Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку
Розроблено портативний оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку крізь наскрізні дефекти промислових об’єктів, хімічний сенсор та аеродинамічний пристрій для транспортування проби аналіту від дефекту до сенсора як складові приладу. З’ясовано на підставі аналізу результаті...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Datum: | 2018 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167571 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку / П.А. Манорик, О.В. Шульженко, О.Л. Кукла, О.М. Федченко, Ю.М. Посипайко, В.М. Гребенніков, С.О. Сотнік // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859828047735160832 |
|---|---|
| author | Манорик, П.А. Шульженко, О.В. Кукла, О.Л. Федченко, О.М. Посипайко, Ю.М. Гребенніков, В.М. Сотнік, С.О. |
| author_facet | Манорик, П.А. Шульженко, О.В. Кукла, О.Л. Федченко, О.М. Посипайко, Ю.М. Гребенніков, В.М. Сотнік, С.О. |
| citation_txt | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку / П.А. Манорик, О.В. Шульженко, О.Л. Кукла, О.М. Федченко, Ю.М. Посипайко, В.М. Гребенніков, С.О. Сотнік // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Розроблено портативний оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку крізь наскрізні дефекти промислових об’єктів, хімічний сенсор та аеродинамічний пристрій для транспортування проби аналіту від дефекту до сенсора як складові приладу. З’ясовано на підставі аналізу результатів досліджень, що прилад здатен надійно детектувати концентрації амоніаку порядку 1 ppm, ефективно функціонує в діапазоні концентрацій амоніаку 1...10 ppm. Визначено оптимальні умови, за яких доцільно експлуатувати прилад.
Разработан портативный оптоэлектронный сенсорный течеискатель для детектирования утечек аммиака через сквозные дефекты промышленных объектов, химический сенсор и аэродинамическое устройство для транспортировки пробы аналита от дефекта к сенсору как составляющие прибора. Выявлено на основе анализа результатов исследований, что прибор способен надежно детектировать концентрации аммиака порядка 1 ppm, эффективно функционирует в диапазоне концентраций аммиака 1...10 ppm. Определены оптимальные условия, при которых целесообразно эксплуатировать прибор.
A portable optoelectronic leak detector for detection of ammonia leaks through the through-thickness defects in industrial facilities, chemical sensor and aerodynamic device for transportation of analyte sample from the defect to the sensor, as the instrument component, were developed. Proceeding from analysis of research results, it was found that the instrument is capable of reliably detecting ammonia concentrations of the order of 1 ppm, and effectively functions in the range of ammonia concentrations of 1 – 10 ppm. Optimum conditions were determined, under which it is rational to operate the instrument
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:30:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
53ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
УДК 621.19.15 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.02.07
оптоелеКтРонний сенсоРний течоШУКач Для
ДетеКтУвання витоКів аМоніаКУ
п. а. манорик1, о. в. Шульженко1, о. л. кукла2, о. м. ФеДченко2, Ю. м. поСипайко3,
в. м. Гребенніков1, С. о. СоТнік1
1інститут фізичної хімії ім. л. в. писаржевського нан України. 03028, м. Київ, просп. науки, 31.
2інститут фізики напівпровідників ім. в. Є. лашкарьова нан України. 03028, м. Київ, просп. науки, 41.
3 іез ім. Є. о. патона нан України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
Розроблено портативний оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку крізь наскрізні
дефекти промислових об’єктів, хімічний сенсор та аеродинамічний пристрій для транспортування проби аналіту від
дефекту до сенсора як складові приладу. з’ясовано на підставі аналізу результатів досліджень, що прилад здатен надійно
детектувати концентрації амоніаку порядку 1 ppm, ефективно функціонує в діапазоні концентрацій амоніаку 1...10 ppm.
визначено оптимальні умови, за яких доцільно експлуатувати прилад. бібліогр. 9, рис. 6.
К л ю ч о в і с л о в а : оптоелектронний сенсорний течошукач, амоніак, витоки, детектування
оптоелектронні сенсорні системи, принцип дії
яких ґрунтується на перетворенні певних інфор-
мативних ознак оптичного зображення об’єкта в
електричні сигнали й порівняльній оцінці таких
ознак зображення з опорною моделлю, впродовж
півстоліття широко використовують в промис-
ловості для вимірювань та контролю параметрів
багатьох технологічних процесів [1]. завдяки про-
гресу мікроелектроніки й обчислювальної техніки
в останні десятиріччя з’явились малогабаритні,
надійні й відносно дешеві кольорові відеотехнічні
засоби та спеціальні програмні продукти на базі
високорівневих мов програмування, за допомо-
гою яких можна в реальному масштабі часу ска-
нувати миттєві зображення навіть доволі малих за
габаритами об’єктів, надійно детектувати ознаки
таких зображень, перетворювати їх в електричні
сигнали та здійснювати комп’ютерне оброблення
цих сигналів. Це створює умови для розроблення
якісно нових високочутливих компактних оптое-
лектронних сенсорних приладів, зокрема – течо-
шукачів, налаштованих на детектування витоків
різних екологічно небезпечних речовин крізь на-
скрізні дефекти промислових конструкцій.
