На головну | Пишіть нам | Пошук по сайту тел (063) 620-06-88 (інші) Укр | Рус | Eng   
На земній кулі зареєстровано більше 30 млн. торговельних марок (в Україні – понад 100 тис.) і це число зростає щороку майже на мільйон
  новини  ·  статті  ·  послуги  ·  інформація  ·  питання-відповіді  ·  про Ващука Я.П.  ·  контакти за сайт: 
×
Якщо ви помітили помилку чи похибку, позначте мишкою текст, що включає
помилку (все або частину речення/абзацу), і натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити нам.
×

Інновації в галузі альтернативної вимірювальної техніки, як засіб запобігання псевдо-революцій в класичній фізиці

2011-09-30
Андрій (Гавріель) ЛІВШИЦ
винахідник, інженер-дослідник в компанії «АДЕМА». США, Каліфорнія

По мере того, как эксперименты в области физики и других дисциплин становятся всё более сложными, по мере того, как организация таких экспериментов в силу целого ряда объективных причин, начинает требовать концентрации финансов и объединения средств нескольких развитых государств, правильность и точность измерений результатов таких экспериментов во многом определяет корректность оценки результатов экспериментов.

Очень часто проводить измерения можно только по одному из известных методов, так как сочетание нескольких наиболее оптимальных методов и средств измерений осуществить невозможно в силу серьёзного усложнения экспериментов и естественно резкого увеличения затрат на их проведение.

Для начала с согласия читателей проведём небольшой экскурс в историю вопроса.

В прошедшую неделю в средствах массовой информации, уже в который раз, появилась сенсационная информация, такого содержания :
« ...Торопливые нейтрончики
В физике запахло настоящей революцией
23 сентября 2011 года из Италии пришла удивительная новость - мюонные нейтрино, возникающие при распаде мезонов, движутся быстрее света. Эта новость является удивительной для любого сколь-нибудь образованного человека, ведь он знает - теория относительности Эйнштейна запрещает двигаться чему-либо так быстро. Как оказалось, революции в физике пока не произошло, но сам факт ее теоретической возможности и ненулевой вероятности заслуживает отдельного рассказа.»

Кто вы, мистер нейтрино?

В 1914 году английский физик Джеймс Чедвик, изучая бета-распад (это когда ядро некоторого элемента неожиданно излучает электрон или позитрон), обнаружил интересный и пугающий факт - энергия получившегося в результате распада ядра меньше расчетной. Несколько десятилетий эта проблема мешала физикам жить, ведь закон сохранения энергии - вещь совершенно фундаментальная. Дошло до, казалось бы, абсурда - какое-то время сам Нильс Бор, классик квантовой механики, готов был признать, что закон сохранения в микромире не обязан выполняться, поскольку тому нет "ни экспериментальных, ни теоретических доказательств".

В 1930 году Вольфганг Паули, скрепя сердце, решился ввести новую частицу. "Я допускаю, что мой прием может на первый взгляд показаться довольно невероятным, потому что, если бы нейтрино существовало, оно было бы давно открыто. Тем не менее, кто не рискует, тот не выигрывает. Поэтому мы должны серьезным образом обсуждать любой путь к спасению", - написал он в своем знаменитом письме к Тюбингенскому научному конгрессу (тогда физики еще болезненно воспринимали необходимость введения новых частиц).

Полученную частицу окрестили нейтроном, поскольку она имела нулевой электрический заряд. Тут случился забавный казус - в 1932 году Чедвик открыл нейтральную частицу, которую тоже назвал нейтроном. Из-за этого, когда через два года Энрико Ферми представил уже полноценную теорию бета-распада (тогда уже было понятно, что нейтрон Паули и нейтрон Чедвика совсем разные), ему потребовалось переименовать придуманную Паули частицу. Он и стал автором термина "нейтрино", что можно перевести как "нейтрончик".
Младший брат нейтрона хоть и спас закон сохранения энергии (а также, как выяснилось чуть позже, законы сохранения импульса и момента количества движения), но оказался частицей довольно неприятной. Во-первых, выяснилось, что он очень неохотно взаимодействует с материей - при энергиях в 3-10 мегаэлектронвольт длина свободного пробега частицы составляет порядка 100 световых лет. Кроме этого, оказалось, что Солнце просто-таки бомбит нашу планету нейтрино - через площадку в 1 квадратный сантиметр за секунду проходит порядка 100 миллиардов нейтрино, - однако мы этого не замечаем.

