BG113397A - Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда - Google Patents
Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда Download PDFInfo
- Publication number
- BG113397A BG113397A BG113397A BG11339721A BG113397A BG 113397 A BG113397 A BG 113397A BG 113397 A BG113397 A BG 113397A BG 11339721 A BG11339721 A BG 11339721A BG 113397 A BG113397 A BG 113397A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- measuring
- zone
- input
- pulse
- output
- Prior art date
Links
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 58
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 57
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 17
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 10
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 6
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005180 public health Effects 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0053—Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N2015/0687—Investigating concentration of particle suspensions in solutions, e.g. non volatile residue
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N2021/3129—Determining multicomponents by multiwavelength light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/069—Supply of sources
- G01N2201/0696—Pulsed
- G01N2201/0697—Pulsed lasers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретението намира приложение за управление на околната среда и опазване здравето на населението чрез осъществяване на бърз и ефективен мониторинг за наличие и концентрация на микропластмаси във водни басейни. Устройството, което работи по предложения метод включва лазер (1) и средство (3) за насочване на воден поток с постоянна скорост към мерителна зона (2) с датчик за скорост (16). Мерителната зона (2) включва две части. Пред първата има груб филтър (14), а пред втората - фин филтър (15). На входа на мерителната зона (2) има входяща оптична система (4), свързана с входящ измервателен блок (5) с датчици за входяща мощност (6), а на изхода - изходяща оптична система (7), свързана с изходящ измервателен блок (8) с датчици за изходяща мощност (9). Датчиците на входа (6), датчиците на изхода (9) и датчикът за скорост (16) са свързани с устройство за събиране и обработка на данни (10).
Description
Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА
Изобретението се отнася до метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда в реално време.
Изобретението ще намери приложение за управление на околната среда и опазване здравето на населението чрез осъществяване на бърз и ефективен мониторинг за наличие и концентрация на микропластмаси във водни басейни.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
Замърсяването с микропластмаси е едно от най-сериозните предизвикателства пред човечеството през последните 20 години. Под микропластмаса се разбира твърди частици от различни полимерни субстанции с размер от 1 pm до 5 mm. Нарастващият обем произведена пластмаса в световен мащаб прави проблема все по-актуален и сериозен. Според публикации от изследвания концентрацията на микропластмаси в открити, естествени водни среди може да достигне до 10000 броя частици на т3, като основното количество микропластмасови частици във водните басейни (реки, езера, морета) е с размер между 70 pm и 500 pm. Замърсяването с микропластмаса има редица специфики. От една страна, това е ниската скорост на разграждане на полимерите в естествена среда. От друга страна, пластмасата старее, като процеса на стареене се отделят микрочастици с размер под 5 mm, които се разпространяват в почвата и чрез вятъра и дъжда голяма част от тях попадат във въздуха и водата. От трета страна, малкият размер на частиците затруднява отстраняването им и улеснява попадането им пряко или косвено в човешкия организъм. Особено негативно въздействие има замърсяването с микропластмаса на открити водни басейни - реки, езера, морета, океани. Освен чрез водата за пиене и готвене, микропластмасата попада в човешкия организъм чрез рибата, както и чрез земеделските продукти, поливани със замърсена с микропластмаса вода.
Това поражда необходимост от метод и устройство за бързо, лесно и надеждно определяне концентрацията на микропластмасови частици във водата и техните характеристики - размер и материал.
Към настоящия момент контролът за замърсяване на водни басейни с микропластмаса се извършва най-общо чрез изпълняване на следните последователни действия и процеси:
- Набиране на проби на място;
- Съхраняване на пробите;
- Транспортиране на пробите до лаборатория;
- Сепарация на микропластмасите в пробите по известни методи, най-често се прилага разделяне по плътност;
- Филтрация;
- Количествен анализ - визуално чрез микроскоп или чрез специализиран софтуер се определя броя на частиците и техния размер;
- Качествен анализ - чрез спектроскопски анализ, най-често се използва FTIR (Fourier-Transform InfraRed), се определя материала на микропластмасовите частици;
- Определя се концентрацията на микропластмасовите частици на база общия обем проби, набрани на мястото на изследване.
Така описаният метод е бавен, трудоемък, сложен и скъп, особено в случаите на мащабни проучвания в отдалечени и/или открити водни източници. Разходите са високи дори и в добре устроени промишлени и граждански водни инфраструктури, тъй като процесът изисква висококвалифициран персонал и високоспециализирано скъпо оборудване. Освен това, човешката намеса е неизбежна на всеки един етап, което води до възможност от натрупване на случайни и системни грешки, които трудно могат да бъдат изчистени със средствата на статистическия анализ.
