В современном производственном процессе роль технологической воды и технологических водных растворов трудно переоценить

Особенно в микроэлектронике и производстве нано-материалов, производстве пищевых композитов и новейших косметических и фармацевтических препаратов, в биотехнологиях , с каждым годом качество воды и водных растворов , контроль или мониторинг качества приобрели и продолжают приобретать приоритетное значение

При помощи современных бесконтактных сенсоров есть возможность такой он-лайн контроль в режиме реального времени производить

Предлагаем вниманию читателей пример такой технологии, изобретённой в последнее время

1. АППЛИКАЦИЯ ПРИБОРА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ СООТВЕТСТВИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ТРЕБОВАНИЯМ СТАНДАРТОВ

Прибор имеет два основных исполнения; первое исполнение ,- для установки непосредственно на трубопроводе перед краном, в пределах жилых Иили производственных помещений; второе исполнение ,- переносное , предназначенное для отбора из крана пробы воды в отрезок трубопровода , на котором установлен сенсор;

Оба исполнения продукта имеют лаконичный дизайн, изготовлены из пластика , как правило поливинилхлорида , компактны и просты в использовании;

Принцип работы для обоих исполнений прибора основан на сравнении эталонных сигналов резонансного сенсора с сигналом , полученным от пробного измерения; эталонный сигнал получен на полностью соответствующей требованиям стандартов воде или водном растворе ;

Сенсор приборов фиксирует малейшие отклонения от эталонного сигнала; порог чуствительности составляет для металлов 0.000000005 грамма; для радиоактивных изотопов,- 0.000000000001 грамма; для солей жёсткости и силикатов ,- 0.000001 грамма; для органических кислот и соединений, включая фенолы и следы поверхностно активных веществ, моющих средств и минеральных удобрений ,- 0.0000001 грамма; все указанные концентрации указаны в рассчёте на один литр воды;

Прибор не разделяет и не фиксирует селективно каждый компонент загрязнений или примесей, но благодаря своей чуствительности , определяет 50% порог опасных для здоровья или для чистоты технологического процесса концентраций загрязнений в питьевой или технологической воде; такая высокая точность бытового или производственного прибора , позволяет постоянно контролировать качество воды, используемой в бытовых или технологических целях и ещё до достижения концентрации загрязнений опасного уровня, принять меры по устранению загрязнений;

Стандарты здравоохранения и технологические стандарты большинства развитых стран рекомендуют постоянный мониторинг качества воды и реализация этого требования наталкивается на отсутствие на рынке надёжного , простого в использовании и точного прибора, цена которого позволит его массовое приобретение и использование;

Предлагаемые в соответствии с изобретениями авторов этой статьи исполнения прибора полностью соответствуют требованиям стандартов, как по безопасности применяемых материалов , так и по эффекту применения;

Оба исполнения прибора технологичны в изготовлении, не требуют при изготовлении применения каких- либо специальных технологий и могут изготавливаться практически в условиях небольших предприятий, при оптимальном уровне цены;

Это позволяет районирование при изготовлении прибора ,- то есть сборку в местах реализации, что снижает транспортные расходы и позволяет вести реализацию с колёс, что исключает издержки на содержание складов;

Нами разработана и практически проверена и испытана технология и методика проверки на работоспособность принципиальных параметров этой технологии

ПРЕДЛАГАЕМАЯ СХЕМА ПРОВЕДЕНИЯ СЕРИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ЦЕЛЬ : Проверка возможности контролировать и измерять без непосредственного контакта с водой наличие свободного хлора и концентрацию свободного хлора в питьевой воде

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИЗМЕРЕНИЙ : в качестве объекта измерений рассматривается питьевая вода, соответствующая по своему качеству требованиям действующих стандартов;

Для питьевой воды , соответствующей требованиям стандартов , характерными базовыми показателями являются электрическая проводимость и уровень кислотности или щёлочности

Уровень электрической проводимости практически определяет концентрацию ионов веществ , которые в этой воде растворены;