Метою даної роботи було розроблення порта-
тивного оптоелектронного сенсорного течошукача
(оест) для детектування витоків амоніаку крізь
наскрізні дефекти промислових конструкцій та
оцінка можливостей його використання.
вибір такого об’єкта детектування, як
амоніак, обумовлений тим, що його ши-
роко використовують в хімічній промис-
ловості як один з основних реагентів для
виробництва речовин і матеріалів різно-
го призначення, а також не менш інтен-
сивно використовують в різних областях
техніки як охолоджуючий агент [2]. Це актуалізує
розроблення надійних методів і засобів швидкого
діагностування витоків цієї екологічно небезпеч-
ної речовини в довкілля.
на рис. 1 представлено блок-схему розробле-
ного оест. блок відбору проби транспортує амо-
ніак від наскрізного дефекту до хімічного сенсора,
внаслідок чого змінюються інформативні озна-
ки поверхні сенсора. оптоелектронний блок реє-
страції зміни інформативних ознак сканує поверх-
ню сенсора в режимі відбиття світла, перетворює
інформативні ознаки оптичного зображення по-
верхні сенсора в електричні сигнали та здійснює
підготовку сигналів для подальшого оброблення.
вихідні сигнали від цього блоку надходять до при-
строю оброблення зображення поверхні сенсора
(персонального комп’ютера), де оброблюються за
допомогою спеціально створеного на базі Matlab 7
[3] програмного забезпечення. останнє дає змо-
гу спостерігати за процесом зміни інформативних
ознак поверхні хімічного сенсора в режимі реаль-
ного часу, захоплювати зображення поверхні сен-
сора в необхідний момент часу для його подальшо-
го порівняльного аналізу з попередньо створеною
в банку даних програми опорною моделлю (з по-
чатковим станом зображення поверхні сенсора до
впливу на неї амоніаку або зі станом зображення
поверхні сенсора після впливу на неї амоніаку пев-
ної концентрації) й видавати сигнал про наявність
©п. а. Манорик, о. в. Шульженко, о. л. Кукла, о. М. Федченко, Ю. М. посипайко, в. М. гребенніков, с. о. сотнік, 2018
Рис. 1. блок-схема оптоелектронного сенсорного течошукача
54 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
витоку амоніаку крізь дефект або про те, що вели-
чина витоку амоніаку перевищує допустиму норму.
амоніак як окремо взята хімічна речовина на-
дійно детектується рядом кислотно-оснóвних ін-
дикаторів, зокрема кислотними індикаторами, що
належать до групи сульфофталеїнів [4]. при цьому
перебіг оборотної реакції амоніаку з такими індика-
торами супроводжується зміною кольору останніх
у видимій області спектру. тому цілком доречним є
використання кислотно-оснóвного індикатора з від-
повідними характеристиками як основного компо-
нента хімічного сенсора на амоніак та зміни кольору
й інтенсивності забарвлення оптичного зображення
поверхні сенсора як інформативних ознак.
при виборі якісного складу хімічного сенсора
на амоніак як первинного перетворювача течошу-
кача та методики виготовлення сенсора керува-
лись такими вимогами:
• колір поверхні сенсора при контакті з амоніа-
ком має змінюватись контрастно, а після вилучен-
ня амоніаку з реакційної зони сенсор має віднов-
люватись до початкового стану;
• інтенсивність забарвлення поверхні сенсора
в присутності амоніаку повинна змінюватись про-
порційно його концентрації;
• вплив температури й вологості повітря на ха-
рактеристики сенсора має бути мінімальним;
• підкладка сенсора має бути проникною для
амоніаку.
