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光子激发检测有害气体研究论文

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光子激发检测有害气体研究论文

近日,纳米光子学研究院严佳豪副教授、刘心悦助理教授等在范德瓦尔斯异质结构建米氏共振器的研究中取得重要进展,他们提出异质纳米狭缝结构实现对散射光和光致发光的调控与增强,相关成果发表在国际学术期刊 ACS Nano (IF: )。 基于过渡金属硫族化合物(TMDCs)的范德瓦尔斯异质结构具有可调控的激子跃迁和谷电子自旋特性,在构建光子或光电子器件方面具有重要的应用前景。另外,基于TMDCs的范德瓦尔斯异质结所具有的高折射率、激子诱导洛伦兹色散等预示着其还可以作为光学共振器实现亚波长光局域,然而这一特性常常被研究人员忽视。 基于此,严佳豪副教授等提出利用多层二硫化钨(WS2)和六方氮化硼(hBN)为基体构建高/中折射率混合共振器,并在异质结上引入具有电磁多极共振的纳米狭缝,实现了广义Kerker效应下的光谱裁剪和方向性光散射。进一步将单层WS2与纳米狭缝结合,实现了50% - 800%的光致发光调控,该调控范围和增强因子可与常见金属等离激元或全介质结构纳米单元的最佳性能媲美,有望为可见光范围内的纳米光电子器件设计提供新思路。

传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,这是我为大家整理的传感器检测技术论文,仅供参考!

试述传感器技术在环境检测中的应用

摘要:传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,其中气体传感器主要检测氮氧化合物和含硫氧化物;液体传感器主要检测重金属离子、多环芳香烃类、农药、生物来源类。本文阐述了传感器技术在环境检测方面的应用。

关键词:气体传感器 液体传感器 环境检测

中图分类号:O659 文献标识码:A 文章编号:

随着人们对环境质量越加重视,在实际的环境检测中,人们通常需要既能方便携带,又可以够实现多种待测物持续动态监测的仪器和分析设备。而新型的传感器技术就能够很好的满足上述需求。

传感器技术主要包括两个部分:能与待测物反应的部分和信号转换器部分。信号转换器的作用是将与待测物反应后的变化通过电学或光学信号表示出来。根据检测方法的不同,我们将传感器分为光学传感器和电化学传感器;根据反应原理的不同,分为免疫传感器、酶生物传感器、化学传感器;根据检测对象不同,分为液体传感器和气体传感器。

1气体传感器

气体传感器可以对室内的空气质量进行检测,尤其是有污染的房屋或楼道;也可以对大气环境中的污染物进行检测,如含硫氧化物、氮氧化合物等,检测过程快速方便地。

以含氮氧化物(NOx)为例。汽车排放的尾气是含氮氧化物的主要来源,但随着时代的发展,国内消费水平的提高,汽车尾气的排放量呈逐年上升趋势。通过金属氧化物半导体对汽车尾气及工厂废气中的含氮氧化物进行直接检测。如Dutta设计的传感器,采用铂为电极,氧化钇和氧化锆为氧离子转换器,安装到气体排放口,可以检测到含量为10-4~10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的主要物质,也是目前环境检测的重点项目,因为在大气环境中的含量低于10-6,需要更高灵敏度的传感器。如高检测的灵敏度的表面声波设备。

Starke等人采用直径为8~16nm的氧化锡、氧化铟、氧化钨纳米颗粒制作的纳米颗粒传感器,对NO和NO2的检测下限可达到10-8,提高反应的比表面积,增加反应灵敏度,且工作温度比常规的传感器大大降低,减少了能源消耗。

2液体传感器

在实际环境检测中,液体传感器大多应用于水的检测。由于水环境中的污染物种类广泛,因此液体传感器比气体传感器的应用更为广泛和重要。水中的污染物除了少量的天然污染物以外,大部分都是人为倾倒的无机物和有机物。无机物中,重金属离子为重点检测对象;有机污染物包括杀虫剂、激素类代谢物、多环芳香烃类物质等。这些污染物的过度超标,会严重影响到所有生物体的健康和安全。

重金属离子检测

采水体中重金属离子的主要来源包括开矿、冶金、印染等企业排放的废水。这些生产废水往往混合了多种废水,所含的重金属离子种类繁多,常见的有汞、锰、铅、镉、铬等。重金属离子会不断发生形态的改变和在不同相之间进行转移,若处置不当,容易形成二次污染。生物体从环境中摄取到的重金属离子,经过食物链,逐渐在高级生物体内富集,最终导致生物体的中毒。因此如果供人类食用的鱼类金属离子超标,将对人类产生严重的影响,因此对于重金属离子的检测显得尤为重要。