Уровень кислотности , практически эквивалентен уровню электрической проводимости;

Эти показатели для одного типа воды , для одной и той же местности , являются стабильными, если в воду не попадают вещества в концентрациях не предусмотренных стандартом;

ПРЕДЛАГАЕМАЯ МЕТОДИКА ПЕРВОГО ЭТАПА ИСПЫТАНИЙ

Для реализации первого этапа проверки на возможность измерения или как минимум сравнительной оценки концентрации свободного хлора в воде, предлагается использовать в качестве контрольной матрицы деионизованную воду

В воде этого типа практически нет или очень мало ионов , поэтому эта вода имеет высокое сопротивление и по своим свойствам может быть приравнена к диэлектрическим жидкостям

Перед началом теста вода проверяется на следующие параметры:

• кислотность или щёлочность
• проводимость
• температуру
• полное количество растворённых веществ
• концентрация хлора

• Величина кислотности и концентрация хлора определяются по показаниям прибора , - Test for pH and Chlorine

На первой стадии испытаний точности этого прибора вполне достаточно для определения возможности бесконтактного контроля указанных параметров

После этого образец помещается в тестовое приспособление и в полном соответствии с его рабочим принципом , измеряется ( при определённой частоте ) резонансная амплитуда и фиксируется в тестовой таблице

После этого в воду добавляется специальная таблетка или часть такой таблетки;

Одна такая таблетка увеличивает концентрацию хлора в воде на величину , соответствующую содержанию хлора в таблетке

После того , как таблетка или её часть растворились в деионизованной воде, производится повторный замер следующих параметров :

• кислотность или щёлочность
• проводимость
• температуру
• полное количество растворённых веществ
• концентрация хлора

При добавлении соединений или ионов хлора в деионизованную воду , исходя из предыдущих опытов должно произойти следующее :

• кислотность должна понизиться
• проводимость должна увеличиться
• температура должна увеличиться
• количество полностью растворённых веществ должно увеличиться
• концентрация хлора должна увеличиться

После этого образец помещается в тестовое приспособление и в полном соответствии с его рабочим принципом , измеряется ( при определённой частоте ) резонансная амплитуда и фиксируется в тестовой таблице – матрице на 10 вариантов количества хлоросодержащего вещества , растворённого в воде

Указанные действия повторяются ещё 9 раз и таблица- матрица заполняется

После этого по каждому параметру определяется разница между результатами измерений для деионизованной воды на стандартных приборах и на тестовом приспособлении

После этого для каждого параметра определяется разница между результатами измерений на стандартных приборах и на тестовом приспособлении для воды с повышенным содержанием соединений хлора

После этого анализируется зависимость изменения амплитуды от изменения величины всех проверяемых параметров, по сравнению с деионизованной водой и по сравнению с изменением концентрации соединений хлора

На основании этого анализа для каждого из 10 вариантов определяется точность измерений и пропорциональность результатов по каждому параметру

Возможные варианты выводов из предварительного теста :

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения кислотности

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения проводимости

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения температуры

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения полного количества растворённых веществ

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения концентрации хлора

Для реализации второго этапа проверки на возможность измерения или как минимум сравнительной оценки концентрации свободного хлора в воде, предлагается использовать в качестве контрольной матрицы водопроводную питьевую воду

В воде этого типа практически количество ионов определяется проводимостью , поэтому эта вода имеет электрическое сопротивление пропорциональное уровню проводимости и по своим свойствам может быть приравнена к токопроводящим жидкостям

Перед началом теста вода проверяется на следующие параметры:

• кислотность или щёлочность
• проводимость
• температуру
• полное количество растворённых веществ
• концентрация хлора

• Величина кислотности и концентрация хлора определяются по показаниям прибора , - Test for pH and Chlorine

На второй стадии испытаний точности этого прибора вполне достаточно для определения возможности бесконтактного контроля указанных параметров