з урахуванням перших трьох вимог як ос-
новний компонент для хімічного сенсора на амо-
ніак обрано кислотно-оснóвний індикатор бром-
крезоловий зелений спирторозчинний (ібКзс),
який через різку зміну кольору й велику інтенсив-
ність забарвлення в присутності амоніаку є одним
з найбільш ефективних реагентів для детектуван-
ня цієї речовини. інтервал контрастного перехо-
ду кольору зазначеного індикатора знаходиться в
межах від рн 3,8 (жовтий колір кислотної форми)
до рн 5,4 (синій колір оснóвної форми). Макси-
мум поглинання жовтого кольору спостерігається
при довжині хвилі біля 442 нм, а синього кольо-
ру – при довжині хвилі 620 нм, причому інтенсив-
ність максимуму смуги поглинання при цій до-
вжині хвилі зростає пропорційно зсуву значення
ph в лужну область. як і для більшості кислих ін-
дикаторів, що належать до групи сульфофталеїнів,
зміна температури аж до 100 °с мало впливає на
інтервал переходу кольору ібКзс. Крім того, він
помірно розчинний у воді [5].
з урахуванням четвертої вимоги як підклад-
ку для хімічного сенсора на амоніак обрано тон-
ку (біля 0,2 мм) бавовняну вибілену тканину типу
бязі з поверхневою щільністю біля 130 г/м2 і про-
никністю для повітря біля 100 дм3/м2∙с [6].
щоб одержати хімічний сенсор, згадану підклад-
ку за методикою, що детально описана в роботі [7],
спочатку обробляли розчином мінеральної кислоти
до досягнення нейтральної реакції водної витяжки,
промивали дистильованою водою, сушили до вида-
лення води, просочували розчином ібКзс, а потім
сушили до вилучення розчинника.
основною складовою оптоелектронного бло-
ку реєстрації зміни інформативних ознак поверх-
ні сенсора слугує кольорова веб-камера моделі
а4тесн РК-730 МJ з власним кільцевим світло-
діодним освітлювачем як джерелом білого світла.
Реєстрація цим оптоелектронним блоком зміни
кольору поверхні хімічного сенсора при впливі на
нього амоніаку або в процесі відновлення сенсо-
ра до початкового стану здійснюється шляхом ви-
мірювання веб-камерою R (червоної), G (зеленої)
та B (блакитної) компонент відбитого від поверх-
ні сенсора світла (на довжинах хвиль 700, 546 та
436 нм відповідно). за допомогою спектральних
фільтрів, вбудованих у веб-камеру, остання видає
в послідовному форматі на пристрій оброблен-
ня зображення поверхні сенсора (комп’ютер) три
вихідні цифрові сигнали, які відповідають саме
R,G,B-складовим відбитого світла.
задля зменшення впливу на відгук хімічного сен-
сора нерівномірності розподілу по його поверхні
світлового потоку, а також апаратних шумів (шумів
веб-камери й джерела світла) розроблене програм-
не забезпечення визначає величину відгуку сенсора
із застосуванням фазового методу комп’ютерного
оброблення кольорового зображення поверхні зраз-
ка, який базується на понятті кольору як вектора й
тому дозволяє визначати кутове положення векто-
ра кольору в тривимірному R,G,B-просторі [8]. згід-
но цього підходу зміни інтенсивностей складових
світлового потоку, відбитого від поверхні зразка,
зазвичай варіюються, однак їх співвідношення, що
відповідає певному кольору поверхні, залишається
практично незмінним. відтак розташування векто-
ра кольору в тривимірному R, G, B-просторі можна
представити як:
cos ; cos ; cosR G B
R G B
L L La = b = γ = ,
де αR, βG, γB – кутове положення вектора кольору
відносно осі R, G або B відповідно; R, G, B – ам-
плітудні значення компонент вектора кольору;
2 2 2L R G B= + + – абсолютне значення вектора
кольору.
за інтегральний відгук розробленого хімічного
сенсора на вплив амоніаку в подальшому прийма-
ли відхилення кутового положення вектора кольо-
ру поверхні сенсора від його початкового стану
(до впливу на сенсор амоніаку), яке розраховува-
ли за формулою:
2 2 2
0 0 01 1 1
1 0 1 0 1 0
R G BR G B
S L L L L L L
∆ = − + − + −
, (1)
55ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
де індекси 0 і 1 відповідають початковому та по-
точному стану поверхні сенсора (до і після впливу
на сенсор амоніаку відповідно).
Досягти високої селективності хімічного сенсора
за умов використання в його складі кислотно-оснóв-
ного індикатора як основного компонента практично
неможливо. тому для захисту розробленого сенсора
від контакту з речовинами лужної природи, які мо-
жуть міститись в повітрі промислової зони й потен-
ційно здатні впливати на сенсор, блок відбору проби
амоніаку від наскрізного дефекту до хімічного сенсо-
ра виконано у виді аеродинамічного пристрою – без-
контактного щупа зі струминною завісою, конструк-
ція якого детально описана в роботі [9].
