A füstmérő (füstmérő, koromszám-analizátor) a füstsűrűség , vagyis a levegőben vagy más gáznemű közegben szuszpendált aeroszol részecskék koncentrációjának mérésére szolgáló berendezés [1] ; füst összetételének mérésére szolgáló készülék [2] .
A nefelométereket és a transzmisszométereket a levegőben lévő kis mennyiségű aeroszol (például páratartalom ) mérésére használják .
Az anyagok és anyagok tulajdonságait, töredezettségükből adódóan kolloidkémia vizsgálja [3] :10 . Beleértve a vizsgálat tárgyát a füst [3] :19 . A kolloidkémia a diszperzióanalízis optikai módszereit alkalmazza : nefelometriás és turbidimetriás [3] :209 . A füstökben lévő részecskeméret 5 µm-től szubmikroszkópos méretig terjed – 0,1 µm-nél kisebb [4] :11 .
Az aeroszolok vizsgálata ülepítéssel, vagy szuszpenzióban lévő részecskék megszámlálásával történik [4] :220 . Az aeroszolok vizsgálatának közvetett módszerei a részecskék kondenzációs durvulásán és a fény aeroszolok általi szórásának vagy gyengülésének mérésén alapulnak [4] :221 .
A kolloid részecskék nem láthatók mikroszkóp alatt. 1903-ban létrehozták az ultramikroszkópot - oldalsó megvilágítású mikroszkópot. A kolloid részecskék fényt szórnak és a szikrázó pontok a szemlencsében lehetővé teszik a részecskék számának megszámlálását és mozgásuk tanulmányozását, a részecskék méretének kiszámítását, következtetések levonását a részecskék alakjára vonatkozóan [5] :32 . A flotta korábban olyan rendszereket használt, amelyekben a füst észlelése a védett helyiségekből kivett levegőben vizuálisan a füstelvezető állomás átlátszó csövek oldalsó megvilágítása miatt történt [6] .
A füstmérőket technológiai folyamatok paramétereinek mérésére (például termékek elszívásakor) használják a kipufogógázok füsttartalmának mérésére, valamint a füst megjelenésének szabályozására. Ez lehet mérőműszer vagy jelzőberendezés. [egy]
Angliában 1961-ben nemzeti felügyelőséget hoztak létre, amelynek fő feladata a füstkoncentráció mérése volt. [4] :368
A kipufogógázok füstindexének mérése a dízel belsőégésű motorral felszerelt járművek műszaki vizsgálatának része. A dízelmotorok füstindexének felmérésére füstmérőket használnak, amelyek a kipufogógázokon áthaladó fényáram csillapítási együtthatójának meghatározásán alapulnak. [7]
A füst mért optikai sűrűsége korrelál a tűz alatti láthatósággal füstkörülmények között. [8] :371 Az objektum láthatósága kezdetben a meteorológiai látótávolság fogalmaként fogalmazódott meg, és 1929-ben vezették be nemzetközi szinten. A definíciót a megfigyelők szubjektív észleléseivel társították. A kiürítés feltételeinek kiszámításakor és a tűz során fellépő veszélyes körülmények meghatározásakor a "füstben korlátozott látási viszonyok" fogalmát használják. [9]
Az épületekben füstérzékelőket használnak a tűz észlelésére füstkibocsátás útján [10] . A füst észlelésére nyílt terekben nem praktikus a füstérzékelők használata, mivel a városi területeken vagy a hízelgő tömbökben az égéstermékek koncentrációja gyorsan csökken. Ilyen körülmények között lehetőség van optikai videó megfigyelő rendszerek használatára automatikus videoképelemzéssel a füst észlelésére. [tizenegy]
A füstben előforduló fő optikai jelenségek a fény szóródására és elnyelésére redukálódnak a füstfelhő belsejében és határán. [12]
Ha azt az elvet alkalmazzuk, hogy a sugárzó energia áramlását egy bizonyos vastagságú füsttartalmú gázréteg csillapítja, optikai és radioaktív sugárzás használható. [egy]
Egyszeri szórásA fényszóródás során fellépő fizikai jelenségek a füstrészecskék méretének és a hullámhossznak az arányától függenek . Ha a részecske mérete nagyobb, mint a fény hullámhossza, akkor a fény visszaverődése és törése a füstrészecskék határán történik a geometriai optika törvényei szerint . Az átlátszatlan részecskék esetében a fényt a közvetlen visszaverődése szórja, az átlátszó részecskék esetében a szóródás a fény többszörös visszaverődése és fénytörése következtében következik be a részecskék belső és külső felületén. Ha a füstrészecskék mérete arányos a fény hullámhosszával, akkor a szóródás oka a diffrakció . Ha a füstrészecskék mérete jóval kisebb, mint a fény hullámhossza, akkor az elektronok fény általi gerjesztése miatt szórás lép fel, az elektronok rezgése következtében minden irányban energia bocsát ki. [12] :34
A szóródás a fény polarizációját okozza . [12] :35
Az aeroszol részecskék diszpergált összetételének meghatározásának fizikai alsó határát a részecskék fényszóródása miatt a 10 -7 m-es részecskeátmérő korlátozza, kisebb részecskék esetében a meghatározás csak a szemcsenagyobbodás eredményeként lehetséges. [13] :101
FelszívódásA füst fényelnyelése általában szelektív, és a spektrum egy bizonyos szűk tartományában élesen kiemelkedik. Ebben az esetben a füstfelhőt az elnyelt színhez képest további színre festik. Lehetőség van a fény elnyelésére a spektrum széles tartományában. Ebben az esetben a felhő feketének tűnik. [12] :38