После этого образец помещается в тестовое приспособление и в полном соответствии с его рабочим принципом , измеряется ( при определённой частоте ) резонансная амплитуда и фиксируется в тестовой таблице

После этого в воду добавляется специальная таблетка или часть такой таблетки;

Одна такая таблетка увеличивает концентрацию хлора в воде на величину , соответствующую содержанию хлора в таблетке

После того , как таблетка или её часть растворились в питьевой воде, производится повторный замер следующих параметров :

• кислотность или щёлочность
• проводимость
• температуру
• полное количество растворённых веществ
• концентрация хлора

При добавлении соединений или ионов хлора в питьевую воду , исходя из предыдущих опытов должно произойти следующее :

• кислотность должна понизиться
• проводимость должна увеличиться
• температура должна увеличиться
• количество полностью растворённых веществ должно увеличиться
• концентрация хлора должна увеличиться

После этого образец помещается в тестовое приспособление и в полном соответствии с его рабочим принципом , измеряется ( при определённой частоте ) резонансная амплитуда и фиксируется в тестовой таблице – матрице на 10 вариантов количества хлоросодержащего вещества , растворённого в воде

Указанные действия повторяются ещё 9 раз и таблица- матрица заполняется

После этого по каждому параметру определяется разница между результатами измерений для питьевой воды на стандартных приборах и на тестовом приспособлении

После этого для каждого параметра определяется разница между результатами измерений на стандартных приборах и на тестовом приспособлении для воды с повышенным содержанием соединений хлора

После этого анализируется зависимость изменения амплитуды от изменения величины всех проверяемых параметров, по сравнению с питьевой водой и по сравнению с изменением концентрации соединений хлора

На основании этого анализа для каждого из 10 вариантов определяется точность измерений и пропорциональность результатов по каждому параметру

Возможные варианты выводов из предварительного теста :

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения кислотности

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения проводимости

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения температуры

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения полного количества растворённых веществ

При линейности сравнительных результатов , - определить точность измерения концентрации хлора

Компанией разработчиком этой инновационной технологии , на базе новейших научных исследований и опытно – конструкторских разработок , предлагается полностью соответствующая современным требованиям уникальная метрологическая технология, позволяющая при использовании практически стандартных технических и технологических решений , получить предельно точные результаты измерений;

Необходимый технологический комплекс для этих измерений отличается высокой надёжностью, удобством и простотой обслуживания и не требует специальной подготовки персонала;

Технологические модули приспособлены к удобной адаптации к производственному оборудованию технологических линий ; с равным успехом они могут быть встроены в производственный процесс, использующий цифровые технологии , и в процесс , базирующийся на жёстких технологических схемах;

Технология и оборудование имеют гибкую структуру построения своего алгоритма , что позволяет модифицировать его под особенности технологического цикла производственного контроля в области высоких технологий, с исполнительными размерами и групповыми метрологическими характеристиками менее одного микрометра и с высокой степенью повторяемости результатов измерений; указанная гибкость позволяет в полной мере учитывать особенности и свойства контролируемых материалов, а также специфические требования конкретных характеристик контролируемых изделий;

Технология и оборудование исключают какое либо внешнее влияние на результаты измерений от несанкционированных факторов , от аварийного состояния смежных процессов и оборудования; технология является самодостаточной и не зависит от сигналов и измерительных или иных факторов основного производственного процесса и технологического оборудования на котором он реализуется;

Простота и надёжность фиксации и передачи результатов измерений, их идентификации и адаптации к размерным характеристикам основного технологического процесса, полное исключение любого контакта с контролируемой поверхностью, позволяют применять технику и технологию в самых тонких и чуствительных производственных процессах, сохраняя точность и стабильность результатов ; поскольку преимущество технологии и её исключительная точность , в значительной степени обеспечены за счёт надёжной системы обработки сигналов, влияние внешних факторов сведено к минимуму, или отсутствует вообще;