Burge等人发明的传感器,可以利用1,2,2联苯卡巴肼和分光光度计,可以检测地下水中的重金属铬浓度是否超标。

除了通过化学反应检测外,采用特殊的生物物质,也可以方便和灵敏地检测重金属离子。如大肠杆菌体内有一种蛋白质可以结合镍离子,有人在这种蛋白质的镍离子结合位点附近插入荧光基团,当蛋白质结合镍离子后,荧光基团会被淬灭,由于荧光的强度与镍离子浓度成反比,从而实现对镍离子的定量检测,检测范围未10-8~10-2mol/L。日方法也可应用于检测Cu2+、Co2+、Fe2+和Cd2+等几种离子中。他们还结合了微流体技术,该技术只需消耗几十纳升体积的待测液体,就可以对100nmol/L以下浓度的Pb2+进行检测。Matsunaga小组将TPPS固定在多孔硅基质中,当环境中存在Hg2+时,随着Hg2+浓度的变化,TPPS的颜色会从橘黄色逐渐转变成绿色,该传感器的检测限为,通过加入硅铝酸去除干扰离子Ni2+和Zn2+。

利用传感器技术不仅可以准确测定待测物的浓度,而且由于传感器的微型化技术特点,还可以通过传感器的偶联,进行多项指标的检测。Lau等人设计了基于发光二极管原理的传感器,可以同时检测Cd2+和Pb2+,该传感器对Cd2+和Pb2+的检测限分别为10-6和10-8。

农药残留物质的检测

农药是一类特殊的化学品,它在防治农林病虫害的同时,也会对人畜造成严重的危害。中国是农业大国,每年的农药使用量相当庞大,因此有必要对其进行监测。采用钴-苯二甲蓝染料和电流计就能方便地检测三嗪类除草剂,无需脱氧,直接检测的下限为50Lg/L,如果通过预处理进行样品浓缩后,检测限可以达到200ng/L。

采用带有光纤的红外光谱传感器可以进行杀虫剂的快速检测。将光纤内壁涂覆经非极性有机物修饰的气溶胶材料后,能显著改善光纤中水分子对信号的耗散作用,并且能够提取出溶液中的有机磷类杀虫剂进行光谱分析。此类传感器对于有机溶剂,如苯、甲苯、二甲苯的检测限则可达10-8~8*10-8。

多环芳香烃类化合物的检测

多环芳香烃类物质是另外一大类有害的污染物质,这类物质具有致癌性,但在许多工业生产过程中均会使用或产生此类物质。水体中的多环芳香烃类物质含量非常低,一般在10-9范围内,因此需要借助高灵敏度的检测传感器,Schechter小组发明了光纤光学荧光传感器。在直接检测过程中,待测样本中还可能存在一些如泥土这样的干扰物质,会降低检测信号值,如果用聚合物膜先将非极性的PAH富集,然后对膜上的物质进行荧光检测,从而解决信号干扰问题,报道称这种经膜富集后的传感器技术,对pyrene的检测可达到6*10-11,蒽类物质则可达4*10-10。Stanley等人利用石英晶振微天平作为传感器,在芯片表面固定上蒽-碳酸的单分子膜,检测限可达到2*10-9。

基于免疫分析原理,采用分子印迹的方法,在传感器表面印上能够结合不同待测物质的抗体分子,可以实现多种不同物质的检测。近年来发展起来的微接触印刷技术,也可应用到该领域,这样制备得到的传感器体积可以更加微型化。

生物类污染物质

除了以上的无机和有机合成类污染物质,还有生物来源的一些潜在污染分子。如激素类分子及其代谢物的污染常常会引起生物体生长、发育和繁殖的异常。Gauglitz带领的研究小组采用全内反射荧光生物传感器和睾丸激素抗体,对河流中的睾丸激素直接进行了即时检测,其检测限为。该技术无需样品的预处理,对于不同地区的自然界水体均可以进行睾丸激素的现场直接检测,检测范围为9~90ng/L。

另外,致病菌和病毒也是被检测的对象,水体中出现某些特定菌种,可以表明水体受到了某种污染,利用传感器技术非常容易检测到这些生物样本的存在,而且选择性非常高,如可以从烟草叶中快速地发现植物病毒烟草花叶病毒,采用QCM可以直接检测到酵母细胞的数量。

3结论和展望

目前,传感器技术已开始应用于各环境监测机构的应急检测,但是实际应用中有诸多的局限性,比如在对大气中的某些有害物质进行检测时,由于其含量往往低于传感器的最低检测限,因此在实际应用过程中,还需要进行气体的浓缩处理,这样就使传感器不容易实现微型化,或者需要借助更高灵敏度的传感器;同样,在野外水体检测时,常常会出现待测水体含有多种复杂干扰成分的情况,无法与实验室的标准化条件相比;在有些以膜分离分析技术为原理的传感器中,其膜的使用寿命往往较短,而频繁更换新膜的价格较为昂贵,因此仍然无法得到广泛的应用。

尽管如此,随着传感器技术的不断发展和完善,仍然有望应用于将来工厂企业排气、排污的现场直接检测和野外环境的动态无人监测,而且其结果能与实验室常规仪器的检测结果相符,这样将大大加快对环境监测和治理的步伐。

参考文献

[1]NaglS,,2007,132:507-511.

