מכשירים ניטור איכות האוויר הם כלים הכרחיים לכמת ריכוזים מזוהמים בסביבה פנימית וחיצונית.דיוק ואמינותם נשענים על שילוב מורכב של גורמים, כולל ההתנהגות הדינמית של זרם האוויר המדגם. בין הגורמים הללו, זעזועים זורמים מתגלה כמשתנה קריטי במיוחד שיכול להשפיע עמוקות על נאמנות.

מימון של תיבול טרבולנס באוויר

כדי להבין כיצד זעזוע משפיע על מכשירים ניטור, יש להבין תחילה את האופי של זרימת נוזל.אוויר מאופיין על ידי מספר ריינולדס (Re), פרמטר חסר ממד המתאר את היחס של כוחות לאיים לכוחות מולקווס בתוך נוזל.לminar זרימה מתרחשת ברד נמוך, שבו שכבות של מעבר אוויר במקביל, סדר עם תערובת מינימלית, שטף סוערת מתגלה על ידי קשקשים גבוהים ומשתנים, אך לא סדירים, כגון שינויים חדורים, אך לא סדירים, אך ורק על ידי שינויים חד-זמנית, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, כלומר, עם שינויים דרמטיים, הם תלויים במהירויות חד-זמנית, אך ורק על-זמנית, עם זרם איטי, או יותר, עם זרם איטי, עם זרם איטי, או יותר, עם זרם איטי, עם זרם איטי, אך באופן קבוע, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי, עם זרם איטי של תאים חד-פעמי, עם זרם איטי, עם זרם איטי של תאים, עם שינויים, עם שינויים, עם שינויים, עם שינויים, אך ורק על-פעמי, אך לא סדירים, כמו

קוצר רוח במערכות דגימה אוויר יכול להיווצר ממקורות מרובים: גורים רוח חיצוניים סביב אינץ ', מאוורר מהיר או פעולת משאבה, ביצות חדות באמבטיה, או נוכחות של מסננים ו baffles. אפילו בתוך זרם נראה מתוכנן היטב מדגימה היטב, אזורי מסובכים מקומיים יכולים לפתח, המוביל לחלקיק או הפצה לא אחידה על פני פני השטח הזה הוא אתגר מדויק של מדידה.

המונחים: Turbulence Scales

eddies טרבולנטי משתרע על טווח של גדלים, מן הסקאלה האינטגראלית (הסביר לקוטר duct) למטה אל המיקרו-קורוב (שם חוסר רגישות אנרגיה) עבור חיישנים באיכות האוויר, האינדיים המשפיעים ביותר הם אלה הממדים שלהם דומים החיישן או האלמנטים הפעילים של חישה יכול לגרום להיקף רחב של מזהמים או במהירות של מבנים ספציפיים אלה.

השפעות ישירות של Turbulence על ביצועי חיישן

האינטראקציה בין זרימה סוערת וחיישנים איכותיים אוויריים היא רבת פנים.למטה אנו מפרטים את המנגנונים העיקריים שבאמצעותם זעזוע פוגע דיוק מדידה, תוך שימוש בתובנות תיאורטיות ובתצפיות אמפיריות.

משלוח מודל לא עקבי

(במכשירים רבים של מעקב, משאבה דגימה שואבת אוויר בקצב זרימה קבוע דרך תא שבו שוכן אלמנט החישה. Turbulence Upstream of the Flow או בתוך התא יכול לגרום תנודות מיידיות בקצב זרימה בנפח של זרימה בנפח של 3 קרינת גז מיידית (לא כולל) באופן ישיר חיישן אינפרא אדום למשך זמן.

המונחים: Particle Deposition and Agglomeration

eddies טורבולנטי יכול להגדיל את שיעור המחיקה של חלקיקים באוויר על משטח חיישן וקירות פנימיים של מערכת הדגימה. עבור ניגודי חלקיקים אופטיים (OPCs) וספקטרום אווירול, זה יכול להוביל לשינוי רעע של עדשות, מראות, או חלונות, בהדרגה להפחית שידור אופטי ומשנה של שיתוק.במקרים קיצוניים, פגיעה קשה עלולה לגרום חלקיקים גדולים יותר, מדדים של חלקיקים גדולים יותר, במיוחד.