на рис. 2 у частковому розрізі схематично
зображено розроблений безконтактний щуп зі
струминною завісою в поєднанні з хімічним сен-
сором та оптоелектронним блоком. як видно з
цього рисунка, щуп складається з порожнистого
корпусу 1, в нижній частині якого виконано цен-
тральний отвір 2 для введення проби амоніаку, що
проникає крізь наскрізний дефект 3 стінки кон-
струкції 4, до порожнини корпусу 1. Концентрич-
но центральному отвору 2 для введення проби ви-
конано кільцевий колектор 5, а нижче колектора
5 розташована кільцева порожнина 6. Кільцевий
колектор 5 та кільцева порожнина 6 пневматич-
но з’єднані між собою каналами 7, що рівномірно
розташовані по колу. Крім того, кільцева порож-
нина 6 має наскрізний вихід у виді кільцевого щі-
линного сопла 8. Для виведення проби амоніаку
з порожнини корпусу 1 передбачено струминний
насос 9. в порожнині корпусу 1 закріплено хіміч-
ний сенсор 10. проба амоніаку підводиться без-
посередньо до сенсора 10 через патрубок 11. над
сенсором 10 розташована згадана веб-камера 12 з
власним кільцевим світлодіодним освітлювачем
13. Для рівномірного розподілу світла по поверх-
ні сенсора 10 між ним та кільцевим світлодіодним
освітлювачем 13 розміщено розсіювач світла 14.
Для регулювання витрат газу, що потрапляє до
струминного насосу 9, щуп забезпечений голча-
тим краном 15. технологічний отвір в стінці кор-
пусу 1, що закритий заглушкою 16, слугує для
вимірювання тиску й концентрації амоніаку в по-
рожнині корпусу 1 та для видалення аналіту з по-
рожнини корпусу при попередній підготовці щупа
до роботи. щуп додатково оснащений не зображе-
ними на цьому рисунку жорстко з’єднаною з кор-
пусом 1 рукояткою й з’єднаним з цією рукояткою
засобом еквідистантного переміщення щупа від-
носно поверхні стінки конструкції 4 на основі ре-
гульованого по висоті паралелограмного механізму.
при детектуванні оест витоків амоніаку крізь
наскрізні дефекти щуп встановлювали на поверх-
ню стінки 4 (рис. 2) конструкції над місцем її з’єд-
нання (наприклад, над зварним швом) та за до-
помогою паралелограмного механізму відводили
його на певну відстань від поверхні й фіксували в
цьому положенні. До кільцевого колектора 5 щупа
подавали очищене (з балона) стиснене повітря, яке
крізь канали 7 поступало до кільцевої порожнини
6, а з неї – до кільцевого щілинного сопла 8. ви-
тікаючи крізь це сопло, стиснене повітря утворю-
вало кільцевий струмінь, який, взаємодіючи з по-
верхнею стінки 4 конструкції, приймав на межі
з нею форму віялового струменю, як схематично
показано на рисунку. як наслідок, між торцем щі-
линного сопла 8 і поверхнею стінки 4 конструкції
створювався тиск дещо більший за атмосферний
та утворювався тороїдний вихор з лініями течії,
що направлені до центрального отвору 2. У разі,
коли при переміщенні щупа над з’єднанням стін-
ки конструкції наскрізний дефект потрапляв у вну-
трішню зону кільцевого струменю, амоніак, що
проникав крізь дефект, захоплювався тороїдним
вихорем, під дією перепаду тиску транспортував-
ся по патрубку 11 до сенсора 10, а потім вилучався
з порожнини щупа струминним насосом 9. таким
чином, кільцева частина струменю повітря слугу-
вала струминною завісою навколо центрального
отвору 2 й унеможливлювала зв’язок порожнини
щупа, де містився хімічний сенсор, з атмосферою.
віялова ж частина струменю повітря за умов роз-
ташування щупа над місцем витоку амоніаку (над
наскрізним дефектом) слугувала засобом тран-
спортування проби аналіту від дефекту до хіміч-
ного сенсора, а при розташуванні щупа над без-
дефектною ділянкою поверхні стінки конструкції,
коли сенсор перебував в режимі обдування тільки
повітрям, – засобом примусового відновлення по-
верхні сенсора до початкового стану.
Рис. 2. схематичне зображення безконтактного щупа зі стру-
минною завісою в поєднанні з хімічним сенсором та оптоелек-
тронним блоком (позначення див. тексті)
56 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
задля визначення величин максимальних інте-
гральних відгуків сенсора на вплив амоніаку різних
концентрацій оест попередньо тестували, проду-
ваючи порожнину його щупа стисненими (надлиш-
ковий тиск порядка 103 па) повітряно-амоніачними
газовими сумішами з різним вмістом аналіту. Дослід
повторювали тричі, дотримуючись однієї температу-
ри й кожний раз використовуючи сенсор з іншої пар-
тії. одержані результати представлено на рис. 3.