От WO2017220249A1 са известни метод и устройство за откриване на микрочастици във флуиден поток и определяне на материала. Методът се състои в съпоставяне на разликата във времето за затихване на индуцираната флуоресценция при различна поляризация, която е уникална за всеки материал, с предварително известна и контролирана поляризация на лъчението в определен спектър. Разкритото устройство за работа по метода включва средство за създаване на флуиден поток и импулсен лазер, излъчващ кохерентно електромагнитно лъчение с определена поляризация и дължина на вълната, подходяща за индуциране на флуоресценция в микрочастиците в потока. Лазерният лъч е насочен към мерителна зона във флуидния поток. Напречното сечение на мерителната зона е определено от напречното сечение на лъча. Оптична система, разположена на входа на мерителната зона поляризира лазерният лъч в определено направление на поляризация. Втора оптична система, разположена на изхода на мерителната зона, насочва преминалия през мерителната зона лъч за повторно преминаване през нея, но в друго направление на поляризация. Устройството включва още първи и втори спектрометри, чрез които се определят съответно параметрите на индуцираните флуоресценции в молекулите на частиците в потока, създадени от двете поляризации, и параметрите на импулса. По конкретно, измерва се интензитета за различни дължини на вълните за различните посоки на поляризация във времето. Спектрометрите са свързани с устройство за събиране, обработка и съхранение на данни, което по зададен математически модел определя разликата във времето за затихване на индуцираната флуоресценция при различна поляризация. Чрез съпоставяне на данните от изследването с предварително известна или предварително създадена и контролирана поляризация на лъчението и спектъра на тази флуоресценция се определя материала на твърдите частици във флуида. Разкритите метод и устройство позволяват да се констатира наличност на твърди частици и да се определи техния материал, но само ако в тях може да бъде индуцирана флуоресценция в диапазона на излъчваните от източника дължини на вълните. При някои видове материали, между които и пластмаса, е невъзможно да се индуцира флуоресценция при използваните дължини на вълните при всеки конкретно използван лазерен източник. Освен това, чрез този метод и устройство не може да се определи концентрацията и размера на микрочастиците.
Методът не е подходящ за използване в немодифицирана водна среда, тъй като паразитната флуоресценция от неизбежните органични примеси в средата (реки, езера, морета) намалява точността и надеждността на резултатите. Отделно, методът е сложен, трудоемък, изисква висококвалифициран персонал и специализирано лабораторно оборудване.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Задача на изобретението е да предложи бърз, лесен и в същото време достатъчно точен и надежден метод за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмасови частици във водна среда на място в реално време. Друга задача на изобретението е да създаде устройство за работа по метода, което да е лесно за обслужване и поддържка, да не изисква висококвалифициран персонал, да може да работи на място и да дава в реално време резултати относно концентрацията на микропластмаса в средата, както и размера и материала на микрочастиците.
Тази задача е решена чрез предложените метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаса във водна среда.
Методът включва следните операции в дадената последователност:
- създава се течащ поток W с постоянна известна скорост в изследваната водна среда;
- в потока W се формира мерителна зона, представляваща виртуален цилиндър с диаметър db и дължина L, формирана от насочен към потока W лазерен лъч F. Мерителната зона включва първа част с дължина Li, като 1500>Li>500 mm, и втора част с дължина 1/2^400 mm, като обемът на първата част на мерителната зона е избран така, че в рамките на една секунда през нея да преминават не повече от 3 бр. броя микропластмасови частицина база на максималните стойности от 10000 частици/m3 на концентрация на микропластмаси в естествени басейни.
- част от водата в потока W се филтрира с груб филтър, задържащ частици над 5 mm и се подава в първата част на мерителната зона, а останалата част от водата в потока W се филтрира с фин филтър, задържащ частици над 10 μνη и се подава във втората част на мерителната зона.
мерителната зона се облъчва непрекъснато с импулсен лазерен лъч F с диаметър db;
- всеки импулс на лазерния лъч F съдържа η броя вълни с различна дължина λί, където n>2, a l<i<n в диапазона 300-800 nm, като дължината на всеки импулс е по-малка от 100 ns, а честота на повторение на импулсите е минимум 10 kHz;
- на входа на мерителната зона лазерният лъч F се разделя на два лъча с еднакви характеристики и предварително зададено съотношение на мощностите - мерителен лъч Fm, който преминава през мерителната зона, и отразен лъч F’;
- отразеният лъч F’ се разделя в рамките на всеки импулс на съставляващите го вълни λί и се прави във всеки импулс поне едно оперативно измерване на входящата мощност Ρθι за всяка една дължина на вълната λί;
- на изхода на мерителната зона мерителният лъч Fm се разделя в рамките на всеки импулс на съставляващите го дължини на вълните λί и в рамките на всеки импулс се прави поне едно измерване на преминалата мощност РЦ за всяка една дължина на вълната λί;
- измерените оперативни стойности за входящата мощност Poi и преминалата мощност Ри се подават към устройство за събиране и обработка на данни;
- на база на получените оперативни стойности за отношението Pti/PoiB отсъствие на микрочастица се определя най-малко веднъж във всеки един импулс коефициента на поглъщане на водната среда Kawi в мерителната зона за всяка една дължина на вълната. Определената стойност за Kawi се записва в устройството за събиране и обработка на данни и се актуализира през определен период от време Т;
- на база на оперативните данни от измерванията за Рц, Poi и определената стойност за Kawi по предварително зададен математически модел, се определят най-малко веднъж във всеки един импулс оперативните стойности на отношението Ац между общите коефициенти на затихване Qext(ki) и Qext(kj) за всяка една дължина на вълната на всяка отделна двойка вълни с различна дължина λί, като отношенията Аи са k на брой, където k=n(n-l)/2, l<j<n, i +j.
- Предварително емпирично се определя комплексния коефициент на пречупване m=nr-i.kr, където пг и kr са съответно реалния и имагинерния компонент за най-разпространените пластмасови субстанции за използваните дължини на вълните λί, и по зададен математически модел се изчисляват калибрационни стойности за Ац за съответните двойки дължини на вълните от избрания диапазон за частици от конкретен материал и размер, които се записват в устройството за събиране и обработка на данни;
- чрез сравняване на получените оперативни стойности за Ац за преминалите през мерителната зона микропластмасови частици със записаните калибрационни стойности за Aij се установява наличие на микропластмасови частици от конкретен материал и с конкретен размер;
- Получените резултати от сравненията се записват в реално време в устройството за събиране и обработка на данни и след последваща статистическа обработка и анализ служат като калибрационни стойности при следващи сравнения.