רעשים חמים ואזיקיים ב- Gas Sensors

חיישנים גזים רבים, במיוחד מתכת-חמצני Semiconductor (MOS) ו- אלקטרוכימיים, מסתמכים על תנאים תרמיים יציבים לתגובה מדויקת. זרימת טורבולנט עלולה לשבש את שכבת הגבול התרמית סביב אלמנט חיישן מחומם, מה שגורם תנודות טמפרטורה המאמתים את אות זיהוי הבסיס של החיישן, בנוסף, חיישנים סוערים לייצר רעש אקוסטי (תנודות מדכאות) שיכולה לבודדות (שינויים) כי הם מסוגלים ליצור רעשים של חומרים מתוחכמות גבוהה יותר, ללא מגבלות של חומרים מתוחכמות, ללא לחץ דם מתוחכמות, ללא לחץ דם מתוחכמות, ללא מגבלות של חומרים מתוחכמות, ללא לחץ דם מתוחכמות, ללא מגבלות של חומרים מתוחכמות.

מתח מכני ומנוחה ממושכת

חשיפה מתמדת לזרמים סוערים בעלי משקל גבוה יכולה לשאת מרכיבים של חיישן עדין לעייפות מכנית.מיקרומצ'ין חיישנים, כגון אלה שנמצאו כמה גלאי חומר חלקיקים זולים בעלות נמוכה, עלולים לסבול מנזקים הנגרמים על ידי רטט או שינוי של מבני ההתייחסות הפנימיים.בזמן, זה יכול להוביל לסחף בקורטיזציות קלמנטיות ולהפחית את תוחלת החיים.

השפעות שונות על פני טכנולוגיות חיישנים

חומרת שגיאות הנגרמות על ידי זעזוע משתנה במידה ניכרת בהתאם לעקרון המדידה.אנו בוחנים כמה טכנולוגיות חיישן איכות אוויר נפוצות כדי להדגיש את פרצותיהן הייחודיות.

Particle Counters (OPCs)

OPCs לקבוע גודל חלקיקים וריכוז על ידי מדידה של אור מפוזר חלקיקים בודדים העובר דרך קרן לייזר ממוקדת דלקת לייזר טיבור המדגם של זרם האוויר יכול לגרום חלקיקים כדי deviate מן המסלול המיועד, וכתוצאה מכך פיזור שגוי בשל וריאציות ברמות הפיזור של ירידה של ירידה במשקל 1, בנוסף, זרימת טורחת מגבירה את הסיכוי של מקריות - שניים או יותר בו זמנית בנפח החישה - אשר מוביל להפחתה של 15% של חלקיקים אלה, אך ורק לנפח של חומר נפץ גבוה יותר.

חיישנים גז אלקטרונימי

חיישנים אלקטרוכימיים, הנשען על תגובות כימיות מבוקרות באלקטרודות, רגישים לתחבורה קולקטיבית של מולקולות אנאליות על פני השטח אלקטרודה.תחת זרימת laminar, diffusion שולט ומספק תגובה צפויה. Turbulence מגבירה את העברת המסה הזמנית, שיפור הרגישות ללא תנאי אבל גם יצירת רעש העברה המונית.

חיישנים לא-מסוכנים (NDIR)

חיישני NDIR מודדים ריכוזי גז על ידי זיהוי ספיגת אור אינפרא אדום באורכי גל ספציפיים.אורך הנתיב האופטי הוא גורם מפתח קביעת רגישות. Turbulence יכול להציג ⁇ s צפיפות במדגם הגז, גרימת נדעת דבורים או אפקטים scintillation כי משנה את האות. עבור קומפקטי NDIR עם חיישנים קצרים (כמה ס"מ), תופעות אלה הם בדרך כלל קטנים, אבל שימוש קבוע על גבי קופסה ארוך יותר, אבל ניתן למתח ארוך יותר, אבל יכול להיות מכווץ זמן קצר יותר.

