Un contor de fum (contor de fum, analizor de număr de funingine) este un dispozitiv pentru măsurarea densității fumului , adică a concentrației de particule de aerosoli suspendate în aer sau alt mediu gazos [1] ; un dispozitiv pentru măsurarea compoziției fumului [2] .
Nefelometrele și transmiszometrele sunt folosite pentru a măsura o cantitate mică de aerosol în aer (de exemplu, ceață ) .
Proprietățile substanțelor și materialelor, datorită fragmentării lor, sunt studiate prin chimia coloidală [3] :10 . Inclusiv subiectul de studiu este fumul [3] :19 . Chimia coloidului folosește metode optice de analiză a dispersiei : nefelometrică și turbidimetrică [3] :209 . Dimensiunile particulelor din fum variază de la 5 µm la dimensiuni submicroscopice - mai puțin de 0,1 µm [4] :11 .
Studiul aerosolilor se realizează prin sedimentare, sau prin numărarea particulelor în suspensie [4] :220 . Metodele indirecte de investigare a aerosolilor se bazează pe îngroșarea prin condensare a particulelor și pe măsurarea împrăștierii sau atenuării luminii de către aerosoli [4] :221 .
Particulele coloidale nu pot fi văzute la microscop. În 1903, a fost creat ultramicroscopul - un microscop cu iluminare laterală. Particulele coloidale împrăștie lumina și punctele strălucitoare în ocular vă permit să numărați numărul de particule și să studiați mișcarea acestora, să calculați dimensiunea particulelor, să trageți concluzii despre forma particulelor [5] :32 . Flota folosea anterior sisteme în care detectarea fumului în aerul prelevat din incinta protejată se producea vizual datorită iluminării laterale a conductelor transparente din stația de control al fumului [6] .
Contoarele de fum sunt folosite pentru a măsura parametrii proceselor tehnologice (de exemplu, la afumarea produselor) pentru a măsura conținutul de fum din gazele de evacuare, precum și pentru a controla aspectul fumului. Poate fi un instrument de măsurare sau un dispozitiv de semnalizare. [unu]
În Anglia, în 1961, a fost creat un inspectorat național a cărui sarcină principală era măsurarea concentrațiilor de fum. [4] :368
Măsurarea indicelui de fum al gazelor de eșapament face parte din inspecția tehnică a vehiculelor echipate cu motoare diesel cu ardere internă. Pentru a evalua indicele de fum al motoarelor diesel, se folosesc contoare de fum, care funcționează pe principiul determinării coeficientului de atenuare a fluxului luminos care trece prin gazele de eșapament. [7]
Densitatea optică măsurată a fumului se corelează cu vizibilitatea în timpul unui incendiu în condiții de fum. [8] :371 Inițial, conceptul de vizibilitate a obiectelor a fost formulat ca concept de interval de vizibilitate meteorologică și a fost introdus la nivel internațional în 1929. Definiția a fost asociată cu percepțiile subiective ale observatorilor. La calculul condițiilor de evacuare și la determinarea condițiilor periculoase care apar în timpul unui incendiu se folosește conceptul de „vizibilitate limitată în fum”. [9]
În clădiri, detectoarele de fum sunt folosite pentru a detecta incendiul prin emiterea de fum [10] . Pentru a detecta fumul în spații deschise, utilizarea detectorilor de fum este nepractică, deoarece concentrația produselor de ardere în zonele urbane sau în matrice măgulitoare este în scădere rapidă. În astfel de condiții, este posibil să se utilizeze sisteme optice de supraveghere video cu analiză automată a imaginii video pentru a detecta fumul. [unsprezece]
Principalele fenomene optice care apar în fum sunt reduse la împrăștierea și absorbția luminii în interiorul și la limita norului de fum. [12]
Atunci când se utilizează principiul atenuării fluxului de energie radiantă printr-un strat de gaz care conține fum de o anumită grosime, se pot folosi radiații optice și radioactive. [unu]
Single scatterFenomenele fizice care apar în timpul împrăștierii luminii depind de raportul dintre dimensiunea particulelor de fum și lungimea de undă . Dacă dimensiunea particulelor este mai mare decât lungimea de undă a luminii, atunci reflexia și refracția luminii au loc la limita particulelor de fum, conform legilor opticii geometrice . Pentru particulele opace, lumina este împrăștiată prin reflexia sa directă; pentru particulele transparente, împrăștierea are loc ca urmare a reflexiei și refracției multiple a luminii pe suprafețele interioare și exterioare ale particulelor. Dacă dimensiunea particulelor de fum este proporțională cu lungimea de undă a luminii, atunci cauza împrăștierii este difracția . Dacă dimensiunea particulelor de fum este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii, atunci împrăștierea are loc datorită excitării electronilor de către lumină, ca urmare a vibrației electronilor , energia este emisă în toate direcțiile. [12] :34
Imprăștirea provoacă polarizarea luminii. [12] :35
Limita fizică inferioară pentru determinarea compoziției dispersate a particulelor de aerosoli din cauza împrăștierii luminii particulelor este limitată de un diametru al particulelor de 10 -7 m. Pentru particulele mai mici, determinarea este posibilă numai ca urmare a măririi particulelor. [13] :101
AbsorbțieAbsorbția luminii de către fum este de obicei selectivă și iese în evidență brusc într-o anumită regiune îngustă a spectrului. În acest caz, norul de fum este vopsit într- o culoare suplimentară față de cea absorbită. Este posibil să absorbiți lumina într-o regiune largă a spectrului. În acest caz, norul pare negru. [12] :38