В 1960-е годы выяснилось, что существует несколько типов нейтрино (за экспериментальное подтверждение этого факта Леон Ледерман, Мэдвин Шварц и Джек Стейнбергер в 1988 году получили Нобелевскую премию по физике). В частности, они обнаружили, что есть электронные нейтрино, а есть и мюонные, возникающие при распаде пи-мезонов.

Скоро сказка сказывается, но не скоро дело делается - в начале 2000-х ученые уже знали про нейтрино много, но при этом, правда, большая часть информации была получена экспериментально. С точки зрения теории, нейтрино было и остается крепким орешком - часто на один и тот же вопрос разные теоретические предпосылки давали и дают диаметрально противоположные ответы. Еще одной трудностью в изучении данных частиц являются масштабы детекторов, которые необходимо строить (об этом, впрочем, чуть ниже).
Как бы то ни было, но на настоящий момент известно, что всего есть три поколения нейтрино - тау, мюонные и электронные. У каждой частицы есть ее антипод - антинейтрино соответствующего поколения. Выяснилось, что нейтрино - непостоянная частица, поэтому во время движения осцилирует, то есть может превращаться из частицы одного поколения в частицу другого. Из этого непосредственно вытекает (здесь мы, конечно, опускаем пять - десять страниц вычислений и кучу научных работ), что масса покоя у этой частицы ненулевая - до недавнего времени, кстати, физики были в этом совсем не уверены. Более того, уже упоминавшийся Паули, по сути папа нейтрончика, считал этот параметр нулевым.
В последние годы нейтрино часто попадали в новости как частицы, которые просто никак не хотят укладываться в стандартную модель. Например, в 2010 году ученые, работающие с экспериментом MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search - поиск нейтринных осцилляций с использованием главного инжектора) в Миннесоте, объявили, что им удалось найти различия у нейтрино и антинейтрино. Так, оказалось, что процесс осциляции для этих двух видов отличается, а квадраты разности масс разных поколений в одном из случаев оказались на 40 процентов меньше для антинейтрино, чем для нейтрино (понятное дело, что с точки зрения современной теории элементарных частиц это просто недопустимо). В 2011 году японский детектор T2K, который ловит нейтрино, испускаемые ускорителем в комплексе J-PARC, зарегистрировал ранее неизвестный тип осциляции - мюонные нейтрино превращались в электронные (хотя могут только в тау) - что тоже стало для большинства физиков полной неожиданностью.

Понятное дело, что все эти трудности не выходили за рамки физики элементарных частиц - в упомянутых случаях, между прочим, физики ограничились докладами, так и не сделав по собранным данным работ, ссылаясь на "недостаточную статистическую достоверность результатов". Но, вероятно, нейтринные странности копились слишком долго, и гром грянул 23 сентября 2011 года.

Быстрее света

Именно в этот день мир облетела новость от ученых, работающих с детектором OPERA (Oscillation Project with Emulsion-t-Racking Apparatus - проект по изучению нейтринных осцилляций, использующий анализ эмульсионных пленок) - кстати, тем самым детектором, на котором в 2010 году впервые напрямую удалось зарегистрировать факт пресловутых нейтринных осцилляций. Изучая отличие скорости нейтрино от скорости света, они обнаружили, что мюонные нейтрино не только не отстают от света, как положено с точки зрения теории относительности массивным частицам, но и обгоняют его!

Тут необходимо понимать две вещи. Во-первых, в теоретических расчетах сверхсветовые скорости получаются сплошь и рядом. В Википедии есть несколько неплохих примеров - особенно впечатляет, что, когда крутишь головой, в системе координат, связанной с ней, Луна движется быстрее скорости света. При этом общий консенсус при объяснении таких феноменов довольно прост: подобные процессы не позволяют передавать информацию, а, значит, вполне допустимы.