אסטרטגיות ל- Mitigating Turbulence Effects

מהנדסים ומפעילי שדה יכולים להשתמש במגוון טכניקות כדי להפחית את ההשפעה של זעזוע זרימה על מדידות איכות האוויר.אסטרטגיות אלה נופלות לשלוש קטגוריות: התניה זרימה, מיקום חיישן, ותגמול אלגוריתמי.

תנאי זרימה: מיישרנים, דיפרפונים, ו- Settling Chambers

הגישה הישירה ביותר היא לשנות את זרימת לפני שהיא נוגעת החיישן. Flow יישררס - צילומי צינורות מקבילים (למשל, דבש) או ו Vanes - מניעה לזיהום על ידי פירוק תרופות גדולות: לחץ יורד על פני התקנים כאלה חייב להיות מאוזן נגד היכולת של משאבת דגימה בדרך כלל.

מיקום חיישן אופטי ועיצוב

במידת האפשר, את החיישן יש למקם הרחק ממקורות של זעזוע, כגון מעריצים, כלי מזג אוויר, דלתות פתיחה לעתים קרובות, או כבישים עסוקים. במערכות ducted, החיישן צריך להיות מותקן לפחות 10 דונם במורד הזרם של כל bend, חסימת או זרימה הפרעות - כלל של צינורות נוזל הטוב ביותר ניטור בחוץ, הצבת את הlet in atras על גבי avenicing קו רסיסים יכול גם להפחית את הניאקציה של גירוי או לנפח הראשי של תאורה מדגימה.

המונחים: Turbulent Conditions

קיטור קבוע בתנאי זרימה מציאותיים הוא חיוני.פרוטוקולים סטנדרטיים רבים מניחים laminar, זרמים מעורבים היטב, אשר עשויים לא לייצג תנאי שדה.אופרות צריך לשלב צעד קלמנט דינמי המציג ריכוז ידוע זיהום בעוד המערכת פועלת בעוצמת המטרידה הצפויה, עבור צגים רצופים רצופים, אפסיים ואורך יכולים לזהות מחסומים המושרה על בסיס מסוים של חיישנים מתקדמים של סף זרם נתונים.

ניכוי רעש אלגורית והנתונים Averaging

טכניקות מבוססות תוכנה יכולות לעזור להפיק אותות משמעותיים מהנתונים רועשים.מסנן נמוך (למשל, נע ממוצע או Savitzky-Golay) להפחית תנודות גבוהות הנגרמות על ידי דימדיות קטנות. סינון הסתגלות המשתמש מדידת זרימה מיידית כמו הפניה יכול לבטל פריטים הקשורים להפרעות.

מחקרים: קוצר רוח בפרקטיקה

דוגמאות בעולם האמיתי ממחישות את החשיבות המעשית של ניהול זעזועים.במחקר שדה 2020 הערכת חיישני ראש נמוך ליד אתר תעשייתי, החוקרים הבחינו כי חיישנים שהוצבו קרוב למגדל הקירור שהוצגו עד 40% יותר פנויות ב 1 דקות קריאה בהשוואה לחיישנים הממוקמים במרחק 50 מטרים באזור פתוח יותר.הגמישות תואמת ישירות עם מהירות רוח וכיוון, מאשר כי התחממות של 15%, לאחר חיישנים הנמצאים תחת לחץ דם נמוך, לאחר ההפרעה של מחסנית, לאחר השבר, לאחר מחסנית של מחסנית של 15 מטרים, לאחר ההפרעה קטנה של מחסנית, היה נמוך של מחסנית השבר, לאחר מחסנית, לאחר מחסנית ההפרעה היה קרוב יותר.

דוגמה נוספת מגיעה מהערכות איכות אוויר מקורה במבנים משרדים.חיישנים הממוקמים ליד אספקת אוויר diffusers לעתים קרובות להראות קריאה לא נכונה עבור COIRFLT:0203FLT:1 ותרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) מחקר אחד מצא כי על ידי הוספת אורך של 30 ס"מ של hose גמיש כצריכה רגועה (ללא משאבה פעילה), הרעש המושרה על ידי טמפרטורות מופחתות על ידי 80% עבור ניתוח מגמה פשוטה.