Imprăștire multiplăDacă concentrația de fum este suficient de mare, atunci energia radiantă poate fi disipată de mai multe ori. Datorită împrăștierii secundare, terțiare și ulterioare, razele devin albicioase și depolarizate. În sistemele foarte dispersate, acest lucru duce la dispariția culorii. [12] :40
Afumarea poate fi măsurată prin determinarea numărului de funingine conform metodei Bacharach. Prin aspirarea gazelor prin hârtie absorbantă se determină contaminarea acestora. Partea elementului de filtrare orientată spre gaz se întunecă sau chiar devine neagră. Culoarea este comparată cu o scară formată din 10 discuri umplute, a căror nuanță variază de la 0 (alb) la 9 (negru). Numărul de scară care se potrivește cu culoarea filtrului și este numărul de funingine conform lui Bacharach. [paisprezece]
Principiul de funcționare al celor mai comune mijloace tehnice de detectare a unui incendiu (detectoare de fum) se bazează pe determinarea densității optice a unui mediu gaz-aer care conține produse de ardere sau a unui flux de radiații optice împrăștiate de acest mediu. [cincisprezece]
Fumul de la focurile de foc este compus în principal din particule de carbon aproape sferice, dimensiunea unei astfel de „sfere” este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii. Studiile au fost efectuate pentru trei lungimi de undă 450, 630, 1000 nm. [16] În timp, fumul este formarea de particule mai mari datorită aderenței celor mici. Dispozitivele de semnalizare de tip ionizare pot răspunde la fumul proaspăt format cu particule mici, dispozitivele care dau un semnal prin împrăștierea sau absorbția luminii pe particule nu vor răspunde până când dimensiunile particulelor sunt de aceeași ordine cu lungimea de undă. [8] :372
În URSS, în anii 60, a fost folosit un detector automat de fum al navei AKSD-57 în care aerul controlat era aspirat alternativ de ventilatoare din incinta navei. În cazul unui incendiu, fumul care pătrunde în contorul de fum a declanșat o alarmă. [1] O variantă de proiectare a unei astfel de instalații a constat în conducte de primire cu diametre de 15 ... 32 mm, așezate pe stâlpul de control al fumului de aer, în care au fost instalate ventilatoare cu funcționare continuă. Ramurile receptoare ale conductelor dotate cu prize au fost amplasate sub tavanul incintei protejate. La postul de control al fumului, conductele au fost conectate în interiorul aparatului cu prize, ale căror secțiuni erau iluminate de o lampă electrică. Lumina de la lampă trecea printr-o prismă și o lentilă montată în partea de jos a fiecărei prize. Peretele orizontal a împiedicat lumina lămpii să intre direct în zona de control al fumului. Camera de control al fumului avea sticlă transparentă, restul suprafețelor de închidere erau vopsite în negru. Atâta timp cât aerul curat este aspirat din incintă, razele de lumină rămân invizibile. Când fumul intră în clopot, particulele acestuia (dimensiunea 10 −2 ... 10 −3 mm) vor fi în fluxul de lumină și vor da impresia unei flăcări care iese din clopot. În interior a fost posibilă instalarea unei fotocelule, care detecta automat lumina împrăștiată de fum [6] .
În anii 1970, oficiul poștal australian a cerut detectoare de incendiu pentru sălile de calculatoare, centralele telefonice și tunelurile de cabluri. Pentru cercetare, a fost folosit ca instrument de măsurare un nefelometru , folosit anterior pentru a studia fumurile de la incendiile măgulitoare. Niciunul dintre detectoarele de pe piață nu a fost găsit potrivit pentru această aplicație. Cele mai bune rezultate au fost arătate de nefelometrul însuși . Dar pentru a fi folosit ca detector, a necesitat rafinament. Detectorul de fum cu aspirație, dezvoltat pe baza nefelometrului , a fost produs în 1979. [17]
În prezent, o serie de detectoare de incendiu cu aspirație, pentru a reduce probabilitatea unor semnale false, utilizează un sistem de filtrare pentru a curăța praful din mediul de aer controlat. Filtrul este instalat în fața camerei optice de detectare a fumului. Aer curat este apoi adăugat la a doua etapă de curățare pentru a preveni contaminarea suprafețelor optice, pentru a asigura stabilitatea calibrării și durata de viață lungă. Următorul filtru este instalat în fața camerei de măsurare, în care este recunoscută prezența fumului. [optsprezece]
Modelele moderne ale majorității detectoarelor de fum punctuale folosesc sisteme optice închise. Acest lucru este necesar pentru a proteja receptorul fluxului luminos împrăștiat de particulele de fum de la sursele de lumină externe. În același timp, nu poate fi închis complet, deoarece produsele de ardere sub formă de particule de fum nu vor intra. În sistemele optice ale detectorilor, se folosesc partiții speciale (labirinturi), care protejează receptorul de radiații luminoase de sursele de lumină externe și permit fluxului particulelor de fum să intre în zona de măsurare a receptorului-transmițător. [19]
În 1929, New York a demonstrat lansarea unui sistem de stingere a incendiilor cu gaz atunci când fumul de la arderea benzinei pătrunde în spațiul dintre sursa și receptorul radiației ultraviolete. [douăzeci]
| Instrumente de masura | |
|---|---|
| Micrometre | |