- След завършване на изследването на конкретната водна среда, на база на скоростта на потока W, геометричните параметри на мерителната зона и записаните резултати от сравненията между оперативните и калибрационни стойности за Aij, по зададен алгоритъм се определя концентрацията на микрочастиците в средата.
Дължината L2 и избрана така, че да бъде поне порядък и половина по-голяма от максималния размер на микропластмасовите частици, с оглед датчиците за измерване на преминала мощност да работят в режим на измерване - далечно поле (far-field).
Спектралният диапазон е избран с оглед оптичните свойства на водата и полимерите и по-конкретно с оглед комплексния коефициент на пречупване ш, така че да има измерима разлика в поглъщането както на водната среда, така и на найразпространените пластмасови субстанции за различните дължини на вълните, излъчвани от лазерния източник.
При размер на частиците по-голям от 50 μητ за така избрания спектрален диапазон взаимодействието на микропластмасовите частици във водна среда се описва с достатъчна точност от приближенията на геометричната оптика.
Методът се базира на специфичното поглъщане на пластмасите и по-конкретно, на това, че дисперсията на комплексния коефициент на пречупване m е уникална за всеки конкретен вид материал, както и че дисперсията на коефициента на поглъщане Ка се характеризира с измерими разлики за различните полимерни субстанции.
За предпочитане е дължината на вълната λί до е в диапазона 450750 nm.
С намаляване диаметъра db на лъча F се увеличава точността и надеждността на резултатите от измерванията и при микрочастици с много малки размери - под 100 μητ. Това е така, тъй като отношението на преминалата към входящата мощност Pt/ Ро е функция на отношението на площта на напречното сечение на микрочастицата към площта на напречното сечение на лъча Sp/ Sf.
Колкото по-близо до 1 е отношението Sp/Sf, толкова по-точно ще бъде измерването при една и съща чувствителност на използваните датчици.
За предпочитане е диаметърът db на лъча F да е по-малък или равен на 6 mm.
Точността на метода се повишава с увеличаване броя на вълните с различна дължина в посочения диапазон, тъй като колкото поголям е броят на вълните с различна дължина, толкова по-голям ще бъде и броят на оперативните стойности за Ац, а оттам и броят на направените сравнения със записаните калибрационни стойности на Ац,.
Увеличаването на броя на измерванията в един импулс също води до повишаване точността и надеждността на метода. За предпочитане е да се правят най-малко десет измервания съответно на входящата POi и преминалата мощност Рц за всяка дължина на вълната λί в рамките на един импулс.
Времето Т за актуализация на стойността на коефициента на поглъщане на водната среда Kawi зависи от очакваното изменение на оптичните свойства на средата и желаната точност на резултатите. Желателно е актуализацията да се извършва колкото се може по-често. За предпочитане е Kawi да се актуализира на всяка секунда или на по-кратки интервали, дори в рамките на всеки импулс.
В едно вариантно изпълнение на метода, съгласно изобретението мерителният лъч Ем се разделя на два успоредни лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и с предварително зададено съотношение на мощностите в рамките на всеки един импулс, като лъчът Fm’ преминава през мерителната зона, а лъчът Fr преминава през референтна зона в потока W, която е със същите геометрични характеристики като мерителната зона;
Преди да постъпи в референтната зона водният поток W се филтрира с втори фин филтър за отстраняване на частици над 10 рт.
На входа и на изхода на референтната зона се измерва най-малко веднъж за всеки импулс входящата и преминалата в референтната зона мощност PROi и PRti, като резултатите се подават в устройството за събиране и обработка на данни и служат за определяне коефициента на поглъщане на средата за всяка дължина на вълната Kawi.
Създадено е и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда, работещо по предложения метод. Устройството включва средство за създаване на течащ поток W с постоянна скорост, в който е предвиден датчик за измерване скоростта на потока, и източник на импулсно кохерентно електромганитно излъчване, генериращ импулсен лазерен лъч F с диаметър db, съставен от η броя вълни с различна дължина λί, където l<i<n, а п>2 в диапазона 300-800 nm (. Дължината на всеки импулс е < 100 ns, а честотата на повторение на импулсите е >10 kHz. Лазерният лъч F е насочен към водния поток W, формирайки в него мерителна зона, представляваща виртуален цилиндър с дължина L и диаметър на основата db. Мерителната зона се състои от първа част с дължина Li, която е в интервала 500 -1500 mm, и втора част с дължина L2 > 400 mm. Устройството включва още груб филтър, задържащ частици над 5 mm, и фин филтър, задържащ частици над 10 рт, които са разположени на пътя на потока W непосредствено пред съответно първата част и втората част на мерителната зона. На входа на мерителната зона има входяща оптична система, а на изхода - изходяща оптична система. Входящата оптична система включва разделящо полупропускливо огледало и η-1 броя дихроични огледала на входа, разположени едно след друго по посока на отразения от полупропускливото огледало лъч F’. Входящата оптична система е свързана с входящ измервателен блок, включващ датчици на входа за измерване на входящата мощност Рог. Изходящата оптична система включва η-l броя дихроични огледала на изхода и е свързана с изходящ измервателен блок, ключващ датчици на изхода за измерване на преминала мощност Ри, Входящият измервателен блок, изходящият измервателен блок и датчикът за измерване на скорост са свързани с устройство за събиране и обработка на данни.
За така избраните параметри, размерният параметър χ=2.π.3/λ>140, където а е характеристичен размер за микрочастицата, което изключва разсейване в посоката на изходящия измервателен блок, респективно изключва тази компонента в стойността на преминалата мощност Ри.