כיוונים עתידיים: מערכות חיישן חכמות ושליטה הסתגלותית

בעוד ניטור איכות האוויר עובר לעבר רשתות אוטונומיות ואינטרנט של דברים (IoT) פלטפורמות, חיישנים עם מודעות מובנה של תנאי זרימה יהפכו נפוצים יותר.עיצובים מתפתחים משלבים חיישני זרימה מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) לצד חיישן המזויף, המאפשר פיצוי בזמן אמת עבור התנגשויות איכות. חלק מהמחקרים משתמשים בשליטה פעילה - מעריצים קטנים או שמשתנים את הדגימה כדי לשמור על מספר התנגשויות, ובכך לזהות אלגוריתמים של אלגוריתמים מנוסים של נתונים.

הפיתוח של מודלים של דינמיקות נוזליות חישוביות עבור מכשירים בעלי כוח נמוך הוא מגמה משמעותית נוספת.על ידי הדמיה של שדה זרימה סביב החיישן במהלך שלב העיצוב, יצרנים יכולים לזהות ולסלק אזורי דידיים בעייתיים לפני ההסתברות הפיזית. בשילוב עם ייצור תוספים, סימולציות כאלה מאפשרות לחדירה מותאמים לסביבות ספציפיות של פריסה.

המלצות מעשיות ל-Creperators

עבור אלה הפורסים צגים באיכות האוויר, השלבים הבאים יכולים מיד לשפר את האמינות של נתונים בסביבות סוערות:

  • (FLT:0) צ'רקטריזציה של הזרם המקומי:FreaLT:1) השתמש במעבורת אטום או צינור בורות כדי למדוד מהירות ועוצמה סוערת במיקום החיישן המתוכנן.
  • (FLT:0Selectחיישנים עם עוצמה מוכחת: FIRLT:1) כמה יצרנים לבחון במפורש את המכשירים שלהם תחת זרימה סוערת ופרסום עקומות ביצועים.
  • (FLT:0) ייעלמי זרימה או רגיעה חלקים: אנדרט 1:1 אפילו אורך קצר של צינורות ישר, חלק-קירבה במעלה הזרם של החיישן (לפחות 5-10 צינורות) יכול להפחית באופן משמעותי את ההפרעה.
  • (FLT:0) שכפול של דגלי אימות נתונים: FIRLT:1) תוכנית הגוגר הנתונים כדי לדחות מדידות שנלקחו כאשר מהירות הרוח עולה על סף מסוים (למשל, מעל 5 מ"מ למוניטורים חיצוניים), או כאשר חיישן זרימה מציין תנודות מופרזת.
  • (FLT:0) שימור קבוע: FLT:1 Turbulence מאיץ את פיזור חלקיקים על פני השטח הפנימי; לנקות את החדירה דגימה ואת החיישן אופטי לעתים קרובות (כל 1-3 חודשים, בהתאם לתנאים המקומיים).

מסקנה

הפרעות זרימה היא גורם מתפשט ולעתים קרובות מזלזל בביצוע של מכשירים ניטור איכות אוויר.אפקטים שלה טווח אותות רועשים וסינון שגיאות ללבוש מכני וירידה מואצת. על ידי הבנת הדינמיקה הנוזלית המעורבת, בחירת טכנולוגיות חיישן מתאים, וליישם אסטרטגיות מייגציה מחושבת - מיזוג זרימה, מיקום אופטימלי, קירור חזק, עיבוד אותות - חומרים יכולים לשפר את הדיוק והאמינות של דרישותיהם בפועל של ניהול נתונים יעיל יותר, כמו גם אופטימיזציה בפועל, הוא יעיל יותר של מערכות ניהול יעיל יותר של ניהול יעיל יותר, הוא שילוב יעיל יותר של ניהול יעיל יותר של ניהול נתונים.

לקריאה נוספת על ההשפעה של דינמיקת זרימה על דגימה כמותית, ועידת ה-FLT:0 American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) IRLT:1 מספקת הנחיות ventilation תעשייתי הכוללות קטעים על זעזוע. בדומה, ארגון מטאורולוגי העולמי של FLT:2 מונחות למדידת מזהמים אטמוספרימיים 3:3 להציע הצעות מפורטות לציור למזערי של עיצוב.