[2],2005,59:209-217.

[3]HanrahanG,,2004,6:657-664.

[4]HoneychurchKC,,2003,22:456-469.

[5]AmineA,,2006,21:1405-1423

传感器与自动检测技术教学改革探讨

摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。

关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维

“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。

“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。

一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析

笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。

1.重理论,轻实践

该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。

2.教学模式单一

该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。

3.教学实验安排不合理

传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。

二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革

传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。

1.优化教学内容,注重工程思维

本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。

2.改革教学方法,改变教学模式

传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。

3.与工程实际相结合,与其他课程相结合

教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。

4.实验环节改革

实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。

5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率

高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。

本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。

参考文献:

[1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.

[2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.

[3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.

纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文

在学习和工作中,大家都跟论文打过交道吧,论文是学术界进行成果交流的工具。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?下面是我整理的纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文,欢迎大家分享。

摘要: 现如今,环境污染问题已成为全球性的问题,加大环境保护力度,促进环境与经济的协调发展是世界经济发展的主要手段。大气污染作为环境污染中的一种,加大大气污染的治理力度,缓解温室效应给社会发展带来的难题,有利于实现和谐社会的建设。基于此,文章主要对纳米光催化技术进行了分析,并对其在大气污染治理中的应用进行了研究,以供相关人士参考。

关键词: 纳米光催化技术;大气污染;治理应用

纳米光催化技术在大气污染中的应用,可以提高大气污染的治理水平。由于纳米光催化技术的光敏效果较好,容易达到其反应条件,效率高,对环境及人体具有无害的特点,所以,纳米光催化技术已成为当前社会最先进的空气净化技术。对纳米光催化技术进行分析与研究,充分了解其在大气污染治理中的应用,有利于解决我国严重的.雾霾问题,优化人们的生活环境,促进经济的快速发展。

一、纳米光催化技术理论

太阳能作为“取之不尽,用之不竭”的清洁能源之一,在能源短缺和环境污染日趋严重的今天,其有效利用显得尤为重要。而光催化污染物降解技术既能充分利用太阳能,又能解决大气污染物的处理难题。纳米光催化技术作为一种新型的大气污染物治理方法,在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。与传统的物理吸附法(活性炭)相比,利用纳米光催化技术净化空气具有以下优势:催化降解反应可以在常温常压下进行;操作简便;在太阳光的激发下,能有效去除大气中的污染物如NOx和VOCs,不会造成二次污染。

光催化技术理论主要基于“Fu-jishima-Honda”效应,20世纪70年代后期,Frank和Bard关于水中氰化物在TiO2表面的光分解研究及Carey等关于多氯联苯在TiO2紫外光下的降解研究,极大推动了光催化技术在环境污染治理方面的研究。半导体材料的催化氧化机理如下:当能量大于禁带宽度的光照射半导体催化剂时,价带(va-lenceband,VB)上的电子被激发,跃过禁带进入导带(conductionband,CB),而在价带上产生与电子()对应的空穴(),即产生自由电子-空穴对,活泼的电子、空穴在电场作用下可以分别从半导体的导带、价带迁移至半导体/吸附物界面,而且跃过界面,使被吸附物还原和氧化;同时也存在着电子、空穴的复合。价带空穴()将吸附的H2O氧化为羟基自由基(),导带电子()将空气中的O2还原为超氧自由基()。这两个自由基(),是降解污染物的关键活性基团。其反应原理如下:

二、纳米光催化技术的实际应用

纳米光催化技术在大气污染治理中的应用比较广泛,TiO2作为应用效果较好的光催化剂,具有较好的抗酸碱性、耐光腐蚀性,其化学性质稳定性较好,来源丰富,能源较大,具有产生的光生电子和空穴的电势电位较高等优势。但是,在实际的纳米光催化技术应用过程中,容易受到催化剂、有机物浓度的影响。因此,在大气污染治理过程中,相关人员应重视这些因素对光催化技术的影响。

(一)催化剂对纳米光催化技术的影响。纳米光催化技术的原理,是利用催化剂净化大气的。在反应过程中,催化剂的表面积、粒径等等,都会影响纳米光催化反应。如:当催化剂的粒径不断缩小时,溶液中的单位质量粒子就会增多,虽然光的吸附效率有所增加,但是,光吸收不易饱和;当催化剂系统的表面积增加时,就意味着催化剂参加反应的面积增大,有利于催化反应的进行,反之,则不利于催化反应的进行。另外,催化剂的表面羟基及混晶效应,也是影响纳米光催化反应的另一因素。

