Kouřoměr (měřič kouře, analyzátor počtu sazí) je zařízení pro měření hustoty kouře , tedy koncentrace aerosolových částic suspendovaných ve vzduchu nebo jiném plynném médiu [1] ; zařízení na měření složení kouře [2] .
Nefelometry a transmisometry se používají k měření malého množství aerosolu ve vzduchu (například zákalu ) .
Vlastnosti látek a materiálů, vzhledem k jejich fragmentaci, studuje koloidní chemie [3] :10 . Včetně předmětu studia je kouř [3] :19 . Koloidní chemie využívá optické metody disperzní analýzy : nefelometrické a turbidimetrické [3] :209 . Velikosti částic v kouři se pohybují od 5 µm po submikroskopické velikosti – méně než 0,1 µm [4] :11 .
Studium aerosolů se provádí sedimentací, případně počítáním částic v suspenzi [4] :220 . Nepřímé metody zkoumání aerosolů jsou založeny na kondenzačním zhrubnutí částic a na měření rozptylu nebo zeslabení světla aerosoly [4] :221 .
Koloidní částice nelze pod mikroskopem vidět. V roce 1903 vznikl ultramikroskop - mikroskop s bočním osvětlením. Koloidní částice rozptylují světlo a jiskřivé tečky v okuláru umožňují počítat počet částic a studovat jejich pohyb, vypočítat velikost částic, vyvodit závěry o tvaru částic [5] :32 . Flotila dříve používala systémy, ve kterých k detekci kouře ve vzduchu odebraném z chráněných prostor docházelo vizuálně díky bočnímu osvětlení průhledných trubek v kouřové kontrolní stanici [6] .
Kouřoměry slouží k měření parametrů technologických procesů (například při uzení výrobků) k měření obsahu kouře ve výfukových plynech a také ke kontrole vzhledu kouře. Může to být měřicí přístroj nebo signalizační zařízení. [jeden]
V Anglii byl v roce 1961 vytvořen národní inspektorát, jehož hlavním úkolem bylo měřit koncentrace kouře. [4] : 368
Měření kouřového indexu výfukových plynů je součástí technické kontroly vozidel vybavených vznětovými spalovacími motory. Pro posouzení kouřového indexu dieselových motorů se používají kouřoměry, které pracují na principu stanovení koeficientu útlumu světelného toku procházejícího výfukovými plyny. [7]
Naměřená optická hustota kouře koreluje s viditelností při požáru za podmínek kouře. [8] :371 Původně byl pojem objektová viditelnost formulován jako pojem dosahu meteorologické viditelnosti a na mezinárodní úrovni byl zaveden v roce 1929. Definice byla spojena se subjektivními vjemy pozorovatelů. Při výpočtu podmínek evakuace a stanovení nebezpečných podmínek, které nastávají při požáru, se používá pojem „omezená viditelnost v kouři“. [9]
V budovách se kouřové hlásiče používají k detekci požáru vypouštěním kouře [10] . Pro detekci kouře v otevřených prostorech je použití kouřových detektorů nepraktické, protože koncentrace spalin v městských oblastech nebo v lichotivých polích rychle klesá. V takových podmínkách je možné pro detekci kouře použít optické video monitorovací systémy s automatickou analýzou obrazu. [jedenáct]
Hlavní optické jevy vyskytující se v kouři jsou redukovány na rozptyl a absorpci světla uvnitř a na hranici kouřového oblaku. [12]
Při využití principu zeslabení toku sálavé energie kouřovou vrstvou plynu o určité tloušťce lze využít optické a radioaktivní záření. [jeden]
Jediný rozptylFyzikální jevy , ke kterým dochází při rozptylu světla , závisí na poměru velikosti částic kouře a vlnové délce . Pokud je velikost částic větší než vlnová délka světla, dochází k odrazu a lomu světla na hranici částic kouře podle zákonů geometrické optiky . U neprůhledných částic dochází k rozptylu světla jeho přímým odrazem, u průhledných částic k rozptylu dochází v důsledku mnohonásobného odrazu a lomu světla na vnitřním a vnějším povrchu částic. Pokud je velikost částic kouře úměrná vlnové délce světla, pak je příčinou rozptylu difrakce . Pokud je velikost částic kouře mnohem menší než vlnová délka světla, dochází k rozptylu v důsledku excitace elektronů světlem, v důsledku vibrací elektronů je energie vyzařována do všech směrů. [12] :34
Rozptyl způsobuje polarizaci světla. [12] : 35
Fyzikální spodní mez pro stanovení disperzního složení aerosolových částic v důsledku rozptylu světla částic je omezena průměrem částic 10 −7 m. U menších částic je stanovení možné pouze v důsledku zvětšení částic. [13] : 101
AbsorpceAbsorpce světla kouřem je obvykle selektivní a ostře vystupuje v určité úzké oblasti spektra. V tomto případě je oblak kouře natřen dodatečnou barvou k absorbovanému. Je možné absorbovat světlo v široké oblasti spektra. V tomto případě vypadá mrak černý. [12] : 38
