En røgmåler (røgmåler, sodtalsanalysator) er en anordning til måling af røgdensitet , det vil sige koncentrationen af aerosolpartikler suspenderet i luft eller andet gasformigt medium [1] ; et apparat til måling af røgens sammensætning [2] .
Nefelometre og transmissometre bruges til at måle en lille mængde aerosol i luften (f.eks. uklarhed ) .
Stoffers og materialers egenskaber, på grund af deres fragmentering, studeres ved kolloidkemi [3] :10 . Inklusive emnet for undersøgelsen er røg [3] :19 . Kolloidkemi anvender optiske metoder til dispersionsanalyse : nefelometrisk og turbidimetrisk [3] :209 . Partikelstørrelser i røg varierer fra 5 µm til submikroskopiske størrelser - mindre end 0,1 µm [4] :11 .
Undersøgelsen af aerosoler udføres ved sedimentering, eller ved at tælle partikler i suspension [4] :220 . Indirekte metoder til undersøgelse af aerosoler er baseret på kondensationsforstørrelse af partikler og på måling af spredning eller dæmpning af lys med aerosoler [4] :221 .
Kolloide partikler kan ikke ses under et mikroskop. I 1903 blev ultramikroskopet skabt - et mikroskop med sidebelysning. Kolloide partikler spreder lys og funklende prikker i okularet giver dig mulighed for at tælle antallet af partikler og studere deres bevægelser, beregne størrelsen af partiklerne, drage konklusioner om partiklernes form [5] :32 . Flåden brugte tidligere systemer, hvor detekteringen af røg i luften taget fra de beskyttede lokaler skete visuelt på grund af sidebelysningen af gennemsigtige rør i røgkontrolstationen [6] .
Røgmålere bruges til at måle parametrene for teknologiske processer (for eksempel ved rygning af produkter) til at måle røgindholdet i udstødningsgasser samt til at kontrollere røgens udseende. Det kan være et måleinstrument eller et signalapparat. [en]
I England blev der i 1961 oprettet et nationalt tilsyn, hvis hovedopgave var at måle røgkoncentrationer. [4] :368
Målingen af røgindekset for udstødningsgasser er en del af den tekniske inspektion af køretøjer udstyret med dieselforbrændingsmotorer. For at vurdere røgindekset for dieselmotorer anvendes røgmålere, som arbejder efter princippet om at bestemme dæmpningskoefficienten for lysstrømmen, der passerer gennem udstødningsgasserne. [7]
Den målte optiske tæthed af røgen korrelerer med sigtbarheden under en brand under røgforhold. [8] :371 I første omgang blev begrebet objektsynlighed formuleret som begrebet meteorologisk sigtbarhed og blev introduceret på internationalt plan i 1929. Definitionen var forbundet med observatørers subjektive opfattelser. Ved beregning af evakueringsforholdene og fastlæggelse af de farlige forhold, der opstår under en brand, anvendes begrebet "begrænset udsyn i røg". [9]
I bygninger bruges røgdetektorer til at opdage brand ved at udsende røg [10] . For at detektere røg i åbne rum er brugen af røgdetektorer upraktisk, da koncentrationen af forbrændingsprodukter i byområder eller i flatterende arrays er hurtigt faldende. Under sådanne forhold er det muligt at bruge optiske videoovervågningssystemer med automatisk videobilledanalyse til at detektere røg. [elleve]
De vigtigste optiske fænomener, der forekommer i røg, reduceres til spredning og absorption af lys inde i og ved grænsen af røgskyen. [12]
Ved anvendelse af princippet om dæmpning af strømmen af strålingsenergi med et røgholdigt lag af gas af en vis tykkelse, kan optisk og radioaktiv stråling anvendes. [en]
Enkelt scatterDe fysiske fænomener, der opstår under spredningen af lys, afhænger af forholdet mellem størrelsen af røgpartiklerne og bølgelængden . Hvis partikelstørrelsen er større end lysets bølgelængde, opstår refleksion og brydning af lys ved grænsen af røgpartikler i henhold til lovene for geometrisk optik . For uigennemsigtige partikler spredes lyset ved dets direkte refleksion; for gennemsigtige partikler opstår spredning som et resultat af multipel refleksion og brydning af lys på partiklernes indre og ydre overflader. Hvis størrelsen af røgpartikler er i forhold til lysets bølgelængde, så er årsagen til spredning diffraktion . Hvis størrelsen af røgpartikler er meget mindre end lysets bølgelængde, opstår spredning på grund af excitation af elektroner af lys, som et resultat af elektronernes vibration udsendes energi i alle retninger. [12] :34
Spredning forårsager polarisering af lys. [12] :35
Den fysiske nedre grænse for bestemmelse af den dispergerede sammensætning af aerosolpartikler på grund af lysspredning af partikler er begrænset af en partikeldiameter på 10 −7 m. For mindre partikler er bestemmelse kun mulig som følge af partikelforstørrelse. [13] :101