Освен това, разполагането на оптичната система по оста на лъча F и дългият оптичен път между микрочастицата и датчиците на изхода също изключва възможността за измерване на разсеяно излъчване.
В едно вариантно изпълнение на устройството съгласно изобретението, входящата оптична система включва второ полупропускливо огледало и 100% отразяващо огледало. Второто полупропускливо огледало разделя преминалия през първото полупропускливо огледало лъч Fm на два лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и предварително зададено съотношение на мощностите, като лъчът Fm’ преминава през мерителната зона, а лъчът Fr се отразява от 100% отразяващото огледало и облъчвапотока W, формирайки в него референтна зона с диаметър db и дължина L, разположена между входящата оптична система и изходящата оптична система след мерителната зона по посока на водния поток W. Между мерителната зона и референтната зона има втори фин филтър, задържащ частици над 10 μτη.
Възможно е устройството за събиране и обработка на данни да има дисплей, който да визуализира по подходящ начин информацията. Възможно е към устройството за събиране и обработка на данни да са изведени работни станции, свързани с него двупосочно, на които да се визуализират в подходящ вид резултатите от мониторинговите изследвания, и чрез които да се въвеждат емпирични данни за комплексния коефициент на пречупване m за нови видове полимерни материали, както и емпирично определени калибрационни стойности за Ац за съответните двойки дължини на вълните в избрания диапазон за частици от конкретен материал и размер. Възможно е устройството за събиране и обработка на данни да съдържа предавателен блок, включващ поне един комуникационен модул от вида LAN, GSM, GPRS, 3G, SMS, VHF, UHF.
За предпочитане е дължината Li да е в интервала 600 - 1200 mm, а дължината L2 да е по-голяма от 500 мм.
Средството за насочване на водния поток може да бъде изпълнено като фуния или тръба с правоъгълно сечение. Средството за насочване на водния поток може да бъде разглобяемо, за да се улесни транспортирането и пренасянето на устройството съгласно изобретението до избраното място на работа.
Предложеният метод позволява бързо и лесно да се определи броя, размера и материала на пластмасовите микрочастици, както и концентрацията на микропластмаса във водна среда в реално време на място. Получените резултати са с добра точност и надеждност, които могат да се увеличат според необходимостта. Устройството е лесно за обслужване и поддръжка и не изисква специална квалификация на обслужващия персонал. Може да се транспортира с автомобил, както и да се пренася на ръка на кратки разстояния. Това прави устройството универсално приложимо при изследване, мониторинг и контрол за замърсяване с микропластмаса на водни басейни и водни инфраструктури. Посочените предимства го правят особено подходящо и ефективно при изследване замърсеността с микропластмаса на големи и/или отдалечени водни басейни. Данните могат да се предават в реално време и да служат за основа за вземане на оперативни решения, свъразни с управлението на околната среда и защита здравето и живота на населението.
ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ
Фигура 1 представлява принципна схема на примерно изпълнение на устройство, съгласно изобретението;
Фигура 2 е принципна схема на входяща оптична система и входящ измервателен блок на устройството от фиг. 1;
Фигура 3 е принципна схема на изходяща оптична система и изходящ измервателен блок на устройството от фигура 1;
Фигура 4 е принципна схема на вариантно изпълнение на устройство, съгласно изобретението;
Фигура 5 е принципна схема на входяща оптична система и входящ измервателен блок на устройството от фигура 4;
Фигура 6 е принципна схема на изходяща оптична система и изходящ измервателен блок на устройството от фигура 4;
Фигура 7 представлява страничен поглед на условно еквивалентна частица, облъчвана по нормалата на основата;
Фигура 8 е 3D диаграма на зависимостта между коефициентите на затихване във водната среда Qext, коефициента на поглъщане Ка и коефициента на отражение Rn за всички материали в посочения диапазон на вълните за три различни размера на частицата;
Фиг.9 е диаграма на типичното разпределение на пг и кг за наймасово използваните материали за λι = 500nm и λ2 = 600 nm
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
На фигури 1-3 е изяснено примерно изпълнение на метода и устройството, съгласно изобретението. Устройството включва импулсен лазер 1, генериращ импулсен лазерен лъч F и известно средство 3 за създаване на течащ поток W с постоянна скорост, например фуния с адаптируемо променливо напречно сечение в която има датчик 16 за измерване скоростта на потока W. В това примерно изпълнение лазерният лъч Fee диаметър db=6 mm и излъчва едновременно във всеки един импулс три вълни с различна дължина λι, λ2 и Хз в диапазона 450-800 nm, като дължината на всеки импулс е 100 ns, честотата на повторение на импулсите е 10 kHz. Лазерният лъч F облъчва водния поток W, като формира в него мерителна зона 2, представляваща виртуален цилиндър с дължина L и диаметър на основата 6 mm. Мерителната зона 2 се състои от две части, като в това примерно изпълнение първата част 2’ е с дължина Li=700 mm, а втора част 2” е с дължина L2= 500 mm.
