RU114532U1 - Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами - Google Patents
Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами Download PDFInfo
- Publication number
- RU114532U1 RU114532U1 RU2012100978/28U RU2012100978U RU114532U1 RU 114532 U1 RU114532 U1 RU 114532U1 RU 2012100978/28 U RU2012100978/28 U RU 2012100978/28U RU 2012100978 U RU2012100978 U RU 2012100978U RU 114532 U1 RU114532 U1 RU 114532U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectroradiometer
- fourier
- hazardous objects
- chemically hazardous
- chemically
- Prior art date
Links
Abstract
Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами, состоящая из Фурье-спектрорадиометра среднего разрешения, отличающаяся тем, что содержит систему термостатирования, блок автоматической координатной привязки и наведения поля зрения Фурье-спектрорадиометра на тепловые экраны, блок регистрации и обработки данных дистанционного зондирования, а также комплект тепловых экранов, геометрия пространственного расположения которых в рабочей зоне химически опасных объектов обеспечивает контроль интегральных и массовых концентраций индицируемых веществ в реальном масштабе времени на горизонтальных трассах зондирования на уровне ПДК рабочей зоны химически опасных объектов.
Description
Полезная модель относится к устройствам для дистанционного мониторинга воздушной среды промышленной зоны и районов размещения химически опасных объектов. Полезная модель основана на применении оптических методов идентификации и контроля концентраций локальных облаков сильнодействующих ядовитых веществ и может быть использована для экологического мониторинга рабочей и санитарно-защитной зон химически опасных объектов.
Известно, что в настоящее время система мониторинга воздушной среды производственных помещений и промышленной зоны предприятий, использующих в рабочем цикле различные опасные химические вещества, основывается на применении средств контроля локального типа. Локальные методы контроля предусматривают предварительный отбор проб воздуха и последующий их анализ с помощью спектрофотометрического, биохимического и хромато-масс-спектрометрического оборудования. Так, например, в последние годы разработаны и освоены в серийном производстве приборы химического контроля АНТ-3М ДКТЦ. 413441.104 и УПГК-ЛИМБ. Данные приборы внесены в Государственный реестр средств измерений, имеют сертификаты соответствия и разрешение Ростехнадзора на применение на опасных объектах (Российская научно-практическая конференция. Стратегия развития научно-производственного комплекса Российской Федерации в области разработки и производства систем жизнеобеспечения и защиты человека в условиях химической и биологической опасности. Сборник материалов, Тамбов, 2009, с.168-180). Применение вышеуказанных средств газового анализа обеспечивает контроль довольно широкого перечня отравляющих (OВ) и сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), таких как зарин, синильная кислота, бензол, винилхлорид, толуол, фенол и т.п. Приборы химического контроля широко используются на химически опасных объектах в случае аварийных ситуаций и при нарушениях технологического регламента. Кроме того, приборы локального контроля типа СИП-100 и ГСА-3 в настоящее время используются для мониторинга объектов по уничтожению химического оружия. Однако, как и все локальные средства химического контроля, приведенные выше средства анализа воздушной среды имеют ряд существенных недостатков:
- необходимость применения набора нескольких детекторов для анализа всего перечня ОВ и СДЯВ;
- низкое быстродействие газоанализаторов (по парам СДЯВ до 2 минут);
- недостаточная в ряде случаев чувствительность обнаружения ОВ и СДЯВ (0,05…100 мг/м3).
Для решения этих вопросов в последние годы начали применяться инфракрасные (ИК) Фурье-спектрометры для контроля производственных процессов в различных отраслях промышленности (Фурье-спектрометр инфракрасный «ИнфраЛюм ФТ-02». Руководство по эксплуатации… 151.00.00.00.00. РЭ. - С.-П.: ООО «Люмэкс», 2004.). Однако спектрометры данного типа также являются приборами локального действия, эксплуатация которых предусматривает отбор проб воздуха в различных точках рабочей зоны производственных помещений и их последующий анализ в кюветном отделении спектрометра.