Vícenásobný rozptylPokud je koncentrace kouře dostatečně vysoká, může být zářivá energie rozptýlena mnohokrát. Vlivem sekundárního, terciárního a následného rozptylu se paprsky stávají bělavé a depolarizované. Ve vysoce disperzních systémech to vede k vymizení barvy. [12] : 40
Kouřivost lze měřit stanovením počtu sazí podle Bacharachovy metody. Nasáváním plynů přes savý papír se zjišťuje jejich znečištění. Strana filtračního prvku obrácená k plynům ztmavne nebo dokonce zčerná. Barva se porovnává se stupnicí skládající se z 10 vyplněných disků, jejichž odstín se mění od 0 (bílá) do 9 (černá). Číslo stupnice, které odpovídá barvě filtru a je číslem sazí podle Bacharacha. [čtrnáct]
Princip činnosti nejběžnějších technických prostředků detekce požáru (kouřových hlásičů) je založen na stanovení optické hustoty média plyn-vzduch obsahujícího zplodiny nebo toku optického záření rozptýleného tímto prostředím. [patnáct]
Kouř z ohnivých ohňů se skládá hlavně z téměř kulovitých uhlíkových částic, velikost takové „koule“ je mnohem menší než vlnová délka světla. Studie byly provedeny pro tři vlnové délky 450, 630, 1000 nm. [16] V průběhu času je kouř vznikem větších částic v důsledku přilnutí malých. Signalizační zařízení ionizačního typu mohou reagovat na čerstvě vytvořený kouř malými částicemi, zařízení, která dávají signál rozptylem nebo pohlcováním světla na částicích, nebudou reagovat, dokud nebudou velikosti částic stejného řádu jako vlnová délka. [8] : 372
V SSSR se v 60. letech používal automatický lodní detektor kouře AKSD-57 u kterého byl řízený vzduch střídavě odsáván ventilátory z lodních prostor. V případě požáru vnikající kouř do měřiče kouře spustil alarm. [1] Variantu provedení takové instalace tvořilo přijímací potrubí o průměrech 15 ... 32 mm, uložené na stanovišti vzduchového kouřovodu, ve kterém byly instalovány nepřetržitě pracující ventilátory. Přijímací větve potrubí opatřené hrdly byly umístěny pod stropem chráněného prostoru. Na stanovišti kouřové regulace byly trubky uvnitř aparatury propojeny zásuvkami, jejichž úseky byly osvětleny elektrickou lampou. Světlo z lampy procházelo hranolem a čočkou namontovanou ve spodní části každé objímky. Horizontální přepážka zabraňovala přímému vstupu světla lampy do oblasti kontroly kouře. Komora pro regulaci kouře měla průhledné sklo, ostatní obvodové plochy byly natřeny černou barvou. Dokud je z prostor nasáván čistý vzduch, zůstávají paprsky světla neviditelné. Když kouř vstoupí do zvonu, jeho částice (velikost 10 −2 ... 10 −3 mm) budou v proudu světla a budou působit dojmem plamene vycházejícího ze zvonu. Dovnitř bylo možné nainstalovat fotobuňku, která automaticky detekovala světlo rozptýlené kouřem [6] .
V 70. letech 20. století požadovala australská pošta požární hlásiče pro počítačové místnosti, telefonní ústředny a kabelové tunely. Pro výzkum byl jako měřicí nástroj použit nefelometr , dříve používaný ke studiu kouřových vleček z lichotivých požárů. Žádný z detektorů na trhu nebyl shledán vhodným pro tuto aplikaci. Nejlepší výsledky ukázal samotný nefelometr . Ale pro použití jako detektor to vyžadovalo zdokonalení. Nasávací detektor kouře, vyvinutý na základě nefelometru , byl vyroben v roce 1979. [17]
V současné době řada nasávacích požárních hlásičů, aby se snížila pravděpodobnost falešných signálů, používá k čištění prachu z prostředí řízeného vzduchu filtrační systém. Filtr se instaluje před komoru optické detekce kouře. Do druhého stupně čištění se poté přidá čistý vzduch, aby se zabránilo kontaminaci optických povrchů, zajistila se stabilita kalibrace a dlouhá životnost. Další filtr je instalován před měřicí komorou, ve které je rozpoznána přítomnost kouře. [osmnáct]
Moderní konstrukce většiny bodových detektorů kouře využívají uzavřené optické systémy. To je nezbytné pro ochranu přijímače světelného toku rozptýleného částicemi kouře z externích zdrojů světla. Současně nemůže být zcela uzavřen, protože produkty spalování ve formě částic kouře nevniknou. V optických systémech detektorů se používají speciální přepážky (labyrinty), které chrání přijímač světelného záření z externích zdrojů světla a umožňují proudění částic kouře do měřicí oblasti přijímače-vysílače. [19]
V roce 1929 New York demonstroval spuštění plynového hasicího systému, když kouř z hořícího benzínu vstoupil do prostoru mezi zdrojem a přijímačem ultrafialového záření. [dvacet]
| Měřící nástroje | |
|---|---|
| Mikrometry |
|