як видно з рисунка, характер залежностей,
одержаних для трьох хімічних сенсорів, узятих з
різних партій, схожий, хоча спостерігаються й де-
які відмінності, які, вочевидь, обумовлені незнач-
ною різницею в складі й структурі зразків бавов-
няної тканини, що були використані як носії при
виготовлені сенсорів. положисту початкову ділян-
ку залежності на рисунку можна ймовірно пояс-
нити забарвленням поверхні сенсора в проміжний
(між жовтим і синім) зелений колір при впливі на
сенсор амоніаку низьких коцентрацій (від 0,1 до
1 ppm). положисту ж кінцеву ділянку залежно-
сті – тим, що при впливі на сенсор амоніаку кон-
центрації 1000 ppm і більше уся індикаторна ре-
човина (ібКзс), яка міститься в носії, вступає в
реакцію з аналітом. як свідчить графік, мінімаль-
на концентрація амоніаку, що може бути надійно
детектована оест, становить 1 ррm.
примусово продуваючи порожнину щупа очи-
щеним стисненим (надлишковий тиск порядку
103 па) повітрям після введення в неї кожної з по-
вітряно-амоніачних сумішей і при цьому реєструю-
чи величину інтегрального відгуку сенсора, визна-
чали час, який необхідний для відновлення сенсора
до початкового стану. в результаті було з’ясовано,
що при продуванні порожнини щупа повітряно-амо-
ніачними сумішами з вмістом аналіту ≤ 10 ppm, а
потім очищеним повітрям, час повної релаксації
сенсора становить десятки секунд. У разі ж вико-
ристання газових сумішей з більшим вмістом амо-
ніаку час повної релаксації сенсора після його об-
дування повітрям істотно (до декількох хвилин)
збільшується. на рис. 4 представлено типову по-
ведінку сенсора при його обдуванні повітрям після
взаємодії з амоніаком концентрації > 10 ppm.
звідси можна зробити висновок про те, що
оест з безконтактним щупом зі струминною за-
вісою в поєднанні з хімічним сенсором на основі
ібКзс краще використовувати для детектування
витоків крізь дефекти конструкцій такої кілько-
сті амоніаку, концентрація якого після захоплення
аналіту тороїдним вихорем і транспортування під
дією перепаду тиску до сенсора 10 (рис. 2) не буде
перевищувати 10 ppm.
використовуючи щуп, у якому діаметр щілинно-
го сопла 8 (рис. 2) становив 30 мм і ширина сопла в
радіальному напрямку – 0,3 мм та діаметр патруб-
ка 11 – 6 мм, а його довжина – 15 мм, було дослі-
джено, як впливає швидкість витікання повітря зі
щілинного сопла на величину інтегрального відгуку
хімічного сенсора оест. Для цього щуп розташову-
вали на певній відстані від імітатора поверхні стінки
конструкції безпосередньо над контрольною течею
з величиною потоку амоніаку порядку 10-4 м3 .па/с,
яку було попередньо вбудовано в стінку імітато-
ра. Швидкість витікання повітря зі щілинного соп-
ла щупа варіювали зміною величини надлишкового
тиску повітря, яке від балона через редуктор подава-
ли до кільцевого колектора 5 щупа.
одержані дані представлені на рис. 5. як вид-
но з цього рисунка, незалежно від відстані щупа
до імітатора поверхні, де розташована контрольна
теча як джерело витоку амоніаку, найбільша вели-
чина відгуку хімічного сенсора оест досягається
при швидкості витікання повітря зі щілинного соп-
ла щупа біля 30 м/с. вочевидь це обумовлено тим,
що при такій швидкості витікання повітря крізь щі-
линне сопло з вище зазначеними геометричними
параметрами створюються найбільш сприятливі (з
Рис. 3. залежність інтегрального відгуку хімічного сенсора
оест від концентрації амоніаку в повітряно-амоніачній газо-
вій суміші, що подається до порожнини безконтактного щупа
(температура 20 ± 1 ос)
Рис. 4. типова кінетична крива зміни інтегрального відгуку
хімічного сенсора оест при продуванні порожнини його
щупа спочатку амоніаком концентрації > 10 ppm, а потім по-
вітрям (температура 20 ± 1 ос)
57ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
точки зору аеродинаміки) умови для транспорту-
вання аналіту від наскрізного дефекта до сенсора.