По сравнению с локальными методами контроля параметров облаков паров загрязняющих веществ в атмосфере дистанционные методы имеют ряд преимуществ (высокое быстродействие, широкий территориальный охват, возможность одновременного контроля многокомпонентных смесей), что обусловливает перспективность их применения в интересах мониторинга химически опасных объектов. В настоящее время интенсивно развиваются спектрорадиометрические (пассивные) методы дистанционного обнаружения газов и паров физиологически активных веществ (ФАВ) в атмосфере. В России на базе ИК Фурье-спектрорадиометра (ФСР) среднего разрешения разработаны приборы для дистанционного обнаружения и определения интегральных концентраций паров ФАВ в открытой атиосфере (Дворук С.К., Кочиков И.В., Морозов А.Н., Павлов Д.А. и др., «Применение Фурье-спектрорадиометра для определения концентраций загрязняющих веществ в атомсфере», Оптический журнал, т.67, №3, 2000, С.37-42). Необходимо отметить, что ФСР имеют ряд существенных недостатков. В частности, они обеспечивают измерение азимута и угла места обнаруженного облака ОВ или СДЯВ, но не позволяют измерять дальность до облака, его глубину и массовую концентрацию вещества. Необходимым условием функционирования ФСР является наличие теплового контраста между индицируемым облаком и фоновой атмосферой. В связи с этим ФСР применяются, как правило, для наблюдения по наклонным трассам, то есть используется температурный контраст между "холодным" небом и "теплой" приземной атмосферой. В этом случае пропускание, а значит и анализируемый поток излучения зависят не от массовой концентрации индицируемого ОВ или СДЯВ, а от его интегральной массы на трассе наблюдения. Кроме того, достигнутая в настоящее время интегральная чувствительность обнаружения облаков ОВ и СДЯВ в открытой атмосфере 50…500 мг/м2 (соответствует массовой концентрации вещества 0,5…5,0 мг/м3 при глубине облака 100 метров), является недостаточной для контроля наличия в воздухе рабочей зоны химически опасных объектов большого перечня СДЯВ на уровне предельно допустимых концентраций (ПДК) рабочей зоны (Основы Фурье-спектрорадиометрии. - А.Н.Морозов, С.И.Светличный - Москва.: Наука, 2006. - 275 с.).
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в значительном снижении трудозатрат (исключение из процесса мониторинга этапа отбора проб воздуха в различных точках производственной зоны), в обеспечении возможности измерения массовых концентраций СДЯВ на горизонтальных трассах зондирования в режиме реального времени, повышении чувствительности обнаружения паров СДЯВ, а также автоматизации процесса экологического мониторинга воздушной среды на химически опасных объектах.
Указанный технический результат достигается тем, что для идентификации и контроля концентраций паров (газов) СДЯВ используется инфракрасный Фурье-спектрорадиометр динамического типа, являющийся составной частью спектрорадиометрической установки в составе:
- системы термостатирования;
- комплекта тепловых экранов;
- системы координатной привязки и наведения поля зрения спектрорадиометра на тепловые экраны;
- блока регистрации и обработки данных дистанционного зондирования;
- системы энергоснабжения.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлена структурная схема спектрорадиометрической установки дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов различными СДЯВ.
Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что при увеличении температурного контраста между анализируемым облаком СДЯВ и фоновой обстановкой (подстилающая поверхность, небосвод и т.п.) чувствительность обнаружения СДЯВ значительно повышается. Это подтверждается результатами экспериментальных исследований с использованием ИК Фурье спектрорадиометра среднего разрешения и лабораторного стенда, техническое описание которого приведено в патенте на полезную модель (Патент 103400, Российская Федерация, МПК7 G01N 21/25. Лабораторный стенд для создания и контроля концентраций газообразных веществ при формировании базы спектральных данных и оценке технических характеристик Фурье-спектрорадиометров [Текст] / Шлыгин П.Е., Позвонков А.А., Бойко А.Ю. и др.; заявитель и патентообладатель ФГУ «33 ЦНИИИ МО РФ». - №2010113084; заявл. 5.04.2010).
В таблице 1 приведены экспериментальные данные, подтверждающие увеличение чувствительности спектрорадиометра при увеличении температурного контраста между индицируемым облаком СДЯВ и тепловым экраном.
При этом для химического контроля может использоваться схема, представленная на фигуре.
Таблица 1 | |||||
Результаты эксперимента по оценке влияния величины температурного контраста между индицируемым облаком СДЯВ и тепловым экраном на аналитические характеристики ИК Фурье-спектрорадиометра | |||||
№ п/п | Анализируемое сильнодействущее ядовитое вещество | Минимальные обнаруживаемые массовые концентрации анализируемого вещества С, (мг/м3) | |||
Температурный контраст 10°C | Температурный контраст 15°C | Температурный контраст 20°C | Температурный контраст 25°C | ||
1 | Аммиак | 39 | 30 | 21 | 14 |
2 | Метанол | 360 | 298 | 190 | 140 |
3 | Несимметричный диметилгидразин | 427 | 400 | 340 | 283 |
Переход от измеренных интегральных концентраций СДЯВ в зоне контроля к массовым концентрациям анализируемых веществ может быть осуществлен по формулам (см. фигуру):
, ,
где С1, С2, С3 - массовые концентрации СДЯВ (мг/м3);
M1, М2, М3 - интегральные концентрации СДЯВ на трассе зондирования (мг/м2);
R1, R2, Rмах - длина трассы зондирования, м.
Экспериментальные данные получены при толщине поглощающего слоя СДЯВ 8,0 метров. Анализ полученных результатов показывает, что при увеличении температурного контраста на 10 градусов происходит увеличение чувствительности спектрорадиометра в 1,3…2,1 раза в зависимости от величины сечения поглощения анализируемого вещества на аналитической частоте в ИК области спектра. При увеличении температурного контраста до 70…80 градусов и при оптической толщине облака 100 метров может быть достигнута чувствительность обнаружения массовых концентраций различных СДЯВ в 80…4700 раз более высокая, чем приведенные экспериментальные данные в таблице 1. При этом в зависимости от геометрии пространственного расположения тепловых экранов на местности или внутри производственных помещений обеспечивается решение задачи контроля массовой концентрации паров (газов) различных СДЯВ в диапазоне 0,003…3,0 мг/м3, что является достаточным для контроля СДЯВ 1-4 классов опасности на уровне ПДК рабочей зоны. Схема экологического мониторинга на основе применения техники ПК пассивного зондирования и тепловых экранов может быть реализована на химически опасных объектах без существенных экономических издержек. Данная установка может найти применение для мониторинга воздушной среды объектов метрополитена, газотранспортной системы ОАО «Газпром», предприятий химической и нефтехимической промышленности.