Во-вторых, скепсис к новому открытию подогревала и подача материала новостными агентствами. Вот, например, как это преподнесли "Вести". В сюжете фигурировали фразы наподобие "Европейские ученые растерянно пожимают плечами и думают, а что дальше-то делать? ", "Ученые не поверили своим собственным данным и кинулись все перепроверять, но получили тот же результат" и совершенно фантастическое "теория относительности в этом случае летит в тартарары". После этого, понятное дело, возникает мысль о том, что ученых снова не так поняли.

Вместе с тем ситуация оказалась намного серьезнее. В архиве препринтов Корнельского университета появилась статья с подробным изложением результатов экспериментов. В ней, среди прочего, говорится, что в рамках эксперимента ученым удалось зарегистрировать 16111 событий, когда нейтрино приходили раньше расчетного времени. Статистический анализ позволил установить, что в среднем скорость мюонного нейтрино превышает скорость света на 0,00248 процента. Надо сказать, что это не первое заявление подобного рода - в 2007 году MINOS обнаружил, что нейтрино от ускорителя в лаборатории Ферми приходят чуть раньше, чем нужно (тогда, правда, ученые посчитали это ошибкой в измерениях).

В распространенном по случаю появления статьи пресс-релизе говорится, что авторы работы понимают все последствия, которые несет их заявление, поэтому не намерены публиковать работу в рецензируемом журнале до тех пор, пока у их результата не появится независимое подтверждение. В частности, именно MINOS мог бы подтвердить результаты итальянского детектора. При этом, как говорит Антонио Эредитато, представитель коллаборации OPERA (в ней принимают участие 160 ученых из разных стран, включая Россию), эксперимент ученых устроен достаточно просто: "Мы измеряем расстояние, измеряем время и делим одно на другое - так же, как делается в школе".

На самом деле, конечно, Эридитато лукавит. Сначала в суперпротонном синхротроне (SPS), что расположен в CERN на границе Франции и Швейцарии и обычно используется для предварительного разгона пучков для Большого адронного коллайдера, каждые шесть секунд протоны бомбят графитовую мишень. В результате этого возникают мезоны, которые в полете начинают распадаться с выделением мюонных нейтрино (для этого частицам предоставлен туннель длиной в один километр). Полученные частицы пролетают 730 километров (расстояние измеряется с точностью до 20 сантиметров), пересекая несколько государственных границ, и оказываются в Италии, где их уже ждут в Национальной лаборатории Гран-Сассо.

Здесь, под толщей горных пород в 1,4 километра (при этом, кстати, комплекс почти на километр выше уровня моря), располагается крупнейшая в мире лаборатория по изучению элементарных частиц. Подобное расположение позволяет свести к минимуму фон, создаваемый элементарными частицами из космоса и земных недр. Здесь частицы регистрируются при помощи детектора, состоящего из 150 тысяч фотоэмульсионных пластин, свинцовых прослоек толщиной около миллиметра и магнитного спектрографа.
Понятное дело, что образование нейтрино завязано на вероятности, поэтому ученые получали некоторое статистическое распределение. Главным достижением ученых была невероятно точная синхронизация (порядка 10 наносекунд) часов в CERN и в Италии. Для этого, в частности, ученые привлекли специалистов из CERN и METAS (это швейцарские метрологи). Открытию посвятили пресс-конференцию, которую транслировали в интернет прямо из CERN вечером 23 сентября 2011 года.

Возможные объяснения

Самым популярным пока объяснением обнаруженного феномена называют систематическую ошибку в измерениях. "Эти результаты - следствие систематической ошибки в измерениях. Я бы не стал клясться женой и детьми - им это не понравится, но могу поклясться собственным домом", - приводит Science NOW слова Чен Кен Джуна, физика из Университета Стоуни-Брук.