(二)光源与光强对大气污染的影响。纳米光催化技术常用的光源有黑光灯、高低压汞灯、紫外灯、杀菌灯等,波长在200-400nm的范围内。一般情况下,在纳米光催化反应过程中,其光的强度越强,催化反应速度就会逐渐趋于常数,但是,光量子效率则会随着光强度的变化而变化。此外,PH值不同,外加助催化剂及无机盐等等,在一定程度上也会影响纳米光催化技术的反应。

三、纳米光催化大气污染控制技术与其他技术的联用

(一)室内污染控制与通风技术。目前常用室内环境净化与通风技术有主动式和被动式2种。前者是将室内环境净化装置与机械通风系统有机结合起来成为一个整体,而后者采用空气净化过滤器结合自然通风系统。这两种技术均涉及高效通风技术,前者主要针对外源性污染,可采用高效低阻过滤的方式;而后者主要针对内源式污染,比较有效的方式为各种室内净化技术。目前主要通风方式包括混合通风、置换通风和个性化送风。混合通风和置换通风均以营造室内可感风环境为目的,若将空调设定温度调高必然会引起室内人员热舒适性的降低;个性化送风由于其实际使用中制约较多,在实际工程中较少。

(二)过滤技术。过滤技术主要包括纳米纤维过滤技术、光催化纤维过滤技术、膜过滤技术。纳米纤维过滤技术具有一定梯度结构的复合过滤材料可大大提高过滤性能,已用于室内空气净化、水体有机物净化等领域,有望实现大规模工程化应用;纳米光催化技术是一种新型的处理大气污染物的方法,在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。

四、结语

在大气污染治理过程中,单独利用纳米光催化技术的效果并不是特别明显,因此,在治理大气污染过程中,相关人员应将纳米光催化技术与其他先进的大气净化技术进行有效结合,提高大气污染治理效果,保证人们生活健康。

参考文献:

[1]曹军骥,黄宇.纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J].科技导报,2016,17:64-71.

[2]王韶昱.光催化技术在室内空气净化器中的应用研究[D].浙江大学,2013.

有害气体检测系统论文

试着翻译如下,参考: In accordance to the coming of "Information Era", sensor technology has increasingly progressed, and its coverage is more and more extensive,meanwhile, the demand for it is also becoming more urgent and monitoring system for indoor hazardous gas we are designing now is in purpose of pre-detecting and alarming of any harmful gas indoors,thus help prevent and reduce risk aiming at protecting security of human health as well as article is based on the core technology of resistor-based air sensor and TMS320F2812 DSP, it fulfills the function to display the gas density and enable communication of the upper serial ports, makes the significant exploration and study on the operating technology of alarming for hazardous gas, and holds a referring value in the area of monitoring implementation.