створюючи навколо щупа амоніаквмісну атмосфе-
ру, було досліджено, чи достатня ця швидкість витікан-
ня повітря зі щілинного сопла щупа щоб забезпечити
утворення надійного газового екрану й, як наслідок,
унеможливити зв’язок хімічного сенсора з атмосфе-
рою. Результати дослідів засвідчили, що 30 м/с – ціл-
ком достатня швидкість витікання повітря зі щілин-
ного сопла, при якій сенсор надійно захищений від
впливу небажаних складових атмосфери.
на рис. 6 представлено залежність величини
інтегрального відгуку хімічного сенсора оест
від швидкості еквідистантного (на відстані 1 мм)
переміщення щупа відносно імітатора поверхні з
наскрізним дефектом порядку 10–4 м3 .па/с як дже-
релом амоніаку при оптимальній швидкості виті-
кання повітря зі щілинного сопла (30 м/с).
як видно з рис. 6, наскрізний дефект як джере-
ло витоку амоніаку порядку 10–4 м3 .па/с надійно
виявляється при швидкостях переміщення щупа
оест до 25 мм/с.
висновки
використання хімічного сенсора на основі іб-
Кзс та кольорової веб-камери моделі а4тесн
РК-730 МJ як складових оест дозволяє надійно
детектувати витоки амоніаку в концентраційному
діапазоні від 1 до 10 ppm. після взаємодії з амо-
ніаком таких концентрацій сенсор швидко (про-
тягом декількох секунд) релаксує до початково-
го стану. при впливі на сенсор амоніаку більших
концентрацій час повної релаксації сенсора істот-
но збільшується.
застосування в складі оест безконтактного
щупа зі струминною завісою дозволяє за раху-
нок виникнення певних аеродинамічних ефектів
унеможливити зв’язок хімічного сенсора з атмос-
ферою, забезпечити регульоване за швидкістю
транспортування аналіту від наскрізного дефекту
конструкції до хімічного сенсора та пришвидши-
ти релаксацію сенсора до початкового стану.
Роботу виконано за фінансової підтримки
комплексної науково-технічної програми нан
України «сенсорні прилади для медико-екологіч-
них та промислово-технологічних потреб: метро-
логічне забезпечення та дослідна експлуатація».
Список літератури
1. Шмидт Д., Шварц в. (1991) Оптоэлектронные сенсор-
ные системы. пер. с нем. Москва, Мир.
2. бударин л. и., Касаев К. с., наумов в. н. (1991) Хими-
ческие методы испытаний изделий на герметичность.
Киев, наукова думка.
3. Дьяконов в. п., абраменкова и. в. (2002) MATLAB. Об-
работка сигналов и изображений. Специальный справоч-
ник. с.-пб., питер.
4. пиккеринг У. Ф. (1977) Современная аналитическая хи-
мия. Москва, химия.
5. (1976) Индикаторы. бишоп Э. (ред.). Москва, Мир.
6. гост 29298-2005 Ткани хлопчатобумажные и смешан-
ные бытовые. Общие технические условия.
7. тУ У 20.5-05417213-005:2017 Хімічний оптичний сенсор
на аміни.
8. хоруженко в. Ю., вахула о. а., Костюкевич К. в., Кукла
о. л., самойлова і. о., христосенко Р. в. (2008) Колори-
метричний детектор для аналізу компонентів газових і
рідких сумішей. Україна. пат. № 84899.
9. Шульженко о. в., Манорик п. а., посипайко Ю. М., по-
горіла л. М. (2013) Струминний безконтактний щуп те-
чошукача. Україна пат. № 102457.
References
1. Shmidt,D., Shvarts, V. (1991) Optoelectronic sensor systems.
Moscow, Mir [in Russian].
2. Budarin, L.I., Kasaev, K.S., Naumov, V.N. (1991) Chemical
methods of leak testing of products. Kiev, Naukova Dumka
[in Russian].
3. Dyakonov, V.P., Abramenkova, I.V. (2002) MATLAB. Pro-
cessing of signals and images: Special Refer. book. St.-Pe-
tersburg, Piter [in Russian].
4. Pikkering, U.F. (1977) Modern analytical chemistry. Mos-
cow, Khimiya [in Russian].
5. (1976) Indicators. Ed. by E. Bishop. Moscow, Mir [in Russian].
6. GOST 29298-2005: Fabrics cotton and mixed, domestic.
General specification [in Russian].
7. TU U 20.5-05417213-005:2017: Chemical optical sensor
for amines [in Ukrainian].