Другие ученые не столь оригинальны в своих высказываниях, однако тоже отмечают, что результат итальянского детектора - не первая попытка опровергнуть постулат Эйнштейна о предельности скорости света. Вместе с тем во всех работах подобного рода рано или поздно обнаруживались ошибки. Стало быть, обнаружатся они и в этой работе. Некоторые исследователи отмечают, что данный результат может служить подтверждением экзотических физических теорий, которые, например, предполагают наличие дополнительных измерений (как именно связана высокая скорость нейтрино с подобными теориями, не уточняется).

Наконец, самый простой вариант заключается в том, что гравитация Эйнштейна требует каких-нибудь поправок. В частности, например, есть вариант нарушения лоренц-инвариантности нейтринных осциляций (в похожем направлении работают физики по всему миру, пытаясь, в частности, включить в Стандартную Модель тахионы - частицы, изначально движущиеся со скоростью, большей скорости света). Адепты такого рода теорий вполне могут оказаться теми самыми физиками, которым удалось "заглянуть" в будущее.
В общем, неважно, кто окажется прав - главное, чтобы открытие ученых не оказалось досадной систематической ошибкой. Ведь это будет означать настоящую революцию в физике, а это всегда очень здорово, хотя маловероятно...

И всё таки, что могут предложить изобретатели сегодня, для того, что бы иметь при измерениях во время экспериментов возможность сравнить результаты измерений по классическому общепринятому методу с результатами, полученными при использовании для измерений каких то альтернативных измерительных технологий и средств измерения;
Предлагаем вниманию читателей одну из таких альтернативных технологий, которая при всей своей простоте, может дать такую реальную возможность, как вести прецизионный мониторинг параметров турбулентных, ламинарных или смешанных процессов в режиме реального времени и совершенно без непосредственного контакта с измеряемым объектом;
В предложенной технологии все базовые параметры являются предметом изобретения;
Основные технические решения по формированию технологии магнитного резонанса разработаны и проверены в компании – разработчике технологии; Все права на использование эффекта магнитного резонанса для контроля качества жидкостей или аэрозолей или эмульсий, будут переданы этой компании;

В новом проекте подготовлены базовые аппликации и технологические решения, которые являются основой для изобретений, которые предполагается оформить после организации серийного производства в этой или другой компании;

В настоящее время в различных стадиях готовности находится 5 первых принципиальных аппликаций, - основы изобретений, которые должны формировать пакет интеллектуальной собственности компании держателя интеллектуальной собственности этого проекта;
По устному соглашению с первым потребителем технологии, все контакты и пробные проверки технологии являются конфиденциальными; инженерные службы потребителя предоставили всю необходимую информацию и свои технические требования к прибору, после получения информации, защищённой действующими патентами компании
При подготовке проекта в компании были проведены все необходимые мероприятия по патентному поиску. Результаты поиска подтверждают пионерский характер изобретений и полное отсутствие каких либо аналогичных технических решений в информационных массивах и тем более в продуктах аналогичного назначения на рынке;

Параллельно измерения проводились на существующем оборудовании для контроля и на прототипе аппарата для контроля, изготовленном в компании –разработчике по новой технологии измерений; все измерения проводились на пробах воды взятых в одно и то же время на двух объектах в одном здании;

Представитель компании –разработчика присутствовал на тесте в здании потенциального потребителя, в то время как в компании – разработчике проводились измерения на прототипе нового прибора;

В настоящее время при контроле состояния воды для каждого из компонентов существует своя методика контроля и оборудование для контроля;

В случае, если для контроля применяются химические методы определения концентраций компонентов, для каждого из них необходимы свои химические реактивы и своя химическая посуда; именно такой метод контроля применяется у потенциального потребителя;

Такой метод требует специальной подготовки оператора, и после завершения проверки, тот же оператор должен включить дозирующие насосы для добавки в воду необходимых химических реагентов; как правило повторной проверки, для того что бы убедиться в том, что дозировка химических реагентов была правильной, не проводят, так как стоимость теста очень высока;

Предлагаемый метод позволяет меняя параметры резонансного контура, оценивать изменения в концентрации любого компонента в воде в автоматическом режиме за время, необходимое для изменения параметров контура и измерения, равном, при необходимости,- 10 милисекунд; таким образом для оценки и сравнения с эталоном концентрации 11 параметров необходимо всего 121 милисекунд;

