Использование многозондового модулированного лазерного излучения для идентификации сгустков веществ в потоке жидкости

Современные средства контроля систем обеспечения водой на предприятиях или в жилищной сфере используют лазерные системы зондирования жидкости. При этом, как правило, используются лабораторные анализы полученных проб жидкости, а также спектральные методы анализа при сканировании жидкости излучением разных длин волн. Эти подходы не позволяют проводить анализ в реальном масштабе времени движущегося потока жидкости (поточный анализ). В работе рассмотрен вариант построения системы обнаружения и идентификации аварийных сгустков загрязняющих веществ в потоке жидкости с использованием лазерного излучения в реальном масштабе времени. Приведены основные принципы построения системы, блок-схема структуры системы и параметры идентификации сгустков исследуемых веществ, протекающих в трубопроводах системы канализации или водоочистки на промышленных предприятиях. При построении системы используется несколько длин волн лазерного излучения, одновременно направленных в одну исследуемую точку сгустка исследуемого потока жидкости. Длины волн излучения определяются на стадии подготовки к исследованию. На этой начальной стадии процесса анализируются оптические спектры пропускания веществ, которые априори возможны в исследуемом потоке жидкости. Основной критерий выбора длин волн – различие оптических спектров пропускания веществ на выбранных длинах волн. Для возможности технического разделения сигналов на различных длинах волн зондирующего излучения производится модуляция потоков излучений. Создание эталонов идентификации веществ в сгустках потока жидкости производится в форме решетчатых функций, содержащих составляющие оптического спектра пропускания вещества на определенных длинах волн лазерного излучения. Модуляцию излучения предлагается проводить путём управления накачкой каждого из излучателей системы. Предлагаемая система найдет применение в нефтегазовой, перерабатывающей промышленности, в системах фильтрации и очистки водоснабжения, промышленных предприятиях и предприятиях переработки сельскохозяйственной продукции.

1. Журавель В.И. Об идентификации источников нефтяных загрязнений / В.И. Журавель, В.Р. Маричев // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. Section 10. Technical Sciences. – 2015. – № 9-10. – С. 65–68.

2. Бочаров В.Н. Исследование многомерных абсорбционных аналитических сигналов бензинов в среднем ИК-диапазоне / В.Н. Бочаров [и др.] // Журнал аналитической химии. – 2019. – Т. 74. – № 5. – С. 356– 364. DOI: 10.1134/S1061934819020047

3. Alekseev V.A. System Eliminating Emergency Discharges in Industrial Facilities Waste Waters Using Relative Signal Description / V.A. Alekseev, S.I. Yuran, V.P. Usoltsev, D.N. Shulmin // Devices and Methods of Measurements, 2022, vol. 13, no. 2, pp. 105–111. DOI: 10.21122/2220-9506-2022-13-2-105-111

4. Кигель А.А. Поточный анализ и контроль ТП: Методы анализа, преимущества и специфика применения / А.А. Кигель, Д.А. Чернокозинский, И.И. Зильберман // Автоматизация в промышленности. – 2016. – № 2. – С. 42–46.

5. Кигель А.А. Контроль содержания нефтепродуктов в системах оборотного водоснабжения / А.А. Кигель, Д.А. Чернокозинский // Автоматизация в промышленности. – 2014. – № 5. – С. 30–33.

6. Gu Z. Application of Raman spectroscopy for the detection of acetone dissolved in transformer oil / Z. Gu,

7. W. Chen, L. Du [et al.] // Journal of Applied Spectroscopy, 2018, vol. 85, no. 2, pp. 205–211. DOI: 10.1007/s10812-018-0636-2

8. Сорокин Ф.Г. Использование фотометрической технологии в процессе поточного анализа качества нефтепродуктов / Ф.Г. Сорокин // Автоматизация в промышленности. – 2013. – № 10. – С. 19–21.

9. Feng J. Method of correlation coefficient optimization used in UV-VIS spectrophotometric analysis for effluent in catalytic ozonation / J. Feng, H. Chen, X. Zhang // Journal of Applied Spectroscopy, 2018, vol. 85, no. 4, pp. 683–693. DOI: 10.1007/s10812-018-0716-3

10. Корсаков В.С. Инфракрасная on-line спектроскопия для анализа водных растворов / В.С. Корсаков, Д.Я. Гулько, М.С. Корсаков, Л.В. Жукова // Бутлеровские сообщения. – 2016. – Т. 48. – № 12. – С 115–120. 10. Патент 2792152 РФ, МПК G01N 21/31. Устройство контроля аварийных сбросов / С.И. Юран, В.А. Алексеев, В.П. Усольцев // Заявитель Удмуртский ГАУ. Заявка № 2022122806 от 24.08.2022. Опубл. 17.03.2023. Бюл. № 8.

11. Паргачев И.А. Электрооптические модуляторы лазерного излучения на основе высокоомных кристаллов КТiOPO4 / И.А. Паргачев, Ю.В. Кулешов, В.А. Краковский [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (Доклады ТУСУР). – 2012. – № 2(26). – Ч. 2. – С. 90–93.