Осредняющий нефелометр модели 3563

Высокочувствительный трехволновый осредняющий нефелометр со шторкой обратного рассеяния предназначен для коротких и длительных измерений коэффициентов рассеяния атмосферных и лабораторных аэрозолей. Нефелометр особенно полезен при изучении климатических явлений, прозрачности среды и качества воздуха.

Прибор имеет следующие особенности:
  - Чувствительность по отношению к коэффициенту рассеяния света - до 2,0 × 10^-7  на метр (при усреднении 60 сек)
  - Высокое разряжение, что обеспечивает точные измерения даже в том случае, если проба значительно отличается от того воздуха, в атмосфере которого установлен прибор;
  - Учет фонового Рэлеевского рассеяния в воздухе в реальном времени по сравнению с сигналом полного рассеяния путем контроля температуры и давления пробы
 - Компенсация в реальном времени темнового тока ФЭУ и источника света с использованием ротационного референтного переключателя;
  - Измерение полного (от 7 до 170 градусов) и обратного (от 90 до 170 градусов) сигнала рассеяния с использованием вращающейся шторки обратного рассеяния для блокирования освещенного объема пробы в области 7 - 90 градусов
 - Одновременное детектирование по трем длинам волн

Прочие особенности.

  - встроенные сенсоры относительной влажности и температуры
  - встроенный подогрев для исключения конденсации из-за высокой влажности
 - минимальный подогрев пробы для сохранения первоначальной влажности пробы аэрозоля
 - встроенный микропроцессор для сбора и обработки данных, управления прибором и обмена данными с внешним компьютером
  - разнообразные выходные сигналы для подключения компьютеров и регистраторов данных
 - автоматическая фильтрация для продувки чистым воздухом для установки нуля
 - минимальные потери аэрозоля при прохождении через систему  - регулируемое время усреднения (от 1 до 4096 сек)  - встроенные часы с батареей

Применение

Интегрирующий нефелометр разработан специально для изучения воздействия на климат Земли потоков аэрозольных частиц, а также для изучения приземной и высотной визуальной чистоты воздуха в незагрязненных районах. Прибор также может быть использован как детектор частиц для изучения интересующих параметров, таких, как коэффициент рассеяния света после подготовки пробы, включая ее подогрев, увлажнение, разделение по размерам. Коэффициент рассеяния - характеристика аэрозоля, которая часто изменяется. Интегрирующий нефелометр измеряет угловое интегральное рассеяние света, которое определяется величиной коэффициента рассеяния, используемой в законе Ламберта-Бэра для вычисления суммарной экстинкции.  

Принцип работы

 Модель 3563 имеет 3 рабочих длины волны и контролирует обратное рассеяние. В процессе работы небольшая турбинная воздуходувка всасывает аэрозоль через входной порт большого диаметра в измерительную ячейку. Там проба освещается под углом 7 - 170 градусов галогеновым источником, свет от которого подается через оптическую линию и опаловый стеклянный диффузор. Пространство, занимаемое пробой, просматривается тремя ФЭУ через серию диафрагм, установленных по оси корпуса прибора. Рассеяние измеряется по отношению к темному фону, обеспечиваемому высокоэффективными ловушками света. Ловушки света, диафрагмы, светопоглощающие покрытия используются для минимизации сигнала рассеяния от стенок прибора. Рассеянный аэрозолем свет разделяется на три полосы с использованием широкополосных цветных фильтров, установленных перед детектором ФЭУ. Постоянно вращающийся референтный переключатель обеспечивает три режима детектирования сигнала. Первый режим, описанный выше, представляет собой измерение сигнала рассеяния аэрозоля, возникающего при открытии вращающейся задвижки. Во втором режиме весь свет блокируется, и измеряется темновой ток ФЭУ, который в дальнейшем вычитается из измеренного сигнала. В третьем режиме в поток света устанавливается прозрачная шторка, которая позволяет измерить сигнал источника света. Таким образом, в приборе компенсируются изменения в источнике света. В режиме обратного рассеяния, шторка обратного рассеяния вращается перед источником света для блокирования света в диапазоне от 7 до 90 градусов.  Если эта часть света блокирована, только рассеянный в обратном направлении свет попадает на детектор ФЭУ. Сигнал обратного рассеяния можно вычесть из суммарного сигнала для вычисления прямого рассеяния. Если в его измерении нет необходимости, шторка обратного рассеяния устанавливается в позицию для измерения полного рассеяния. Периодически встроенный во входное устройство клапан активируется и перекрывает поступление аэрозоля, пропуская пробу через высокоэффективный фильтр. Таким образом измеряется сигнал чистого воздуха для данной точки измерений. Этот сигнал вычитается из сигнала рассеяния аэрозоля наряду с темновым сигналом ФЭУ, для того чтобы получить чистый сигнал рассеяния аэрозоля. Параметры рассеяния света частицами для всех трех длин волн для суммарного рассеяния и обратного рассеяния усредняются и передаются на компьютер или регистратор данных для сохранения. Встроенный подогреватель минимизирует возможность конденсации, вызванной влажностью аэрозоля. При высокой влажности находящиеся в атмосфере частицы, такие, как сульфаты и хлориды натрия поглощают воду и могут в связи с этим подвергнуться фазовому переходу. В результате возможно изменение размеров частиц, формы и индекса рефракции, что скажется на процессе измерений. Использование прибора в лаборатории с кондиционированием воздуха часто приводит к тому, что относительная влажность пробы достигает уровня более 100 %. В этом случае нагреватель защищает от проблемы конденсации путем подогрева стенок пробоотборной ячейки для соответствия температуре воздуха на входе. При необходимости подогреватель может быть отключен.