Для управления процессом поддержания параметров воды в теплообменных агрегатах необходим контроль только 3 параметров, из которых основным является концентрация молибдена;

Все остальные параметры не являются критическими и их концентрация не влияет на работу дозирующих насосов;

Продукт для контроля качества воды для замкнутых систем является однотипным для любых систем;

Продукт является однотипным для всех потребителей у которых вода находится и рециркулирует в замкнутых трубопроводах;

Одновременно система позволяет настройку и регулировку под условия каждого конкретного потребителя;

Для работы с предлагаемым аппаратом оператор не должен иметь никаких специальных навыков и не должен проходить специальную профессиональную подготовку;
Вся информация от аппарата при необходимости выводится на дисплей или на другой показывающий прибор;

Конструкция прибора предусматривает возможность вывода информации на мобильный телефон и на монитор компьютера;

Размеры прибора изменяются в зависимости от диаметра трубопровода на котором он установлен;

Прибор может быть установлен на трубопроводах диаметром от 8 миллиметров до 120 миллиметров; длина трубопровода от 100 до 250 миллиметров; вес прибора вместе с пультом управления не более 1 килограмма;

В настоящее время прибор находится на стадии макетирования из стандартных компонентов;
Изготовлен макет прибора и системы управления, который имеет все необходимые функции;

Для доводки прибора до стадии серийного производства необходимы следующие этапы:
Рабочий проект;
Изготовление опытного образца;
Предварительные и приёмные испытания опытного образца;
Опытно промышленная эксплуатация;
Аттестация опытного образца;
Подготовка к серийному производству;
Как для любого электрического прибора основным требованием является соответствие нормам электрической безопасности;
Как для любого изделия, предназначенного для работы с оператором, одним из требований является требование соответствия эргономике;
Все остальные технические и эксплуатационные условия должны быть выработаны и согласованы с потенциальными потребителями в процессе выполнения проекта;

Себестоимость производства прибора совместно с периферийными устройствами составит на уровне единичного производства,- 2000 долларов США; На уровне установочной серии,- 1800 долларов США; на уровне развитого серийного производства,- 1500 долларов США; на уровне массового производства,- 850 долларов США;

Поскольку технологические решения предлагаемой технологии и существующих технологий в корне отличаются друг от друга, прямое сравнение конкурентов не представляется возможным;

Для оценки уровня эффективности предлагаемого проекта, на первом этапе принята система оценки прямых затрат на контрольные операции и сравнение этих затрат;
Поскольку эта компании – поставщики будут оставаться поставщиком химических реагентов и дозирующих насосов, предполагается после организации новой компании и защиты технических решений патентами, начать сотрудничать с ней;

Одна из возможных целей сотрудничества,- реализация приборов для этой компании и передача ей прав на установку и монтаж приборов в сочетанием с её оригинальными продуктами;

Специалисты этой компании, которые занимаются обслуживанием оборудования и заняты в рамках этого обслуживания контролем качества воды, получив первичную информацию об технологии контроля качества воды без непосредственного контакта с ней, проявили интерес к этой технологии;

На собрании ведущих инженеров компании по региону Калифорнии была проведена общая презентация технологии;

По результатам презентации, было принято решение начать сотрудничество с разработчиком технологии и передать в его распоряжение образцы воды и другую информацию, необходимую для проведения контрольного теста;

До момента полной определённости с организацией внедрения изобретений в этой компании было решено не оформлять юридических документов о сотрудничестве, было решено вести на этом этапе только техническое сотрудничество и проверки работоспособности технологии;

Для более уверенного внедрения инновационной технологии измерений, компания разработчик технологии одновременно подготовила необходимые рекомендации, технологические инструкции и методические указания по применению новой технологии, как альтернативного параллельного измерительного средства, позволяющего при минимальных затратах исключить возможные ошибки и неточности в измерениях.

