ПРИБОР НА ОСНОВЕ GaInAsSb СВЕТОДИОДОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В НЕФТИ


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-2-142-150

Полный текст:


Аннотация

Изготовление приборов на основе полупроводниковых излучателей является важным направлением применения оптического абсорбционного метода для детектирования жидких сред. Целью данной работы являлось создание прибора для измерения содержания воды в нефти на основе GaInAsSb светодиодов.

Датчик измерения концентрации воды в нефти включает 3 светодиода на различные длины волн и один широкополосный фотоприемник. Использование светодиодов на основе GaInAsSb кристаллов позволило получить высокоэффективный и точный прибор для измерения концентрации воды в нефти. Предложен способ измерения анализируемой среды с помощью проточной кюветы, учитывающий неоднородность распределения водонефтяной эмульсии. Полный цикл измерения концентрации воды в нефти состоял в измерении поглощения излучения от каждого из трех светодиодов в течение 10 с, усреднении результатов и сравнении с калибровочной кривой.

Разработан прибор на основе селективного оптического абсорбционного метода детектирования для измерения содержания воды в нефти. В качестве источников излучения использованы светодиоды, излучающие в диапазоне от 1,6 до 2,4 мкм. Результаты экспериментов показали, что используемый метод позволяет производить измерения концентрации воды в нефти в диапазоне от 0,2 до 40 % с погрешностью не более 2 %.

Установлены технические требования и параметры работы используемых светои фотодиодов, а также необходимость использования проточной кюветы для анализируемой среды. Показана возможность использования одного прибора для различных сортов нефти, а также нефтепродуктов при проведении предварительной калибровки.


Об авторах

Д. М. Кабанов
Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника, ГНПО
Беларусь
Адрес для переписки: Кабанов Д.М. - ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника», пр. Независимости, 68, Минск 220072   e-mail: d.kabanau@ifanbel.bas-net.by


Е. В. Лебедок
Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника, ГНПО
Беларусь


П. В. Шпак
Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси
Беларусь


С. М. Жук
Девелоп групп, ЧП
Беларусь


С. П. Сташкевич
Девелоп групп, ЧП
Беларусь


Список литературы

1. Казин, В.Н. Физико-химические методы исследования в экологии и биологии / В.Н. Казин, Г.А. Урванцева. – Ярославль : Яроcл. гос. ун-т, 2002. – 173 с.

2. Ельяшевич, М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия (2-е издание) / М.А. Ельяшевич. – М. : Эдиториал УРСС, 2001. – 895 с.

3. Золотов, Ю.А. Основы аналитической химии: Методы химического анализа : в 2 кн. / Ю.А. Золотов, Б.Н. Дорохова, В.И. Фадеева; под ред. Ю.А. Золотова. – Кн. 2 – М. : Высшая шк., 2002. – 494 с.

4. Калинина, К.В. Портативный оптический анализатор содержания воды в нефти на основе оптопары

5. «светодиодная матрица-широкополосный фотодиод» среднего ИК диапазона (1,6–2,4 мкм) / К.В. Калинина [и др.] // Журнал технической физики. – 2010. – Т. 80, № 2. – С. 99–104 (http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/9925).

6. Богданович, М.В. Измеритель содержания воды в нефти и нефтепродуктах на основе инфракрасных оптоэлектронных пар светодиод − фотодиод / М.В. Богданович [и др.] // Журнал технической физики. – 2017. – Т. 87, № 2. – С. 315–318. (http://journals. ioffe.ru/articles/viewPDF/44146).

7. Стоянов, Н.Д. Высокоэффективные светодиоды спектрального диапазона 1,6–2,4 мкм для медицинской диагностики и экологического мониторинга / Н.Д. Стоянов [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2003. – Т. 37, Вып. 8. – С. 996–1009 (http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/ ftp/2003/08/ftp3708_18.pdf).

8. Андреев, И.А. Быстродействующие фотодиоды для средней инфракрасной области спектра 1,2– 2,4 мкм на основе гетероструктур GaSb/GaInAsSb/ GaAlAsSb с полосой пропускания 2–5 ГГц / И.А. Андреев [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47, Вып. 8. – С. 1009–1115 (http://journals. ioffe.ru/articles/viewPDF/5053).

9. Куницына, Е.В. Повышение спектральной чувствительности фотодиодов для средней инфракрасной области спектра / Е.В. Куницына [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2016. – Т. 50, Вып. 10. – С. 1420– 1424 (http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/43659).

10. The HITRAN Database / Laurence S. Rothman. [Electronic resource] – Mode of access: http://www.hitran.org/ – Date of access: 12.03.2017.

11. Безъязычная, Т.В. Устройство для определения содержания воды в нефти или в нефтепродуктах: пат. 10477 U Республики Беларусь, МПК G01N21/35 / Т.В. Безъязычная [и др.]; заявитель Институт физики НАН Беларуси. – № U20140233; заявл. 14.06.2014; опубл. 30.12.14 // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. – 2014. – № 6. – С. 214.

12. Семенов, А.Н. Молекулярно-пучковая эпитаксия термодинамически метастабильных твердых растворов GaInAsSb для фотодетекторов среднего ИКдиапазона / А.Н. Семенов [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2010. – Т. 44, Вып. 5. – С. 699–705 (http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/7132).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кабанов Д.М., Лебедок Е.В., Шпак П.В., Жук С.М., Сташкевич С.П. ПРИБОР НА ОСНОВЕ GaInAsSb СВЕТОДИОДОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В НЕФТИ. Приборы и методы измерений. 2017;8(2):142-150. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-2-142-150

For citation: Kabanau D.M., Lebiadok Y.V., Shpak P.V., Zhuk S.M., Stashkevich S.P. DEVICE BASED ON GAINASSB LEDS FOR MEASUREMENT OF WATER CONCENTRATION IN OIL. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(2):142-150. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-2-142-150

Просмотров: 61

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)