Разработка устройства для оперативного контроля содержания продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухе
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
Разработка устройств для оперативного контроля содержания продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухе
Одним из вредных последствий производственной деятельности человека является загрязнение атмосферного воздуха. В Астрахани, по данным экологов, оно вызвано, в основном, выбросами промышленных предприятий, выхлопными газами автотранспорта и другими факторами. В частности, мощным источником загрязнения городской воздушной среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к резкому ухудшению санитарных условий проживания во всех городах России, в том числе и в городе Астрахани.
При повышенных концентрациях оксида углерода (CO и CO2) и других продуктов сгорания топлива, уменьшается приток кислорода к тканям и к сердцу, повышается количество сахара в крови.
Загрязнение атмосферного воздуха в Астрахани привело к постоянному росту аллергических и астматических заболеваний и других заболеваний дыхательных путей у детей и высокой смертности среди пожилых людей в периоды летнего смога.
Уменьшить содержание примесей на оживлённых автомагистралях города в часы пик возможно при использовании двигателей гибридного типа, при правильной регулировке двигателей внутреннего сгорания, качественном топливе, а также за счёт рациональной организации потоков автомобилей в городе. В связи с этим исследование содержания продуктов сгорания топлива в составе атмосферного воздуха и разработка устройств для их оперативного контроля представляется весьма актуальным.
Для получения данных о содержании продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухе нами проведены исследования атмосферного воздуха в городе Астрахани. Исследование состава воздуха проводилось путём отбора проб в ряде точек в местах наибольшего скопления автотранспорта как в часы пик, так и в относительно спокойное время (содержание оксида углерода определялось хроматографическим методом). В таблице 1 приведены результаты определения содержания СО в воздухе в различное время суток.
Таблица 1. Содержание CO в атмосферном воздухе: пункт 1 на пересечении ул.Ленина и ул.Адмиралтейской; пункт 2 на пересечении ул. Н.Островского и ул.Звёздной.
Время отбора проб, чСодержание СО в пункте 1, мг/м3Содержание СО в пункте 2, мг/м38:001,732,7613:002,653,618:005,144,81
По результатам исследования получена зависимость содержания СО в атмосферном воздухе от времени суток в различных точках города Астрахани.
Содержание угарного газа (СО) в атмосферном воздухе уже к 14 часам дня достигает ПДК, а к 18 часам вечера повышает ПДК в 2 раза.
Анализ ИК спектров поглощения оксида углерода (рис.2, а) показывает, что имеются две близко расположенные полосы поглощения, контуры которых могут быть описаны кривыми Лоренца с применением метода наименьших квадратов (рис.2, б).
Параметры этих кривых используются в математической модели устройства для оперативного контроля содержания оксида углерода в воздухе при расчете его оптимальных параметров.
В основе работы разрабатываемого устройства (рис.3) лежит использование методики оптимального проектирования элементов оптико-электронной системы, основанной на применении информационных критериев качества измерительных устройств (информационная пропускная способность канала, отношение сигнал-шум).
Рис.3. Структурная схема устройства для оперативного содержания оксида 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 показан на рис.4.
Рис.4. Механическая модель устройства:
1 корпус; 2 крышка; 3 поршень
На рис.5 представлен макет лабораторной установки, в которой реализована принципиальная электронная схема устройства.
Рис.5. Макет экспериментальной установки
Конечным результатом данного проекта является создание набора газоанализаторов различного назначения (наладка автомобильных двигателей на предприятиях автосервиса и автомобилестроительных компаниях, обслуживание подразделений ГИБДД, датчики превышения ПДК индивидуального использования) для оперативного контроля содержания в атмосферном воздухе таких газов, как СО, СО2 и др.
Литература:
1. ЛихтерА.М.Оптимальное проектирование оптико-электронных систем: Монография. Астрахань: Издательский дом Астраханский университет, 2004, 241с.
2. ЛихтерА.М., СмирновВ.В.Физические основы оптико-электронных измерений. Учебное пособие. Астрахань: ИД Астраханский университет, 2005, 288с.