На пътя на потока W, непосредствено пред първата част 2’ на мерителната зона 2 има груб филтър 14, задържащ частици над 5 mm, а непосредствено пред втората част 2” на мерителната зона 2 има фин филтър 15, задържащ частици над 10 μτη. На входа на мерителната зона 2 има входяща оптична система 4, а на изхода изходяща оптична система 7. Входящата оптична система 4 е изяснена на фигура 2. Тя включва разделящо полупропускливо огледало 11 и разположени едно след друго по посока на отразения лъч дихроични огледала на входа 12. Изходящата оптична система 7 е изяснена на фигура 3. В това примерно изпълнение изходящата оптична система 7 включва две дихроични огледала на изхода 13. Входящата оптична система 4 е свързана с входящ измервателен блок 5, който в това примерно изпълнение включва 3 броя датчици на входа 6 за измерване на входяща мощност POi, а изходящата оптична система 7 е свързана с изходящ измервателен блок 8, включващ 3 броя датчици на изхода 9 за измерване на преминалата мощност Рц. Датчиците на входа 6 и датчиците на изхода 9 са свързани с устройство за събиране и обработка на данни 10
Във фунията 3, която насочва потока W към мерителната зона 2, има датчик 16 за измерване скоростта на водата, който е свързан с устройството за събиране и обработка на информация 10.
Лазерният лъч F преминава през входящата оптична система 4, където разделящото полупропускливо огледало 11 го разделя на два лъча с еднакви геометрични характеристики и еднаква мощност мерителен лъч Fm и отразен лъч F’. Мерителният лъч Fm преминава през мерителната зона 2. Дихроични огледала на входа и на изхода 12 и 13 разделят мерителния лъч Fm в рамките на всеки импулс на съставляващите го вълни λι, λ2 и λ3. Датчиците на входа 6 и датчиците на изхода 9 измерват веднъж на всеки импулс в това примерно изпълнение съответно входящата мощност Ροι, Р02 и Роз и преминалата мощност Рп, Pt2 и Pt2 за всяка дължина на вълната. Информацията от датчиците на входа и на изхода б и 9 се подава в устройството за събиране и обработка на данни 10. То съдържа база данни от емперично определени калибрационни стойности за Ац за съответните дължини на вълните λι, λ2 и λ3 за частици от конкретен полимерен материал и размер.
По зададен математически модел се определя коефциента на поглъщане на водната среда Ка™ за всяка една дължина на вълната, като стойността на Kawi се записва в устройството за събиране и обработка на данни 10 и се актуализира в това примерно изпълнение на интервал от една секунда. На база на оперативните данни за входящата мощност Ροι и преминалата мощност Ри за всяка дължина на вълната λι, Хг и Хз и актуалната стойност за Kawi се определя оперативната стойност на отношението Ац между общите коефициенти на затихване Q(xi) и Q(ij) за трите отделни двойки вълни с различна дължина Xi, което се актуализира на определен времеви интервал, в това примерно изпълнение - веднъж във всеки един импулс.
В основата на математическия модел за изчисление на коефициента за поглъщане на водната среда KaWi и оперативните стойности на Ац стои условна еквивалентна частица. Това е хомогенна и изотропна микрочастица от полимерен материал с форма на цилиндър с височина, равна на диаметъра dp на основата, облъчвана по нормалата N на основата, т.е. ъгъл на падане Θ е 0. За така дефинираната условна еквивалентна частица оптичната дължина е равна на dp.
За коефициента на отражение Rn при Θ=0 е валидна зависимостта:
RM = 0) =
Пр
За условно еквивалентната частица поглъщането в мерителната зона 2 се описва от релацията на Беър-Ламберт
Pt = Ро. e~K^*L. (1 - φ. Qext) където φ = a Qext е общият коефициент на затихване, като SF преминалата през водата мощност при липса на частица Ptw =
За условната еквивалентна частица —=(-г) ·
Sf “Ь
При φ = 0, т.е. при липса на частица в мерителната зона 2, — = 1.
Ptw
В този случай Ptw в средата зависи само от коефициента на поглъщане на водата Ка в мерителната зона 2, където Ка=4.я.к/Х, Съответно, Qext за всяко оперативно измерване може да се определи за съответната дължина на вълната посредством израза: ωλί) = -%—.
От релацията Qext = където aext е сечение на затихване за частица от съответен материал, което всъщност е мярка за способността на съответната субстанция да поглъща, отразява и разсейва електромагнитно излъчване със съответната дължина на вълната, следва, че общият коефициент на затихване за всяка дължина на вълната Qext е пряко свързан със сечението на затихването aext и площта на напречното сечение на частицата Sp. Поради това лъчът F включва най-малко две дължини на вълните, излъчвани в рамките на един и същи импулс, т.е. във всеки един момент двете дължини на вълните взаимодействат с едно и също напречно сечение на частицата Sp.
Заместващ лист в заявка заяв. № 113397
Тъй като за отношението Ац между общите коефициенти на затихване Qext^ij и Qext(Xj) за различните дължини на вълните е валидна релацията Aij = σθχί(λϊ)/σβχί(λ]), следва, че Ац е уникално за всяка частица от определен материал и с определена оптична дължина, т.е размер.
Когато получената стойност за Ац е равна или клони към 1 в рамките на допустимата грешка на датчиците на входа и изхода 6 и 9, измерващи входящата и преминалата мощност Ро и Pt, това е показател, че преминалата микрочастица не е от пластмаса. Стойност за Ац различна от 1 в рамките на допустимата грешка на уредите е показател, че преминалата микрочастица може да бъде определена като такава от полимерен материал.
При заложените в модела максимална концентрация на частиците, честотата на повторения на импулсите и брой измервания в един импулс, преобладаващият брой измервания ще бъдат в условия на среда без частица, което означава, че преобладаващият брой стойности за Pti/Poi ще бъдат много близки и клонящи към измерената пикова стойност. На базата на тези стойности с достатъчно голяма точност може да се изчисли коефициента на поглъщане на водата Kawi за всяка една дължина на вълната. Определеният коефициент се записва и актуализира на определен интервал от време, в случая на всяка секунда.