我国空气污染治理问题探析摘要:我国对空气污染的治理越来越重视,但是还存在一些问题,如空气污染治理还需加强、治理技术有待提升和公众参与的有效性不足,需要通过健全空气污染治理相关法律法规、提升治理技术能力、加强公众参与等,进一步加强对我国空气污染的治理。关键词:空气污染;治理技术;区域协同治理;公众参与;环境保护 文献标识码:A中图分类号:X832 文章编号:1009-2374(2016)22-0082-02 DOI: 我国空气污染治理的现状近年来,伴随着经济的快速发展和城市化程度的提高,我国空气污染问题凸显,引起了政府的高度重视和社会公众的广泛关注。城市化和工业化的快速发展过程中,高污染高能耗的生产方式,是造成城市空气污染的原因之一。我国政府已经采取了一系列措施,出台了相关政策法规来治理空气污染问题。2012年9月,国务院批复了《重点区域大气污染防治应急方案(试行)》,2013年9月,国务院发布了《大气污染防治行动计划》。2016年1月1日执行的新修订的《大气污染防治法》,在修订过程中广泛征求社会各界的意见,对于污染物排放等各方面都有了更为明确和严格的规定。通过与法律配套的节能减排、新能源的应用等一些政策的推行,空气污染得到了一定程度的控制,空气质量有所好转,但还存在着一些问题。2 空气污染治理存在的问题 空气污染治理还需加强政府采取了多种措施来治理空气污染,但在空气污染治理相关法律法规、激励政策等方面还有不完善的地方。完善的空气污染治理制度能够调动各方参与主体相互配合、共同治理,然而法律体系的不完善,对各方的约束力不够。我国近年来在空气污染治理方面出台了一系列法律法规,对大气污染防治标准、达标规划、大气污染防治的监督管理等方面作了规定。但是,我国的大气污染相关法律法规还需要不断地细化、扩充、修订。目前关于空气污染治理的法律体系还不够完善,给实际的执法过程带来了一些困难。目前对违法排放的惩罚以行政执法、罚款等手段为主,没有形成长效的制约机制。此外,对企业自主节能减排的激励机制不够完善,通过税收、贷款、政府采购等手段能够激励企业自主节能减排来治理空气污染,但我国目前以经济为主的污染治理机制还不完善,企业缺乏从内部提升技术水平,减少污染的动力。目前,政府在空气污染治理中开始尝试区域联防的治理方法。空气在地域之间的流动性也给空气污染的监督和管理带来了困难,通过政府间的合作,对区域内的重大环保相关项目的建设进行统一规划,对区域内空气污染事件实现联合执法,通过政府合作实现区域内对空气污染的协同治理。对空气污染的协同治理还处在起步阶段,对于地方政府间合作的权责划分还要有相关的法律为保障,建立合理的制度体系,推动区域联防治理空气污染治理。 治理技术有待提升空气污染的治理需要技术的支持,需要先进有效的空气检测技术及时监控空气质量指标,目前对空气污染的检测经常受到资金和技术水平的限制,未采用最先进省时的设备和技术,影响了检测的时效性,不利于执法部门及时采取措施处理违规排放行为。空气污染的治理和改善不仅需要政府的外部监管,更需要企业内部技术的提升,通过先进的技术,提高材料的利用率以及对于废气的处理能力,实现企业节能减排,这对企业在资金、科研能力和科技人才方面都会有比较高的要求,需要企业投入大量时间和人力到技术研发中去,同时技术研发、引入国外先进的废气处理技术以及吸纳优秀的科研人员都需要大量的资金支持。一些中小企业由于规模比较小,缺乏足够的人力和资金进行技术的研发和改进,靠企业自身实现技术提升困难比较大,很难通过技术的改进提高能源利用率来减少废气的排放,这些企业的发展需要政府的大力支持。 公众参与的有效性不足空气污染问题的治理还需要完善和有力的公众参与和社会监督。对企业的监管仅仅靠政府的行政监管是不够的,更需要社会的力量。通过非政府组织和公民对企业污染排放的监督是改进企业污染的有效方式,特别是借助新闻媒体平台,公众的意见可以更加快捷有效地传递,可以对相关事件展开充分的讨论,表达对于空气污染相关事件和政策的看法和见解,这有助于政府政策的制定和对空气污染的监督。但由于信息的公开程度的不足,向环境组织和公众公开空气质量信息的制度不健全,公众获取空气质量的信息并不容易。同时由于制度的不完善,公众对于违法排放企业的监督效果有限,公众参与的有效性不足,这在一定程度上减损了公众监督的力度。3 治理空气污染的对策建议 健全空气污染治理相关法律法规完善的法律体系是治理空气污染的必要前提。在进一步完善、修订《大气污染防治法》和《环境保护法》的同时,还需要制定更加细化的专项法律法规,增强法律法规的可操作性。而且还要完善公众参与大气污染治理的相关法律,为公众参与空气污染治理提供法律保障。对于违反大气保护相关法律法规,违规排放废气,造成严重污染的企业,政府应加大惩治力度。在有法可依的基础上,还要做到执法必严。此外,在区域联防治理空气污染中,政府要制定完善的区域合作治理机制,协调区域合作中利益相关者的关系,并探索这种模式的有效推广。空气作为一种公共物品,对空气污染企业的治理,需要政府的有力支持。政府可以运用多种经济手段,在政策、资金、技术上为企业提供支持。政府可以通过资金上的倾斜,鼓励采用高新技术的污染较少的企业的发展,重点支持节能环保产业的发展,为他们提供资金的支持和税收上的减免,以激励他们进一步研发新技术,不断提升节能环保的技术水平,在发展经济的同时保护环境,并进一步带动其他产业的绿色发展。通过借鉴国外经验,帮助企业引进和学习他们的先进技术,规范污染排放标准,完善监测技术。 提升治理技术能力提升治理技术能力是减少空气污染的重要途径。政府要加强建设服务型政府的理念,在发展当地经济的同时,更要重视对环境的保护。加大对空气治理检测技术的资金和人力的投入,引入和学习国外成熟的检测技术和管理体制,落实好监管空气质量的责任。在国家政策倾斜和资金支持下,企业应树立循环经济和清洁生产的理念,承担起企业社会责任,将企业的发展与社会的发展结合起来,实现可持续发展。同时企业应认识到创新能力特别是技术创新对于提高企业核心竞争力的重要意义,重视技术的研发,主动降低污染和能耗,树立长远发展、绿色发展的理念。企业应重视研发部门,提高创新水平。企业要重视对生产过程中的废气进行综合再利用以及排放过程中对有害气体的过滤,不断更新生产工艺,使用清洁能源。同时重视对技术人才的培养,污染的治理需要专业技术人才,企业要通过外部人才的引进和内部人才的培养,使其提升专业技术和研究能力。科技人才带动科技创新,进而提高企业空气污染治理的经济效益。 加强公众参与公民个人是空气污染治理的最终受益者,空气污染治理与每个公民息息相关。对空气污染治理,政府还应有效地发挥群众的力量,建立一个良好的自下而上的渠道,鼓励和加强公众对空气污染治理的参与。通过网站、新闻发布会等方式及时有效地公开信息,告知公众空气质量状况、政府检测数据、政府相关的政策法规以及空气保护行动等,使公众更加便利地掌握相关信息,参与对空气质量的监督。在空气污染重大决策方案出台前,政府要广泛征询公众意见,听取公众的需求,对于公众提出的问题及时回应。另外,借用公众的力量监督企业,形成良好的消费环境,鼓励消费者支持自觉环保的企业,监督违规排放污染环境的企业,督促企业重视环境保护。要加强空气污染治理相关知识的宣传,提高公众对空气污染危害的认知,帮助公众理解和配合政府在空气污染治理方面的规章制度,为公众参与空气污染的治理和监督提供良好的条件。此外,民间环保组织也是空气污染治理中有力的力量。环保组织能够发动和依靠公众保护和改善大气环境,推动空气污染治理事业的快速发展。可以通过制定适当的政策,支持并规范民间环保组织的发展,发挥他们在环境保护宣传教育、环境保护活动以及环境公益诉讼等方面的作用。