Claims (1)
- Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами, состоящая из Фурье-спектрорадиометра среднего разрешения, отличающаяся тем, что содержит систему термостатирования, блок автоматической координатной привязки и наведения поля зрения Фурье-спектрорадиометра на тепловые экраны, блок регистрации и обработки данных дистанционного зондирования, а также комплект тепловых экранов, геометрия пространственного расположения которых в рабочей зоне химически опасных объектов обеспечивает контроль интегральных и массовых концентраций индицируемых веществ в реальном масштабе времени на горизонтальных трассах зондирования на уровне ПДК рабочей зоны химически опасных объектов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100978/28U RU114532U1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100978/28U RU114532U1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU114532U1 true RU114532U1 (ru) | 2012-03-27 |
Family
ID=46031185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012100978/28U RU114532U1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU114532U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547002C1 (ru) * | 2013-12-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ обнаружения радиоактивного загрязнения приземного слоя атмосферы |
RU2649094C1 (ru) * | 2016-10-12 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения возможности применения спектрорадиометра для экологического мониторинга атмосферы |
RU219119U1 (ru) * | 2023-01-20 | 2023-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство трассового беспробоотборного мониторинга загрязненности воздушной среды парами токсичных химических веществ |
-
2012
- 2012-01-11 RU RU2012100978/28U patent/RU114532U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547002C1 (ru) * | 2013-12-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ обнаружения радиоактивного загрязнения приземного слоя атмосферы |
RU2649094C1 (ru) * | 2016-10-12 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения возможности применения спектрорадиометра для экологического мониторинга атмосферы |
RU219119U1 (ru) * | 2023-01-20 | 2023-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство трассового беспробоотборного мониторинга загрязненности воздушной среды парами токсичных химических веществ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rodriguez et al. | A review of methods for long term in situ characterization of aerosol dust | |
Briggs et al. | Particulate matter, ozone, and nitrogen species in aged wildfire plumes observed at the Mount Bachelor Observatory | |
Toscano et al. | Locating industrial VOC sources with aircraft observations | |
Di Martino et al. | Spatial domain analysis of carbon dioxide from soils on Vulcano Island: Implications for CO2 output evaluation | |
Wängberg et al. | Atmospheric mercury near a chlor-alkali plant in Sweden | |
Ogrizek et al. | Critical review on the development of analytical techniques for the elemental analysis of airborne particulate matter | |
Zhangcheng et al. | The online detection of halogenated hydrocarbon in the atmosphere | |
RU114532U1 (ru) | Спектрорадиометрическая установка дистанционного контроля загазованности рабочей зоны химически опасных объектов сильнодействующими ядовитыми веществами | |
Beil et al. | Detection of chemical agents in the atmosphere by passive IR remote sensing | |
Petrov et al. | Spectral range for analysis of natural gas by Raman spectroscopy | |
Reiche et al. | Comparative study to evaluate three ground-based optical remote sensing techniques under field conditions by a gas tracer experiment | |
CN108121777B (zh) | 基于太赫兹的多个高危化学品泄露源探测的方法 | |
Parks et al. | Towards a field-portable real-time organic and elemental carbon monitor | |
Puiu et al. | Lidar/DIAL detection of acetone at 3.3 μm by a tunable OPO laser system | |
Farhat et al. | Evaluation of open-path FTIR spectrometers for monitoring multiple chemicals in air | |
Majder-Łopatka et al. | The application of stand-off infrared detection to identify air pollutants | |
RU144573U1 (ru) | Спектрорадиометрическая установка беспробоотборного контроля зараженности окрашенных лакокрасочными покрытиями поверхностей различных объектов и автотракторной техники стойкими токсичными химическими веществами | |
CN207610987U (zh) | 太赫兹探测大气高危化学品分布装置 | |
RU2547742C1 (ru) | Передвижная лаборатория мониторинга окружающей среды | |
CN207742107U (zh) | 大气高危化学品探测的太赫兹自反馈系统 | |
Janicka et al. | Long term observations of biomass burning aerosol over Warsaw by means of multiwavelength lidar | |
Terziev et al. | Human health prevention by detection and quantification of toxic chemical compounds | |
Todd | Evaluation of an open-path Fourier transform infrared spectrophotometer using an exposure chamber | |
RU2631013C1 (ru) | Способ экспрессного определения защитных свойств воздухопроницаемых защитных материалов по парам химических веществ при различных условиях массообмена | |
Liu et al. | Detection and analysis of Cd in soil by laser-induced breakdown spectroscopy based on maximum likelihood estimation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120615 |