На фигури 4 - 6 е изяснено вариантно изпълнение на метода и устройството, съгласно изобретението. Устройството включва фуния 3 за създаване на течащ поток W с датчик 16 за измерване скоростта на водата и импулсен лазер 1, който генерира импулсен лазерен лъч F. В това вариантно изпълнение е избран лазерен лъч F с диаметър dp=5,5 mm с две вълни с различни дължини λι и λ2 в диапазона 450-700 nm. Дължината на всеки импулс е 50 ns, а честотата на повторение на импулсите е 20 kHz. Входящата оптична система 4 е изяснена на фиг. 5. Тя включва разделящо полупропускливо огледало 11 и дихроично огледало на входа 12, разположено по посока на отразения лъч F’. Входящата оптична система 4 включва още второ полупропускливо огледало 17 и 100% отразяващо огледало 18. Второто полупропускливо огледало 17 разделя преминалия през разделящото полупропускливо огледало 11 лъч Fm на два лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и еднакви входящи мощности. Лъчът Fm’ се отразява от 100% отразяващото огледало 18 и преминава през мерителната зона 2, а лъчът Fr облъчва потока W, формирайки в него референтна зона 19 с диаметър db и дължина L, като референтната зона е разположена между входящата оптична система 4 и изходящата оптична система 7 след мерителната зона 2 по посока на водния поток W.
Мерителната зона 2 се състои от две части, като в това примерно изпълнение първата част 2’ е с дължина Li=600 mm, а втората част 2” е с дължина 400 mm.
На пътя на потока W, непосредствено пред първата част 2’ на мерителната зона 2 има груб филтър 14, задържащ частици над 5 mm, а непосредствено пред втората част 2” има фин филтър 15, задържащ частици над 10 μτη. Непосредствено пред референтната зона 19 има втори фин филтър 17, задържащ частици над 10 μτη. Входящата и изходящата оптични системи 4 и 7 са свързани съответно с входящ измерителен блок 5 и изходящ измерителен блок 8. Входящият измерителен блок 5 включва датчици на входа 6 за измерване на входящата мощност Poi в мерителната зона 2 и референтната зона 19. Изходящият измерителен блок 8 включва датчици на изхода 9 и 9’ за измерване на преминалата мощност Рц и Pru съответно в мерителната зона 2 и референтната зона 19.
Входящият измервателен блок 5, изходящият измервателен блок 8 и датчикът 16 са свързани с устройство за събиране и обработка на данни 10.
Лазерният лъч F преминава през входящата оптична система 4, където полупропускливо огледало 11 го разделя на два лъча с еднакви геометрични характеристики и, в това примерно изпълнение, еднаква мощност в рамките на всеки импулс мерителен лъч Fm и отразен лъч F’. Мерителният лъч Fm преминава през второто полупропускливо огледало 17, което го разделя на два успоредни лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и еднаква мощност, които се излъчват едновременно в рамките на всеки един импулс. Лъчът Fm’ се отразява от 100% огледало 18 и преминава през през мерителната зона 2, а лъчът Fr преминава през полу-пропускливото огледало 17 и облъчва референтната зона 19. Грубият филтър 14 задържа частици над 5 mm, поради което водата в първата част 2” на мерителната зона 2 не съдържа частици над този размер. Благодарение на финия филтъ15 и втория фин филтър 20 втората част 2” на мерителната зона 2 и референтната зона 19 не съдържат микрочастици, по-големи от 10 μτη. Дихроичните огледала на входа и на изхода 12 разделят отразения лъч F’ в рамките на всеки импулс на съставляващите го вълни λί и λί. Датчиците на входа 6 измерват входящата мощност Ροί за всяка дължина на вълните в мерителната зона 2 и референтната зона 19, а датчиците на изхода 9 измерват преминалата мощност Рп и PRti за всяка дължина на вълните съответно в мерителната зона 2 и референтната зона 19. В това примерно изпълнение се правят десет измервания във всеки импулс. Информацията от датчиците на входа и на изхода 6 и 9 се подава в устройството за събиране и обработка на данни 1510, където се обработва и резултатите се записват в базата данни и се визуализират на дисплея. Резултатите от изследванията могат да се предават в реално време към мобилни или стационарни работни станции - таблети, компютри, смарт телефони, свързани безжично с устройството за събиране и обработка на данни.
НАЧИН НА РАБОТА
Отделните модули на устройството, съгласно изобретението - лазер, оптично-измервателен модул, средство за формиране и измерване на водния поток и компютър, се транспортират до водния басейн, обект на мониторинг. Сглобяването се извършва на място, като начинът на работа зависи от естеството на водния басейн. При изследвания на открити водни среди устройството се монтира на специално конструирана плаваща платформа, на която са предвидени средства за закрепване и позициониране на отделните модули на устройството, като платформата се придвижва на буксир с постоянна скорост. Когато във водната среда няма постоянно течение в определена посока, изследванията се правят във време на движение. В среди, където има постоянно течение платформата се позиционира спрямо неговата посока, след което започват да се правят измервания. При изследвания в закрити индустриални водни инфраструктури се създава воден поток от средата, който се подава към устройството. Устройството се захранва от електрическата мрежа или от генератор, в зависимост от наличните възможности в мястото на изследването. Преди работа устройството се настройва. Продължителността на работа на устройството зависи от възможността за подаване на непрекъснато захранване към него, живота на активната среда на лазерния източник и дизайна на всяко конкретно изследване. Желателно е да се използват лазерни източници, осигуряващи над 1000 работни часа.