便携式口气检测计摘要:本文介绍了一种新型的气敏传感器测试系统的设计方法。该系统基于AT89C51单片机,能够同时进行多路传感器控制测试,经过A/D转化芯片,使其转变为数字量,并能够用液晶显示测试结果克服了目前气敏传感器人工操作测试带来的低效率,误差大,操作人员长时间工作等问题。 关键词:传感器;ATC89C51单片机;A/D转化芯片;液晶显示 1 引言 口腔有摄取食物,咀嚼等重要功能,唾液分泌可促进食物消化,辅助咀嚼功能。口腔中有牙齿,吃过的东西后,食物残屑会滞留在牙齿的缝隙中成为牙垢,残留在口腔中。 而在生物体的口腔中,有黏膜上皮的剥落细胞,食物中的营养素(食物残渣),水份(唾液和粘液),在36摄氏度下,口腔细菌(尤其是恶臭菌)繁殖,更容易发酵。 口臭的主要成分为挥发性硫化物,有甲硫醇,硫化氢,硫酸甲酯等。这些食物残渣,蛋白质分解产物,脱落的上皮细胞,细菌在适当的适度温度下,就会有恶臭的挥发性硫化物陆续产生,于是发生口臭。在医学界有检测口臭的检测器,但由于体积庞大,不利于携带,从而由西班牙科学家新研制出了一种可放入口袋的便携式口臭检测仪。其基本功能特点是采用HIG高性能8位单片机控制,传感器为口臭气体传感器;单键设计,极易操作;3档LED灯直观显示。气体传感器是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内。从本质上讲,气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快速的测量。气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前,气体的采样方式主要是通过简单扩散法,或是将气体吸入检测器。简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器,产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢,所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流,所以在气流大小和流速经常变化的情况下,这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离,距离的长短主要是根据传感器的设计,但采样线较长会加大测量滞后时间,该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物,如SiH4以及大多数生物溶剂,气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。2 方案论证 发觉硫化氢的气体的方法有几种。鼻子可以嗅到空气中含量百万分之一的硫化氢气体的存.在。但当硫化氢浓度达到,会使人的嗅觉钝化。如果硫化氢在空气中的含量达到100ppm以上,嗅觉会迅速钝化,而得出空气中不含硫化氢的不可靠的判断。因此,根据嗅觉器官测定硫化氢的存在是极不可靠的,十分危险的,应该采用测量仪器来确定硫化氢的存在及含量。方案一:用化学方法测定硫化氢的存在和含量 醋酸铅试纸法:将醋酸铅试液涂在白色试纸上,试纸仍为白色,当与硫化氢气体接触时,会变成棕色或黑色。让试纸与被测区空气接触3~5 分钟,根据色谱带对照试纸改变颜色的深度可判断硫化氢的浓度(在使用时注意将试纸沾上水)。试液配方:10 克醋酸+ 100 毫升醋酸( 或蒸馏水 )测量原理:Pb(CH3COO)2+H2S PbS(棕色或黑色)+2CH2COOH 安培瓶法:安培瓶内装有白色Pb(CH3COO)2固体颗粒,瓶口由海绵塞住,硫化氢气体可通过海绵侵入瓶内与反应,使醋酸颗粒变黑,是一种定性,半定量测量方法。 抽样检测管法:检测管由厂家专门生产的,管内装有浸过醋酸铅的固体颗粒。当含有硫化氢气体的空气通过检测管时,空气中硫化氢的含量越高,检测管变黑的长度就越长,可以在检测管上的刻度上读取数据,计算硫化氢的含量。这种测量方法检测精度高,成本低,但测量操作复杂,测量精度受检验人员熟练程度的影响。方案二:用电子探测仪测定硫化氢的存在和含量 电子探测仪主要应用到气体检测传感器和控制运算器中,其特点是测试方便,安全,便携。一般电子探测仪都具有声光报警和硫化氢含量显示功能,有的还能实现远距离控测。随着科学技术的发展,电子探测仪的性能将得到进一步提高,这将进一步提高数字化影像的质量。根据对比发现方案二更具实用价值,故选择方案二。

住宅环境与健康关系密切,良好住宅环境有利于身体健康。住宅环境可影响一代人甚至几代人的健康,可影响众多家庭成员的健康,对健康的影响具有长期性和复杂性,...

