуды (высоты) импульсного сигнала (пика) h и его площади S от объема пробы различных детектируемых газов, полученные для различных длин рабочего участка волновода. Изменение пробы детектируемого газа при постоянных расходах газа-носителя и вспомогательного газа соответствует- изменению объемной концентрации детектируемого компонента в рабочей камере детектора. Как видно из рис. 4.6, амплитуда сигнала остается пропорциональной объему пробы (см. выражения 3.29 и 3.35 ) до значения равного 0,15 см3, что соответствует объемной концентрации 8%об., а между площадью импульсного сигнала и объемом пробы пропорциональная зависимость сохраняется во всем исследованном диапазоне вводимых проб.
Подача потоков газа-носителя и вспомогательного газа в волновод 5, а также вывод газовых потоков из волновода осуществлялись через капилляры 6 - 10 с внутренним диаметром 0.2 мм и длиной 20 мм. Для установки значений расходов газа-носителя и вспомогательного газа использовались переменные дроссели 11 — 13, а также мыльно-пленочный измеритель расхода газа ( на рис. 4.8. не показан), который при подготовке установки к работе поочередно подключался к выходам капилляров 6-8.
Микрофон 20 THna.WM-62 подключался к микрофонному входу 21 звуковой платы 18. Электрическая мощность, подводимая к источнику акустических колебаний 16, измерялась с помощью вольтметра 22 и миллиамперметра 23 с классом точности 1.
В процессе экспериментальных исследований варьировались все основные конструктивные и режимные параметры, входящие в математическую модель статической характеристики ВАКД (см. выражения 3.53 и 3.54). Длина волновода принималась рапной 240 и 300 мм, внутренний диаметр - (2 — 3) мм, а длина рабочей части волновода - ( 60-120) мм. Расход газа-носителя и каждого потока вспомогательного газа устанавливались равными (0.5 — 1.5) л/ч. В опытах изменялась объемная концентрация детектируемого компонента за счет подачи различных- по объему (0.05 — 0.50 см3) проб газов. Для анализов использовались: метан, воздух и углекислый газ, а в качестве газа-носителя - гелий.
В качестве примера в таблицах 4.3 и 4.4 приведены результаты экспериментальных исследований для ВАКД с длиной волновода 240 мм (значения остальных варьируемых параметров приведены в таблицах 4,3 и 4.4). В главе 3.3 было показано, что динамические свойства системы детектирования с волноводными акустическими детекторами в зависимости от используемых устройств регистрации сигнала могут быть идентифицированы как инерционное звено первого порядка (при использовании для регистрации сигнала компьютера или аналогового цифрового преобразователя, подключенного к компьютеру) или как инерционное звено второго порядка (при использовании в качестве регистрирующего устройства автоматического потенциометра).
Экспериментальное определение постоянных времени таких малоинерционных аналитических устройств, какими являются газовые детекторы, является сложной задачей из-за наличия существенной диффузии в газах. Существует небольшое число методов, позволяющих измерить постоянные времени газовых детекторов [41]. Наиболее простым методом является метод определения постоянных времени детектора и систем детектирования по заднему фронту его сигнала в импульсном режиме его работы. Основы данного метода заключаются в том, что при импульсном вводе дозатором 1 (см. рис.4 Л1, а) пробы газа и после транспортировки се по каналу 2 за счет диффузионного и конвекционного размывания концентрация детектируемого компонента в потоке газа-носителя распределяется по кривой a (t).