Claims (6)
1. Метод за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда, включващ следните стъпки:
- създава се течащ поток W с постоянна известна скорост;
- в потока W се формира мерителна зона, представляваща виртуален цилиндър с диаметър db и дължина L, включваща първа част с дължина Li в интервала 500-1500 mm и втора част L” с дължина L2^400 mm, като обемът на първата част L’ на мерителната зона е избран така, че в рамките на една секунда през нея да преминават не повече от 3 броя микропластмасови частици;
- част от водата в потока W се филтрира за отделяне на съдържащите се във водата частици с размер над 5 mm и се подава в първата част на мерителната зона, а другата част от водата в потока W се филтрира за отделяне на съдържащите се в нея частици с размер над 10 μτη и се подава във втората част на мерителната зона;
- през разположена на входа на мерителната зона входяща оптична система мерителната зона се облъчва непрекъснато с импулсен лазерен лъч F с диаметър db;
- всеки импулс на лазерния лъч F съдържа η броя вълни с различна дължина λί, където l<i<n, при което а п>2 в диапазона 300-800 nm, като дължината на всеки импулс е по-малка от 100 ns, а честотата на повторение на импулсите е минимум 10 kHz;
- на входа на мерителната зона лазерният лъч F се разделя на два лъча с еднакви характеристики и предварително зададено съотношение на мощностите - мерителен лъч Fm, който преминава през мерителната зона, и отразен лъч F’;
- отразеният лъч F' се разделя в рамките на всеки импулс на съставляващите го вълни λί и се прави поне едно измерване в рамките на всеки импулс на входящата мощност Ροί за всяка една дължина на вълната λί;
- на изхода на мерителната зона мерителният лъч Fm се разделя в рамките на всеки импулс на съставляващите го вълни λ, и в рамките на всеки импулс се прави поне едно измерване на преминалата мощност Ри за всяка една дължина на вълната λί;
-измерените оперативни стойности на входящата мощност Рсн и на преминалата мощност Ри се подават към устройство за събиране и обработка на данни, където по предварително зададен математически модел се определя най-малко веднъж за всеки импулс оперативните стойности на отношението Ац между общите коефициенти на затихване Qext^i) и Qext(λj) за всяка една дължина на вълната на всяка отделна двойка вълни с различна дължина λί, като отношенията Ац са k на брой, където k=n(n-l)/2, l<j<n, i
- устройството за събиране и обработка на данни съдържа база данни за емперично определени калибрационни стойности за Ац за съответните двойки дължини на вълните от избрания диапазон за частици от конкретен материал и размер;
- чрез сравняване на изчислените оперативни стойности за Ац за преминалите през мерителната зона микропластмасови частици със записаните калибрационни стойности за Ац се установява наличие на микропластмасови частици от конкретен материал и с конкретен размер;
- резултатите от сравненията се записват в реално време в устройството за събиране и обработка на данни и след последваща статистическа обработка и анализ служат като калибрационни стойности за Ац при следващи сравнения;
- След завършване на изследването на конкретната водна среда по зададен алгоритъм се определя концентрацията на микрочастиците в средата.
2. Метод за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмасн във водна среда, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че
- паралелно след мерителната зона се установява референтна зона със същите геометрични характеристики, като мерителната зона;
- преди да постъпи в референтната зона водата се филтрира за отделяне на съдържащите се в нея частици с размер над 10 μτη;
- мерителният лъч Fm се разделя на два успоредни лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и с предварително зададено съотношение на мощностите в рамките на всеки един импулс, като лъчът Fm’ преминава през мерителната зона, а лъчът Fr преминава през референтна зона;
- на входа и на изхода на референтната зона се мери непрекъснато входящата и преминалата мощност, като измерванията се правят най-малко веднъж на всеки един импулс;
- измерените стойности на подадената и преминалата мощност в референтната зона се подават към устройството за събиране и обработка на данни.
3. Устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмасн във водна среда по метода, съгласно претенция 1, включващо източник на импулсно кохерентно електромгантинто излъчване (1), генериращ импулсен лазерен лъч F, облъчващ мерителна зона (2) с дължина L, средство за насочване (3) на течащ поток W с постоянна скорост към мерителната зона (2) и изходяща оптична система (7), разположена в края на мерителната зона (2) и свързана с изходящ измервателен блок (8), включващ датчици на изхода (9), свързани с устройство за събиране и обработка на данни (10), характеризиращо се с това, че лазерният лъч Fee диаметър db^6 mm и η броя вълни с различна дължина λί, където l<i<n, като п>2 в диапазона 300-800 nm, дължината на всеки импулс е по-малка или равна на 100 ns, а честотата на повторение на импулсите е минимум 10 kHz, при което устройството включва още входяща оптична система (4), разположена на входа на мерителната зона 2 и включваща разделящо полупропускливо огледало (11) и η-l броя дихроични огледала на входа (12), разположени едно след друго по посоката на отразения от разделящото полупропускливо огледало (11) лъч F’, като входящата оптична система (4) е свързана с входящ измервателен блок (5), включващ η броя датчици на входа (6) за измерване на входяща мощност Ροϊ, които са свързани с устройството за събиране и обработка на данни (10), а изходящата оптична система (7) включва η-1 броя дихроични огледала на изхода (13), като датчиците на изхода (9) са датчици за измерване на изходяща мощност Ри, при което мерителната зона (2) се състои от първа част (2^ с дължина Li, която е в интервала 500 -1500 mm, и втора част 2“ с дължина L2 ^400 mm, като на пътя на потока W, непосредствено пред първата част (2’) на мерителната зона (2) има груб филтър (14), задържащ частици над 5 mm, а непосредствено пред втората част (2”) на мерителната зона (2) има фин филтър (15), задържащ частици над 10 μπι, при което в средството (3) за насочване на потока W е предвиден датчик (16) за измерване скоростта на водата, който е свързан с устройството за събиране и обработка на данни (10).
4. Устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че входящата оптична система (4) включва второ полупропускливо огледало (17), разположено по посока на лъча Fm и разделящо го на два успоредни лъча Fm’ и Fr с еднакви геометрични характеристики и предварително зададено съотношение на мощностите, и 100% огледало (18), отразяващо, лъча Fm’, облъчващ потока W и формиращ в него референтна зона (19) с дължина L, разположена между входящата и изходящата оптични системи (4) и (7) след мерителната зона 2 по пътя на потока W, като пред референтната зона (19) има втори фин филтър 20, задържащ частици над 10 μιη.
5. Устройство съгласно претенции 3 и 4, характеризиращо се с това, че дължините на вълните, излъчвани от източника на импулсно кохерентно електромгантинто излъчване (1), са в диапазона 450-800 nm.
6. Устройство съгласно претенции от 3 до 5, характеризиращо се с това, че Li е в интервала 600-1200 mm, a L2 s 500 мм.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113397A BG113397A (bg) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда |
| PCT/BG2022/050002 WO2023279176A1 (en) | 2021-07-09 | 2022-04-15 | Method and device for evaluating the concentration, material and size of microplastics in aqueous medium |
| EP22721639.7A EP4196764A1 (en) | 2021-07-09 | 2022-04-15 | Method and device for evaluating the concentration, material and size of microplastics in aqueous medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113397A BG113397A (bg) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG113397A true BG113397A (bg) | 2021-09-30 |
Family
ID=80735362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG113397A BG113397A (bg) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4196764A1 (bg) |
| BG (1) | BG113397A (bg) |
| WO (1) | WO2023279176A1 (bg) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114112881A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-01 | 四川大学 | 评估多环境因素作用下塑料制品微塑料产生时间的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118314987A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-07-09 | 中国水利水电科学研究院 | 一种水体中微塑料丰度的校正方法、设备及产品 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4034920B2 (ja) * | 1998-12-01 | 2008-01-16 | テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム | 妨害材料が存在する試料中の物質濃度の決定方法および装置 |
| CN109313119B (zh) | 2016-06-20 | 2021-11-02 | 普莱尔股份公司 | 用于检测和/或表征流体携带的颗粒的装置和方法 |
-
2021
- 2021-07-09 BG BG113397A patent/BG113397A/bg unknown
-
2022
- 2022-04-15 WO PCT/BG2022/050002 patent/WO2023279176A1/en unknown
- 2022-04-15 EP EP22721639.7A patent/EP4196764A1/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114112881A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-01 | 四川大学 | 评估多环境因素作用下塑料制品微塑料产生时间的方法 |
| CN114112881B (zh) * | 2021-11-15 | 2023-04-21 | 四川大学 | 评估多环境因素作用下塑料制品微塑料产生时间的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023279176A1 (en) | 2023-01-12 |
| EP4196764A1 (en) | 2023-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10359364B2 (en) | Hybrid spectrophotometer with variable optical path length sampling cell and method of using same | |
| EP2350258B1 (en) | Methods and apparatus to obtain suspended particle information | |
| RU2559521C2 (ru) | Способ и устройство для обнаружения биологического материала | |
| EP2977743B1 (en) | Multichannel aerosol scattering-absorbing measuring instrument | |
| BG113397A (bg) | Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда | |
| AU2012258332B2 (en) | Method and apparatus for the optical determination of total organic carbon in aqueous streams | |
| WO2019147590A1 (en) | Bioaerosol particle detector | |
| WO2014070864A1 (en) | Systems and methods for cleaning an inline optical fluid analyzer | |
| WO2013135611A2 (de) | Vorrichtung und verfahren zum messen eines zielgases | |
| Christesen et al. | UV fluorescence lidar detection of bioaerosols | |
| BG67616B1 (bg) | Метод и устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда | |
| CN108195823A (zh) | 一种激光诱导击穿光谱检测系统 | |
| DE102014104043B4 (de) | Multireflexionszellenanordnung | |
| WO2014192006A1 (en) | A method and a system for detection of hazardous chemicals in a non metallic container | |
| CN106596491A (zh) | 一种紫外级熔石英材料内羟基含量测量装置和方法 | |
| BG4112U1 (bg) | Устройство за определяне концентрацията, материала и размера на микропластмаси във водна среда | |
| EP4133258A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen frequenzabhängiger brechungsindizes | |
| JP2010528309A (ja) | 媒体中の化合物の光学遠隔検出方法 | |
| KR101348917B1 (ko) | 씨앗주입레이저를 사용하는 방사능물질 원격 탐지를 위한 라이다 장치 | |
| DE10054415C2 (de) | Analysesensor und Verfahren zur spektroskopischen Analyse in optisch dichten Medien | |
| IT201800003798A1 (it) | Sistema di telerilevamento autocalibrante per rilevazione inquinamento e relativo metodo | |
| DE19526943C2 (de) | Mehrfachreflexionsvorrichtung zur Erzeugung und Messung von konventionellen Signalen und Sättigungssignalen der Fluoreszenz und der Streuung | |
| Chandran et al. | An open‐path laser transmissometer for atmospheric extinction measurements | |
| Sudduth et al. | Total internal reflection photoacoustic detection spectroscopy | |
| Jonsson et al. | Bioaerosol detection and classification using dual excitation wavelength laser-induced fluorescence |