室内有害气体的检测论文开题

1、有限空间的作业场所空气中的含氧量应为,若空气中含氧量低于,应采取通风措施。2、有限空间空气中可燃气体浓度:氢气小于、柴油小于、有限空间粉尘浓度小于20g/m34、有限空间硫化氢最高容许浓度10mg/m35、一氧化碳时间加权平均容许浓度20mg/m3,短时间接触容许浓度30mg/m36、二氧化碳时间加权平均容许浓度9000mg/m3, 短时间接触容许浓度18000mg/m37、氨时间加权平均容许浓度20mg/m3,短时间接触容许浓度30mg/m38、氯最高容许浓度1mg/ m39、氰化氢(按CN计)最高容许浓度1mg/ m310、氰化物(按CN计)最高容许浓度1 mg/m311、溴时间加权平均容许浓度,短时间接触容许浓度2mg/m312、溴化氢最高容许浓度10mg/m313、液化石油气时间加权平均容许浓度1000mg/m3,短时间接触容许浓度1500mg/m314、一氧化氮时间加权平均容许浓度15mg/m315、乙醚时间加权平均容许浓度300mg/m3,短时间接触容许浓度500mg/m316、乙醛最高容许浓度45mg/m317、苯时间加权平均容许浓度6mg/m3, 短时间接触容许浓度10mg/m318、二氧化氮时间加权平均容许浓度5mg/ m3, 短时间接触容许浓度10mg/m319、二氧化硫时间加权平均容许浓度5mg/ m3, 短时间接触容许浓度10mg/m320、甲苯时间加权平均容许浓度50mg/m3, 短时间接触容许浓度100mg/m321、甲醇时间加权平均容许浓度25mg/m3, 短时间接触容许浓度50mg/m322、甲醛最高容许浓度

一是简易检测法:其中电化学法可显示数据,而检测管和检测纸方式则是利用取样气体和试剂发生化学反应后产生的色值深浅度来表示有害气体浓度。简易检测法检测速度快但精确度有限。二是精密检测法:也就是用专业仪器检测,比如分光光度法、气相色谱法等。应对有害气体,可采用通风法、活性炭吸附法等。 室内甲醛如何去除 1、通风换气法 通风透气是一种成本最低、但效果最实在的除甲醛方式。打开窗户,让室内外空气流通起来,将室内带有甲醛的气体排到室外,同时让室外新鲜气体进行到室内,以此来降低甲醛浓度。如果长期紧闭门窗不通风的话,室内家具地板会源源不断地释放出甲醛,浓度大幅增高,自然会严重影响到人们的身体健康了。 2、活性炭吸附 活性炭包由于具有许许多多微小的孔隙,能够有效截留住甲醛分子,从而起到降低甲醛浓度的效果。不过这种方法容易进入“饱和状态”,也就是一包活性炭能吸收的甲醛分子是有限的,所以记得要及时更换,避免对空气造成二次污染。 3、植物净化法 除了通风法和活性炭吸附法,还可以在室内多摆放一些绿色植物,比如绿萝、吊兰、龟背叶、发财树等等。不仅能为室内环境多增添一抹生机和绿意,还能有效吸附空气中的有害物质,净化环境,可以说是一举两得。不过,植物净化法对空气污染特别严重的家庭,效果并不显著。 4、专业除醛 如果甲醛污染很严重,上述方法的效果都会非常有限,所以最好的方法便是找一家靠谱的除甲醛公司,进行系统性的除醛。

消费者如何选择放心的室内空气质量检测机构?应该选择经过技术监督部门认证的检测机构,而且最好是选择长期从事环境检测的行业检测机构,比如小空环境公司就很不错的。百度题主谢邀