Többszörös szórásHa a füst koncentrációja elég magas, akkor a sugárzó energia többszörösen eloszlik. A másodlagos, harmadlagos és ezt követő szóródás következtében a sugarak fehéresek és depolarizálódnak. Erősen diszpergált rendszerekben ez a szín eltűnéséhez vezet. [12] :40
A füstösséget a Bacharach-módszer szerinti koromszám meghatározásával mérhetjük. A gázok abszorbens papíron keresztül történő szívásával meghatározható a szennyeződésük. A szűrőelemnek a gázok felé eső oldala elsötétül, sőt elfeketedik. A színt egy 10 töltött korongból álló skálával hasonlítják össze, amelyek árnyalata 0 (fehér) és 9 (fekete) között változik. A szűrő színének megfelelő skálaszám, amely a Bacharach szerinti koromszám. [tizennégy]
A tűzérzékelő legelterjedtebb műszaki eszközei (füstérzékelők) működési elve egy égésterméket tartalmazó gáz-levegő közeg vagy az e közeg által szórt optikai sugárzás fluxusának optikai sűrűségének meghatározásán alapul. [tizenöt]
A tüzes tüzek füstje főleg csaknem gömb alakú szénrészecskékből áll, egy ilyen „gömb” mérete jóval kisebb, mint a fény hullámhossza. A vizsgálatokat három hullámhosszon, 450, 630, 1000 nm-en végeztük. [16] Idővel a füst nagyobb részecskék képződése a kis részecskék megtapadása miatt. Az ionizációs típusú jelzőberendezések a frissen keletkezett füstre kis részecskékkel tudnak reagálni, azok az eszközök, amelyek fényt szórva vagy elnyelve adnak jelet a részecskéken, addig nem reagálnak, amíg a részecskeméretek a hullámhosszal megegyező nagyságrendűek lesznek. [8] :372
A 60-as években a Szovjetunióban egy AKSD-57 típusú automata hajó füstérzékelőt használtak, amelyben a szabályozott levegőt felváltva szívták ki a ventilátorok a hajó helyiségeiből. Tűz esetén a füstmérőbe jutó füst riasztást váltott ki. [1] Egy ilyen berendezés kialakításának egy változata 15 ... 32 mm átmérőjű fogadócsövekből állt, amelyeket a levegőfüst elvezető oszlopra fektettek le, amelybe folyamatosan működő ventilátorokat szereltek be. A védett helyiség mennyezete alatt helyezkedtek el a csatlakozóaljzatokkal ellátott csövek fogadó ágai. A füstelvezető állomáson a csöveket a készülék belsejében csatlakozóaljzatokkal kötötték össze, amelyek szakaszait elektromos lámpa világította meg. A lámpa fénye egy prizmán és az egyes foglalatok aljára szerelt lencsén haladt át. A vízszintes válaszfal megakadályozta, hogy a lámpa fénye közvetlenül a füstelvezető területre jusson. A füstelvezető kamra átlátszó üveget kapott, a többi körülvevő felületet feketére festették. Amíg tiszta levegőt szívnak ki a helyiségből, a fénysugarak láthatatlanok maradnak. Amikor a füst belép a harangba, annak részecskéi (10 -2 ... 10 -3 mm méretűek) a fényáramba kerülnek, és olyan benyomást keltenek, mintha láng jönne ki a harangból. Belül lehetett fotocellát szerelni, amely automatikusan érzékelte a füst által szórt fényt [6] .
Az 1970-es években az Ausztrál Posta tűzérzékelőket írt elő számítógéptermekben, telefonközpontokban és kábelalagutakban. A kutatáshoz egy nefelométert használtak mérőeszközként, amelyet korábban a hízelgő tüzek füstcsóvainak tanulmányozására használtak. A piacon lévő detektorok egyikét sem találták megfelelőnek erre az alkalmazásra. A legjobb eredményeket maga a nefelométer mutatta . De a detektorként való használathoz finomításra volt szükség. A nefelométer alapján kifejlesztett aspirációs füstérzékelőt 1979-ben gyártották. [17]
Jelenleg számos aspirációs tűzérzékelő a hamis jelzések valószínűségének csökkentése érdekében szűrőrendszert használ a por eltávolítására a szabályozott levegő környezetéből. A szűrő az optikai füstérzékelő kamra elé kerül beépítésre. Ezután tiszta levegőt adnak a második tisztítási lépéshez, hogy megakadályozzák az optikai felületek szennyeződését, biztosítsák a kalibrálási stabilitást és a hosszú élettartamot. A következő szűrő a mérőkamra előtt van felszerelve, amelyben a füst jelenlétét felismerik. [tizennyolc]
A legtöbb pontszerű füstérzékelő modern kialakítása zárt optikai rendszereket használ. Erre azért van szükség, hogy megvédjük a vevőt a füstrészecskék által szórt fényáramtól a külső fényforrásoktól. Ugyanakkor nem lehet teljesen lezárni, mivel az égéstermékek füstrészecskék formájában nem jutnak be. Az érzékelők optikai rendszereiben speciális válaszfalakat (labirintusokat) használnak, amelyek megvédik a fénysugárzás vevőjét a külső fényforrásoktól, és lehetővé teszik a füstrészecskék áramlását a vevő-adó mérési területére. [19]
1929-ben New Yorkban bemutatták a gázzal oltó rendszer elindítását, amikor az égő benzin füstje belép az ultraibolya sugárzás forrása és vevője közötti térbe. [húsz]
| Mérőműszerek | |
|---|---|
| Mikrométerek |
|