МЕТОДИКА ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРОВЕРКИ ТЕХНОЛОГИИ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ЖИДКИХ РАСТВОРОВ В ЗАКРЫТОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Методика выбора рабочих частот датчиков

Данная методика описывает первый этап, неоходимый для построения системы мониторинга концентрации компонентов исследуемой смеси. Под смесью подразумевается любая совокупность компонентов, один из которых является превалирующим по объёму и рассматривается в качестве условного растворителя, а другие – рассматриваются в качестве условных растворённых компонентов. Понятие условного растворителя не ограничивается жидким однокомпонентным веществом, способным образовывать растворы с другими веществами; это также может быть смесь либо газообразных, либо жидких и даже твердых веществ (пример - компаунд), которые могут служить базой для для образования не только растворов, но суспензий, туманов пен. Соответственно условные растворённые компоненты могут быть не только растворены, но и присутствовать в растворах в качестве суспезий, колоний бактерий, капелек тумана, газовых пузырьков в пене или частичек наполнителя в компаундах.

Поиск оптимальной рабочей частоты датчика для построения системы мониторинга одной компоненты смеси

Такая система мониторинга может применяться в технологических процессах, в которых возможно изменение концентрации одной компоненты, при этом концентрации других компонент остаются неизменными.

Подготовка образцов для измерения

Необходимо приготовить два образца с концентрациями исследуемой компоненты, соответствующими границам предполагаемого дипазона изменения этой концентрации.

Сканирование

Используя потенциостат, произвести сканирование подготовленных образцов по частоте, используя всю полосу пропускания потенциостата (в нашем случае: от 0.100 МГц до 170 МГц). В процессе сканирования снимаются и записываются показания потенциостата ввиде изменений амплитуды и сдвига фазы протекающего через образец тока относительно гармонически изменяющегося зондирующего напряжния со стабилизированной постоянной амплитудой.

Анализ результатов

По результатам сканировани надо выбрать несколько частот, при которых разница между амплитудами исследуемых образцов достигает наибольших значений и несколько частот, при котрых разница в сдвигах частот достигает наибольших значений. Выбранные частоты будут являться исходными данными для проектирования изготовления пробных резонансных датчиков.

Выбор оптимального датчика

Выбор набора частот по резудьтатам сканирования образцов с использованием потенциостата носит предварительный характер. Для принятия решения относительно оптимальной рабочей частоты однокомпонентной системы мониторинга концентрации необходимо провести испытания каждого пробного резонансного датчика, но уже не с двумя, а, по крайней мере, с 10-ю образцами с различными концентрациями исследуемой компоненты, находящимися в пределах предполагаемого дипазона её изменения. После проведения испытаний всех опытных образцов датчиков можно выбрать лучший, при этом следует отдавать предпочтение датчикам, которые наряду с хорошей чувствительностью, имеет монотонное изменение показаний в соответствии с изменением концентрации контролируемой компоненты (для удобства последующей калибровки). Более низкие частоты предпочтительней с точки зрения обеспечения помехозащищённости. Также при выборе датчика необходимо учесть конструктивные ограничения.

Поиск оптимальных рабочих частот датчиков для построения системы мониторинга двух компонент смеси

Такая система мониторинга может применяться в технологических процессах, в которых возможно изменение концентрации двух компонент, при этом концентрации других компонент остаются неизменными.

Подготовка образцов для измерения

Необходимо приготовить по два образца для каждой исследуемой компоненты с концентрациями, соответствующими границам предполагаемого дипазона изменения этих концентрации, а также образец, в котором эти компоненты отсутствуют полностью.

Сканирование

Используя потенциостат, произвести сканирование подготовленных образцов по частоте, используя всю полосу пропускания потенциостата (в нашем случае: от 0.100 МГц до 170 МГц). В процессе сканирования снимаются и записываются показания потенциостата ввиде изменений амплитуды и сдвига фазы протекающего через образец тока относительно гармонически изменяющегося зондирующего напряжния со стабилизированной постоянной амплитудой.

