Смішний С. М. Засіб вимірювального контролю концентрації газу на основі волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів

Об'єктом дослідження є процес вимірювального контролю концентрації газу оптичними методами з використанням волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів; метою дисертаційної роботи є підвищення точності вимірювання та вірогідності контролю концентрації газу за допомогою засобу вимірювального контролю на основі волоконно-оптичних вимірювальних перетворювачів, робота яких заснована на оптично-абсорбційному та диференціальному методах; методи дослідження ґрунтуються на використанні теорії перенесення випромінювання в середовищі з поглинанням, теорії спектрального поглинання ІЧ випромінювання газами, теорії поширення електромагнітних хвиль у волоконних світловодах та волоконно-оптичних елементах, математичному моделюванні, теорії вимірювань, контролі та оцінюванні метрологічних характеристик; теоретичні результати - розроблено математичну модель засобу вимірювального контролю концентрації газу на основі методу оптичного поглинання випромінювання, яка використовує малий спектральний коефіцієнт характеристичної довжини хвилі поглинання газу з врахуванням оптичних характеристик кварцових волоконно-оптичних ліній зв'язку та компонентів; отримано аналітичні вирази, які враховують фактори, що впливають на точність вимірювання, що дозволило здійснювати компенсації абсолютної мультиплікативної та адитивної похибок впливу тиску та температури, як у волоконно-оптичних елементах, так і у газовому середовищі; на базі теоретичних досліджень обґрунтовано вибір спектрів поглинання газів в атмосфері, які органічно поєднуються з оптично-енергетичними характеристиками кварцових волоконно-оптичних ліній зв'язку. Практичні результати - розроблено схемотехнічні рішення вимірювання концентрації газів з використанням елементів волоконної оптики на основі оптично-абсорбційного та диференціального методів; визначено умови функціонування засобу вимірювального контролю на основі волоконно-оптичного вимірювального перетворювача, призначеного для визначення складу та концентрації газу, які дозволили отримати співвідношення, що може бути використане для розрахунків запропонованих засобів вимірювального контролю; встановлено залежність зміни вихідної напруги волоконно-оптичного вимірювального перетворювача від концентрації метану; запропоновано схемотехнічні рішення підвищення точності та чутливості оптичних засобів контролю концентрації газів; розроблено засіб вимірювального контролю концентрації метану, де у якості опорного каналу слугує волоконно-оптична лінія; розроблено алгоритм роботи запропонованого засобу. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи впроваджено в ТОВ НВФ "Адвісмаш" (м. Хмельницький) та у навчальний процес кафедри фізики і методики викладання фізики, інформатики, астрономії ВДПУ ім. М. Коцюбинського. Сфера (галузь) використання - хімічна, паливно-енергетична, нафтогазова промисловості; житлово-комунальний сектор; моніторинг довкілля.