8. Khoruzhenko, V.Yu., Vakhula, O.A., Kostyukevych, K.V. et
al. (2008) Colorimetric detector for analysis of gas and liq-
uid mixture components. Pat. 84899 Ukraine [in Ukrainian].
9. Shulzhenko, O.V., Manoryk, P.A., Posypayko, Yu.M., Pogo-
rila, L.M. (2013) Current contactless probe of leak detector.
Pat. 102457, Ukraine [in Ukrainian].
Рис. 5. залежність інтегрального відгуку хімічного сенсора
оест від швидкості витікання повітря зі щілинного сопла
щупа (відстань щупа від імітатора поверхні з контрольною
течею порядку 10–4 м3 .па/с як джерелом витоку амоніаку: 1 –
1; 2 – 3; 3 – 5 мм, температура 20 ± 1 ос)
Рис. 6. залежність інтегрального відгуку хімічного сенсора
оест від швидкості переміщення щупа відносно імітато-
ра поверхні з наскрізним дефектом порядку 10–4 м3 .па/с при
швидкості витікання повітря зі щілинного сопла щупа 30 м/с
(температура 20 ± 1 ос)
58 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2
пРОИЗвОДСТвЕННыЙ РАЗДЕЛ
п. а. МаноРиК1, а. в. ШУльЖенКо1, а. л. КУКла2,
а. н. ФеДченКо2, Ю. н. посипайКо3, в. н. гРебен-
ниКов1, с. а. сотниК1
1институт физической химии им. писаржевского нан
Украины. 03028, г. Киев, просп. науки, 31.
2институт физики полупроводников им. в. е. лашкарева
нан Украины. 03028, г. Киев, просп. науки, 41.
3иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03150, г. Киев,
ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
оптоЭлеКтРонный сенсоРный течеисКатель
Для ДетеКтиРования УтечеК аММиаКа
Разработан портативный оптоэлектронный сенсорный тече-
искатель для детектирования утечек аммиака через сквоз-
ные дефекты промышленных объектов, химический сенсор
и аэродинамическое устройство для транспортировки пробы
аналита от дефекта к сенсору как составляющие прибора.
выявлено на основе анализа результатов исследований, что
прибор способен надежно детектировать концентрации амми-
ака порядка 1 ppm, эффективно функционирует в диапазоне
концентраций аммиака 1...10 ppm. определены оптимальные
условия, при которых целесообразно эксплуатировать прибор.
библиогр. 9, рис. 6.
Ключевые слова: оптоэлектронный сенсорный течеискатель, ам-
миак, утечка, детектирование
P.A. MANORIK1, O.V. ShULZhENKO1, O.L. KUKLA2, O.M.
FEDChENKO2, Yu.M.POSYPAIKO3, V.M.GREBENNIOV1,
S.O.SOTNIK1
1L.V.Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry of the NAS of
Ukraine, 31, Nauki Ave., 03028, Kyiv, Ukraine
2V.E.Lashkarev Institute of Semi-Conductor Physics of the NAS
of Ukraine, 41 Nauki Ave., 03028, Kyiv, Ukraine
3 E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, 11
Kazimir Malevich str., 03150, Kiev.
E-mail: office@paton.kiev.ua
OPTOELECTRONIC SENSOR LEAK DETECTOR FOR
DETECTION OF AMMONIA LEAKS
A portable optoelectronic leak detector for detection of ammonia
leaks through the through-thickness defects in industrial facilities,
chemical sensor and aerodynamic device for transportation of
analyte sample from the defect to the sensor, as the instrument
component, were developed. Proceeding from analysis of research
results, it was found that the instrument is capable of reliably
detecting ammonia concentrations of the order of 1 ppm, and
effectively functions in the range of ammonia concentrations of
1 – 10 ppm. Optimum conditions were determined, under which
it is rational to operate the instrument. 9 References, 6 Figures.
Keywords: optoelectronic sensor leak detector, ammonia, leaks,
detection
Надійшла до редакції
30.05.201
СЕРТИФИКАТ
Компания ООО «ТМ. вЕЛТЕК» получила на трехлетний период Сертификат
одобрения производителя сварочных материалов в соответствии с VdTÜV-Merkblatt
Schweiβtechnik 1153:2012.
В Сертификате отмечено, что компания ооо «ТМ. ВеЛТеК» предоставила
неопровержимые доказательства соответствующего применения своих цеховых
процедур по гарантированию качества производимых сварочных материалов. ин-
спекция была проведена представителем TÜV Rheinland Industrie Service GmbH.
Получение сертификата — еще один важный шаг по расширению поставок
порошковых проволок отечественного производства на зарубежные рынки.