Специальное оборудование , предназначенное для автоматизации контрольно- измерительного процесса , обеспечивает надёжность и качество захвата, транспортировки , ориентации, установки и манипулирования контролируемых изделий;

Благодаря наличию инновативных испытанных решений , компания разработчик и владелей пакета интеллектуальной собственности имеет возможность моделировать измерительный процесс и получать реальные значения параметров измерений в режиме предварительной проверки эффективности и точности измерений , на изделиях ,представленных потенциальным потребителем технологии , до этапа встраивания измерительного модуля в технологическую линию и технологический процесс заказчика;

Технология позволяет одновременно вести контроль более 100 точек на контролируемой плоскости , что позволяет применять её для систем активного контроля и предотвращения выхода параметров технологического процесса за пределы допустимых значений и эффективно корректировать параметры процесса , для поддержания его стабильных результатов;

Контроль параметров и результатов технологического процесса в режиме реального времени, позволяет эффективно использовать результаты таких измерений в системах автоматического управления нелинейными элементами технологии , особенно в процессах тонкоплёночных покрытий ; при формировании систем автоматического управления в традиционных производственных гальванических и химических комплексах покрытий , преимущество этой технологии состоит в полном отсутствии каких либо контактов между измерительным сенсором и нанесённым слоем металла, что представляет возможность получать информацию без искажений, вызванных контактными процессами;

Исключительная чуствительность сенсоров этой технологии , устойчивость их работы в условиях с подвижными контролируемыми средами, в том числе жидкими и аэрозольными, позволяет вести контроль различных параметров таких сред , дистанционно; геометрическая форма сенсора может видоизменяться в зависимости от формы поверхности к которой он приближён , что позволяет выполнять сенсор даже в виде кольца , коаксиального трубопроводу , в котором находится или по которому движется поток контролируемой жидкости; такой вариант конструкции сенсора и его установки, делает контрольные операции полностью автономными и изолированными , при реальной возможности контролировать жидкости , в силу различных причин , не позволяющие вести контроль известными методами;

По инициативе заказчика , компания владелец патента , на базе своей технологии может создавать интегративные метрологические решения, способные решать комплексные вопросы активного и пассивного контроля в областях техники и технологии, требующих сверхточных измерений , и , при этом исключающих минимальные контакты с контролируемой поверхностью;

Интегративные конструктивные компановки специального технологического контрольного оборудования , включающие операции роботизированного транспортирования заготовок, их выгрузки из транспортной и технологической тары и обратной загрузки в неё, базирования и ориентации во время контроля , всё это может быть создано из реальных, испытанных в производственных условиях узлов, компонентов и модулей компании

Сенсоры могут встраиваться в системы автоматического управления производственным процессом на различных уровнях иерархии управления, и во всех вариантах встраивания , специалисты компании создают оригинальный программный продукт, гарантирующий надёжное функционирование сенсоров и их полное соответствие техническим требованиям;

В случаях, когда сенсоры поставляются в технологические схемы не имеющие централизованные системы управления, в комплект поставки входят все необходимые конструктивные и управляющие элементы, позволяющие получить максимально эффективные результаты, на том технологическом уровне, которым располагает заказчик;

Используя свой богатый и уникальный опыт в проектировании сверхточных контрольно- технологических комплексов, компания, разработчик и владелей патента , основываясь на представленных параметрах технологического оборудования и технологического процесса заказчика, может разработать оригинальную технологию и технологическое оборудование для контроля качества в процессе производства и по его результатам; работа предложенного варианта , по желанию заказчика может быть промоделирована и продемонстрирована в условиях полностью идентичных реальным;

Технологии компании обладают достаточной адаптивностью к требованиям действующих технологических, метрологических стандартов, а также к международным стандартам по управлению качеством;

В соответствии с пожеланиями заказчика , компания , может разработать программу и методику аттестации метрологических технологий , базирующихся на её базовых конструктивных и технологических элементах , применительно к действующим стандартам и другим регламентирующим документам;