AbsorptionOptagelsen af lys af røg er sædvanligvis selektiv og skiller sig skarpt ud i et vist snævert område af spektret. I dette tilfælde er røgskyen malet i en ekstra farve til den absorberede. Det er muligt at absorbere lys i et bredt område af spektret. I dette tilfælde ser skyen sort ud. [12] :38
Multipel spredningHvis koncentrationen af røg er høj nok, så kan strålingsenergien spredes mange gange. På grund af sekundær, tertiær og efterfølgende spredning bliver strålerne hvidlige og depolariserede. I meget spredte systemer fører dette til, at farven forsvinder. [12] :40
Røgigheden kan måles ved at bestemme sodtallet efter Bacharach-metoden. Ved at suge gasser gennem absorberende papir bestemmes deres forurening. Den side af filterelementet, der vender mod gasserne, bliver mørkere eller endda sort. Farven sammenlignes med en skala bestående af 10 fyldte skiver, hvis nuance varierer fra 0 (hvid) til 9 (sort). Skalanummer, der matcher farven på filteret og er sodnummeret ifølge Bacharach. [fjorten]
Funktionsprincippet for de mest almindelige tekniske midler til at detektere en brand (røgdetektorer) er baseret på bestemmelse af den optiske tæthed af et gas-luft-medium indeholdende forbrændingsprodukter eller en flux af optisk stråling spredt af dette medium. [femten]
Røgen fra brændende brande er hovedsageligt sammensat af næsten sfæriske kulstofpartikler, størrelsen af en sådan "kugle" er meget mindre end lysets bølgelængde. Undersøgelserne blev udført for tre bølgelængder 450, 630, 1000 nm. [16] Over tid er røgen dannelsen af større partikler på grund af vedhæftning af små. Signalapparater af ioniseringstypen kan reagere på nydannet røg med små partikler, apparater der giver et signal ved at sprede eller absorbere lys på partikler vil ikke reagere før partikelstørrelserne er af samme størrelsesorden som bølgelængden. [8] :372
I USSR i 60'erne blev der brugt en automatisk skibsrøgdetektor AKSD-57, hvor den kontrollerede luft skiftevis blev suget ud af fans fra skibets lokaler. I tilfælde af brand udløste røg ind i røgmåleren en alarm. [1] En variant af designet af en sådan installation bestod i at modtage rør med diametre på 15 ... 32 mm, lagt på luftrøgkontrolposten, hvori der var installeret kontinuerligt fungerende ventilatorer. De modtagende grene af rørene udstyret med stikkontakter var placeret under loftet i de beskyttede lokaler. Ved røgkontrolstationen var rørene forbundet inde i apparatet med stikkontakter, hvis sektioner var oplyst af en elektrisk lampe. Lyset fra lampen passerede gennem et prisme og en linse monteret i bunden af hver fatning. Det vandrette skot forhindrede lampelyset i at komme direkte ind i røgkontrolområdet. Røgkontrolkammeret havde gennemsigtigt glas, resten af de omsluttende overflader var malet sort. Så længe der suges ren luft fra lokalerne, forbliver lysstrålerne usynlige. Når røg kommer ind i klokken, vil dens partikler (10 −2 ... 10 −3 mm i størrelse) være i lysstrømmen og vil give indtryk af en flamme, der kommer ud af klokken. Det var muligt at installere en fotocelle indeni, som automatisk detekterede lyset spredt af røg [6] .
I 1970'erne krævede det australske postkontor branddetektorer til computerrum, telefoncentraler og kabeltunneler. Til forskning blev et nefelometer , der tidligere blev brugt til at studere røgfaner fra flatterende brande, brugt som måleværktøj. Ingen af detektorerne på markedet er fundet egnede til denne applikation. De bedste resultater blev vist af selve nefelometeret . Men til brug som detektor krævede det raffinement. Den aspirerende røgdetektor, udviklet på basis af nefelometeret , blev produceret i 1979. [17]
På nuværende tidspunkt bruger en række aspirerende branddetektorer, for at reducere sandsynligheden for falske signaler, et filtersystem til at rense støv fra det kontrollerede luftmiljø. Filteret er installeret foran det optiske røgdetektionskammer. Ren luft tilsættes derefter det andet rengøringstrin for at forhindre kontaminering af de optiske overflader, sikre kalibreringsstabilitet og lang levetid. Det næste filter er installeret foran målekammeret, hvor tilstedeværelsen af røg genkendes. [atten]
Moderne design af de fleste punktrøgdetektorer bruger lukkede optiske systemer. Dette er nødvendigt for at beskytte modtageren af lysfluxen spredt af røgpartikler fra eksterne lyskilder. Samtidig kan den ikke lukkes helt, da forbrændingsprodukter i form af røgpartikler ikke kommer ind. I detektorernes optiske systemer bruges specielle skillevægge (labyrinter), som beskytter modtageren af lysstråling fra eksterne lyskilder og tillader strømmen af røgpartikler at komme ind i måleområdet på modtager-senderen. [19]
I 1929 demonstrerede New York lanceringen af et gasbrandslukningssystem, når røg fra brændende benzin trænger ind i rummet mellem kilden og modtageren af ultraviolet stråling. [tyve]
| Måleinstrumenter | |
|---|---|
| Mikrometer |
|