Электроды пАТОН™
сертифицированы для продажи в Европе
опытным заводом ИЭС им. Е.О. патона успешно завершен процесс
сертификации сварочных электродов ПаТон™ для рынка европы.
наличие сертификата Се юридически подтверждает тот факт, что ка-
чество, рабочие характеристики, экологичность и безопасность электро-
дов ПаТон™ соответствуют всем необходимым требованиям со стороны
европейского рынка и предоставляет возможность Заводу беспрепят-
ственно поставлять данную продукцию в 25 стран единой Экономической
Зоны, а также в страны, признающие европейскую сертификацию.
Получение сертификата Се — еще один важный этап реали зации
стратегии оЗСо иЭС им. е.о. Патона по развитию бренда и расширению
поставок высококачественных сварочных материалов отечественного
производства на зарубежные рынки.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167571 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:30:19Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Манорик, П.А. Шульженко, О.В. Кукла, О.Л. Федченко, О.М. Посипайко, Ю.М. Гребенніков, В.М. Сотнік, С.О. 2020-03-31T13:22:25Z 2020-03-31T13:22:25Z 2018 Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку / П.А. Манорик, О.В. Шульженко, О.Л. Кукла, О.М. Федченко, Ю.М. Посипайко, В.М. Гребенніков, С.О. Сотнік // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167571 621.19.15 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.02.07 Розроблено портативний оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку крізь наскрізні дефекти промислових об’єктів, хімічний сенсор та аеродинамічний пристрій для транспортування проби аналіту від дефекту до сенсора як складові приладу. З’ясовано на підставі аналізу результатів досліджень, що прилад здатен надійно детектувати концентрації амоніаку порядку 1 ppm, ефективно функціонує в діапазоні концентрацій амоніаку 1...10 ppm. Визначено оптимальні умови, за яких доцільно експлуатувати прилад. Разработан портативный оптоэлектронный сенсорный течеискатель для детектирования утечек аммиака через сквозные дефекты промышленных объектов, химический сенсор и аэродинамическое устройство для транспортировки пробы аналита от дефекта к сенсору как составляющие прибора. Выявлено на основе анализа результатов исследований, что прибор способен надежно детектировать концентрации аммиака порядка 1 ppm, эффективно функционирует в диапазоне концентраций аммиака 1...10 ppm. Определены оптимальные условия, при которых целесообразно эксплуатировать прибор. A portable optoelectronic leak detector for detection of ammonia leaks through the through-thickness defects in industrial facilities, chemical sensor and aerodynamic device for transportation of analyte sample from the defect to the sensor, as the instrument component, were developed. Proceeding from analysis of research results, it was found that the instrument is capable of reliably detecting ammonia concentrations of the order of 1 ppm, and effectively functions in the range of ammonia concentrations of 1 – 10 ppm. Optimum conditions were determined, under which it is rational to operate the instrument Роботу виконано за фінансової підтримки комплексної науково-технічної програми НАН України «Сенсорні прилади для медико-екологічних та промислово-технологічних потреб: метрологічне забезпечення та дослідна експлуатація». uk Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Производственный раздел Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку Оптоэлектронный сенсорный течеискатель для детектирования утечек аммиака Optoelectronic sensor leak detector for detection of ammonia leaks Article published earlier |
| spellingShingle | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку Манорик, П.А. Шульженко, О.В. Кукла, О.Л. Федченко, О.М. Посипайко, Ю.М. Гребенніков, В.М. Сотнік, С.О. Производственный раздел |
| title | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| title_alt | Оптоэлектронный сенсорный течеискатель для детектирования утечек аммиака Optoelectronic sensor leak detector for detection of ammonia leaks |
| title_full | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| title_fullStr | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| title_full_unstemmed | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| title_short | Оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| title_sort | оптоелектронний сенсорний течошукач для детектування витоків амоніаку |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167571 |
| work_keys_str_mv | AT manorikpa optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT šulʹženkoov optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT kuklaol optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT fedčenkoom optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT posipaikoûm optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT grebenníkovvm optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT sotníkso optoelektronniisensorniitečošukačdlâdetektuvannâvitokívamoníaku AT manorikpa optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT šulʹženkoov optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT kuklaol optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT fedčenkoom optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT posipaikoûm optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT grebenníkovvm optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT sotníkso optoélektronnyisensornyitečeiskatelʹdlâdetektirovaniâutečekammiaka AT manorikpa optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT šulʹženkoov optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT kuklaol optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT fedčenkoom optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT posipaikoûm optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT grebenníkovvm optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks AT sotníkso optoelectronicsensorleakdetectorfordetectionofammonialeaks |