Анализ результатов

Для каждой исследуемой компоненты по результатам сканировани надо выбрать несколько частот, при которых разница между амплитудами исследуемых образцов достигает наибольших значений, несколько частот, при котрых разница в сдвигах частот достигает наибольших значений и частоты (или диапазоны частот), на которых отсутствует чуствительность к одной компоненте, а к другой она есть. Проанализировать полученные выборки частот. В зависимости от результатов сравнения существует несколько возможных алгоритмов выбора рабочих частот датчиков.

Вариант, когда существуют частоты, на которых присутствует чувствительность только к одной компоненте.

Этот вариант является наиболее предпочтительным для построения системы мониторинга концентраций исследуемых компонент.

Если такие частоты существуют, как для одной компоненты, так и для другой, то выбор рабочих частот очевиден: для изготовления опытных образцов резонансных датчиков нужно выбрать такие рабочие частоты, на которых при отсутствии чувтвительности к одной компоненте, чувствительность к другой максимальна. Таких частот нужно выбрать, по крайней мере, по одной для каждой компоненты.

Если такие частоты существуют только для одной из компонент, то для изготовления опытных образцов резонансных датчиков для этой компоненты нужно выбрать такие рабочие частоты, на которых при отсутствии чувтвительности к одной компоненте, чувствительность к другой максимальна, для другой копоненты из её набора частот следует выбрать такие рабочие частоты, на которых разница в чувствительности к исследуемым компонентам наибольшая.

Вариант, когда нет частот, на которых присутствует чувствительность только к одной компоненте, но полученные выбоки частот не совпадают между собой.

В этом случае для изготовления опытных образцов резонансных датчиков следует выбрать из каждого набора частот такие рабочие частоты, на которых разница в чувствительности к исследуемым компонентам наибольшая.

Вариант, когда полученные выбоки частот совпадают между собой

Этот вариант является наиболее сложным для построения системы мониторинга концентраций исследуемых компонент. Если набор частот для одной компоненты полностью совпадает с набором для другой, то необходимо проверить на всех ли частотах сохранется пропорция между изменениями амплитуды или сдвига фазы для одной компоненты и изменениями амплитуды или сдвига фазы для одной компоненты. Если всё совпадает, то следует попробывать повторить сканирование, используя другие значения зондирущего напряжения. Если не удаётся добиться различий, то, скорее всего, исследуемые компоненты являются неразличимыми с точки зрения электрохимической импедансной спектроскопии. Тем не менее, даже в это случае можно попробовать изготовить несколько опытных образцов датчиков с различными рабочими частотами, соответствующими наибольшей чувствительностью к изменению концентраций исследуемых компонент, так как резонансный датчик оказывает более комплексное воздействие (добавляется воздействие магнитным полем) на исследуемы образец, чем воздействие потенциостата. Если испытание этих датчиков хотя бы на одной из частот покажет наличие изменения пропорции в чувствительности к изменениям концентраций, то существует принципиальная возможность построения системы мониторинга концентрации исследуемых компонент, причём селективность этой системы будет тем выше, чем больше разница в пропорции.

Выбор оптимальных датчиков

Выбор набора частот по резудьтатам сканирования образцов с использованием потенциостата носит предварительный характер. Для принятия решения относительно оптимальных рабочих частот двухкомпонентной системы мониторинга концентрации необходимо провести испытания каждого пробного резонансного датчика, но уже не с двумя, а, по крайней мере, с 10-ю образцами с различными концентрациями исследуемых компонент, находящимися в пределах предполагаемого дипазона их изменения. После проведения испытаний всех опытных образцов датчиков можно выбрать лучшую пару, при этом следует отдавать предпочтение датчикам, которые наряду с хорошей чувствительностью, имеют монотонное изменение показаний в соответствии с изменением концентрации контролируемых компонент (для удобства последующей калибровки). Более низкие частоты являются наиболее предпочтительными с точки зрения обеспечения помехозащищённости. Также при выборе датчиков необходимо учитывать конструктивные ограничения

ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ АППЛИКАЦИИ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРЕЦИЗИОННОЙ МАГНИТОРЕЗОНАНСНОЙ МЕТРОЛОГИИ

Предлагаемые аппликации можно разделить на следующие направления техники и технологии:

1. Оптические накопители информации; кодирование и декодирование; технический контроль качества многослойных дисков; контроль расстояния между слоями в многослойном диске; контроль толщины слоя при послойной полимеризации; лабораторные контрольные системы; контроль электрохимической металлизации мастер- дисков; контроль качества оптического форматирования трёхмерных монолитных дисков; применение двойного дифференциального винта для позиционирования и ориентирования магниторезонансного сенсора; применение привода на гибких тяговых элементах для стабилизации положения сенсора;

2. Датчики уровня, устанавливаемые на наружной стенке тонкостенных ёмкостей; датчики уровня для установки на наружной поверхности пластиковых ёмкостей; датчики уровня для установки на наружной поверхности ёмкостей из магнитных металлов; датчики уровня для установки на наружной поверхности ёмкостей из немагнитных металлов; датчики уровня для установки на наружных цилиндрических поверхностях вертикальных трубопроводов; датчики фиксации наличия жидкости в трубопроводах, устанавливаемые снаружи трубопровода;

3. Герметичные датчики уровня, устанавливаемые непосредственно в ёмкостях с жидкостями; датчики, устанавливаемые на ёмкостях с токопроводящими жидкостями,- не агрессивными; датчики, устанавливаемые на ёмкостях с агрессивными токопроводящими жидкостями; датчики, устанавливаемые на ёмкостях с агрессивными нетокопроводящими жидкостями; датчики, устанавливаемые на ёмкостях с неагрессивными нетокопроводящими жидкостями; датчики, устанавливаемые внутри трубопровода с агрессивными жидкостями; датчики, устанавливаемые внутри трубопровода с неагрессивными жидкостями;

4. Устройства для контроля плотности жидкостей;

5. Устройства для контроля проводимости жидкостей;

6. Устройства для контроля насыщения растворов для щёлочного травления;

7. Устройства для контроля насыщения растворов для кислого травления;

8. Устройства для контроля уровня проводимости воды в трубопроводе;

9. Устройства для контроля концентрации органики в жидкостях;

10. Устройства для контроля параметров для автоматического управления процессом химических покрытий;

11. Устройства для контроля параметров для автоматического управления процессом электрохимических покрытий;

12. Устройства для контроля параметров для автоматического управления процессом покрытий в вакууме;

13. Системы контроля параметров жидкостей в длиномерных технологических ёмкостях и ваннах;

14. Системы магниторезонансного контроля уровня кислотности в жидкости;

15. Системы магниторезонансного контроля уровня щёлочности в жидкости;

16. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации растворённых химических веществ в жидкости;

17. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации кислорода в жидкостях;

18. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации кислорода в жидкостях, содержащих биологические загрязнения;

19. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации кислорода в жидкостях, содержащих химические загрязнения;

20. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации радиоактивных материалов, содержащихся в жидкостях в растворённом виде;

21. Комбинированные системы магниторезонансного контроля для мониторинга остаточных загрязнений в сточных водах перед их сбросом в канализацию;

22. Комбинированные системы магниторезонансного контроля для мониторинга концентрации солей жёсткости в бассейнах промышленных систем кондиционирования воздуха;

23. Комбинированные системы магниторезонансного контроля величины осаждённых на стенках трубопроводов солей жёсткости;

24. Системы магниторезонансного контроля уровня концентрации железа в грунтовых водах, добываемых для производства питьевой воды;

25. Комбинированные системы магниторезонансного контроля концентрации нефтепродуктов в попутных водах нефтепромыслов;

26. Системы магниторезонансного контроля степени заполнения металлами обменной ёмкости ионообменных смол в ионнообменных колоннах;

27. Системы магниторезонансного контроля степени заполнения объёма объёмно- пористых электродов;

28. Системы магниторезонансного контроля концентрации металлов в электролитах гальванических производств.

джерело: Інтернет-сайт "ВЯПат"
корисний матеріал? Натисніть:

групи: Наукові відкриття, науково-технічна інформація; світ
теги: винахід; методика; США




інші статті...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при використанні будь-яких матеріалів сайту посилання на джерело обов'язкове
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100