Закон Ламберта-Бэра
                                                       I/Io = e^(-σx)

где:   Io - интенсивность источника света; I- интенсивность света после прохождения через воздух; X - толщина среды, через которую проходит свет; Σ - коэффициент суммарной экстинкции (включает коэффициент рассеяния и коэффициент поглощения)   Нефелометр определяет коэффициент рассеяния, из которого вычисляется коэффициент экстинкции. Символ b часто используется вместо σ для представления коэффициента суммарной экстинкции.

Схема нефелометра

Программное обеспечение
В комплект поставки входит программное обеспечение, которое обеспечивает выполнение необходимых процедур для установки прибора, проверки его статуса, начало и завершение процесса сбора данных, просмотр результатов. Программное обеспечение позволяет вывести на дисплей отчет в формате опроса, который удобен для интерпретации. Данные также сохраняются в отдельном файле.

Технические характеристики

Тип источника света галогеновая лампа Тип детектора фотоумножительная трубка Длины волн 450 (синий), 550 (зеленый), 700 (красный) нм Полоса пропускания (для каждой волны), не хуже 40 нм Чувствительность (коэффициент рассеяния при усреднении 60 сек), не хуже 2×10-7 м-1 (зеленый, красный) 3×10-7 м-1 (синий) Верхний предел обнаружения 2×10-2 м-1 (время усреднения - 60 сек) Время усреднения 1 - 4096 сек (по выбору) Дрейф Менее 2,0×10-7м-1 (время усреднения - 60 сек, для периода до одного часа после измерения фильтрованного воздуха на зеленой волне) Сигнал обратного рассеяния Синяя и зеленая волны Красная волна   <5,0 × 10-5/м <1,0 × 10-5/м Угол рассеяния 7 - 170 градусов Шторка обратного рассеяния Изменяет угол интеграции до 90 - 170 градусов Референтный переключатель Позволяет измерять интенсивность света референтного объекта, освещенного основной лампой, или темновой сигнал фотодетектора Переключатель фильтрованного воздуха Высокоэффективный фильтр частиц устанавливается в потоке пробы автоматически по команде с компьютера или через выбранный пользователем интервал Время ответа, не более 10 сек Рекомендованный диапазон скорости воздушного потока, не шире 20-200 л.мин-1 Стандарт входа/выхода 1 дюйм, мама, NPT Эффективность переноса частиц Более 95 % частиц с плотностью 1, диаметром 0,05 - 5 мкм Сенсоры температуры/давления Встроенные сенсоры позволяют учесть эти параметры в коэффициенте Рэлеевского рассеяния в объеме пробы Сенсор влажности Измеряет относительную влажность пробы в пределах 5 - 95 % (± 5 %). Время и дата Контролируются внутренними часами реального времени и батареей Интегрированный вакуум Менее 10 мм рт. ст. при отрицательном давлении в 700 мм Hg (не включая воздуходувку) Условия эксплуатации: Температура Относительная влажность   10 - 40 0С 0 - 95 % без конденсации Габаритные размеры 1100 мм ×300 мм × 250 мм Масса Менее 18 кг Питание 24,0 ±4,0 VDC при токе <5 A (175 Вт максимум), блок питания включен в комплект Связь с компьютером RS-232  Блок питания Выход 24.0 ±4.0 VDC при токе <5 A (175 Вт максимум), Габаритные размеры 305 мм х178 мм х102 мм Масса Менее 5 кг Питание 100/120/220/240 ВА, 50/60 Гц, 175 Вт