光声谱气体检测论文

生物通报道:每一种新型成像技术都像是有着神奇的光环,突然一下就能看到之前不能看到的事实,近期来自华盛顿大学的研究人员发表了题为“Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs”的综述文章,介绍的一种近年来迅速发展的成像技术:光声成像(photoacoustic tomography)更是如此。这一相关文章公布在Science杂志上。文章的通讯作者是华盛顿大学著名生物医学光学专家汪立宏(Lihong V. Wang)教授,汪教授现任国际生物医学光学协会主席,华中科技大学“长江学者”讲座教授。汪教授在生物医学光学成像技术方面获得了多项成果,已经出版了两本专著,在Nature Biotechnology, Physical Review Letters, Physical Review, Optics Letters, 和IEEE Transactions上发表上百篇论文。 汪教授与来自华盛顿大学医学院的医师们共同将四种光声成像技术应用到了临床,其中一种能观察到前哨淋巴结活检术(Sentinel Lymph Node),这对于乳腺癌发生阶段具有重要意义。还有一种成像技术能监控机体对化疗的早期应答,第三种技术则能成像黑色素瘤,最后一种能观察消化道。 其中最令人激动的是光声成像能揭示组织氧利用的情况,因为过量的氧燃烧(称为高代谢,hypermetabolism)是癌症的一个重要标志。汪教授说,因为癌症早期阶段,癌症还没有扩散,因此早期预警诊断无需造影剂,这将改变癌症诊断。(光声成像最令人激动的用途是检测氧代谢,氧代谢是癌症的一大标志,这将带给我们更早更有效的诊断方法。) 光声成像的原理 虽然我们已经接受了X射线成像所获得的灰色照片,但这只是我们机体内部“照片”的一个稀疏替代品。然而由于光子只能穿透约为一毫米的软体组织,之后就会散射出去,无法解析其途径,获得图形,因此我们只能接受这样的图片。 但是散射并没有破坏光子,这些基本粒子能直达7厘米的深处(大约3英寸)。光声成像的方法就在于将深处的吸收光转变成了声波,后者比光散射情况低一千倍。这可以通过某光波长纳秒脉冲激光照射成像组织来实现。 也就是说,当宽束短脉冲激光辐照生物组织时,位于组织体内的吸收体 (如肿瘤 )吸收脉冲光能量,导致升温膨胀,产生超声波。这时位于组织体表面的超声探测器件可以接收到这些外传的超声波,并依据探测到的光声信号来重建组织内光能量吸收分布的图像。 由此可见光声成像技术检测的是超声信号,反映的是光能量吸收的差异,所以这一技术能很好地结合光学和超声这两种成像技术各自的优点。而且由于探测的是超声信号,所以这一技术能克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足。而且由于光声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同,这就能够有效地补充纯超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷。 除此之外,光不同于X射线,不会产生任何健康威胁,而且光声成像也比X射线成像对比度更高,还能由“内源性”造影剂,获得彩色分子图像,这包括血红蛋白——随着获得和失去氧气,而改变颜色,还有黑色素,以及DNA——处于细胞核中的DNA比细胞质中的DNA更“暗”。 通过“外源性(引入)”造影剂的帮助,比如有机染料,或者能表达彩色分子的基因,光声成像也能对组织成像,比如淋巴结,这一结构易于周围环境混淆。汪教授还利用报告基因编码了彩色物质进行实验,这获得了良好的结果。 总体来说,光声成像这种基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法,结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性的优点,以超声探测器探测光声波代替光学成像中的光子检测,从原理上避开了光学散射的影响,可以提供高对比度和高分辨率的组织影像,为研究生物组织的结构形态、生理特征、代谢功能、病理特征等提供了重要手段,在生物医学临床诊断以及在体组织结构和功能成像领域具有广泛的应用前景。

超声波检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,这是我为大家整理的超声波检测技术论文,仅供参考!

关于超声波无损检测技术的应用研究

摘要:超声波无损检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,从而获取物品的性质和特征对其进行检测。超声波无损检测技术通过结合高科技的技术来完成检测的过程,检测的结果真实可靠,可以体现出超声波无损检测技术的应用性,同时超声波无损检测技术在检测时,也存在一些缺点。

关键词:超声波无损检测;脉冲反射式技术;检测技术

中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)05-0029-02

超声波无损检测技术在检测的过程中,会使用到很多的技术,这些技术既满足了检测的需要,又能有效的解决检测中出现的问题。经过技术人员的不断探索,通过人工神经网络的技术来减少检测的缺陷,并实现了降低噪音的效果,满足了超声波无损检测的更高要求。在检测的过程中,要合理科学的利用技术手法,来提高检测结果的准确性。

1 超声波无损检测技术的发展趋势和主要功能

超声波无损检测技术的发展趋势

在超声波无损检测技术应用的过程中,需要很多理论知识的支持,检测时也对检测的方法和工艺流程有严格的要求,这些规范的检测方式使超声波无损检测的结果可以更准确。发现检测缺陷时,技术人员应用非接触方式的检测技术,运用激光超声来提高检测的效果,所以未来超声波无损检测技术一定会向着自动化操作的水平去发展。自动化的检测方法可以简化检测工作,实现专业检测的目标,扩大超声波无损检测技术应用的范围,同时随着超声技术的应用,在检测的过程中,也会实现数字化检测的目标,利用超声信号来处理技术的应用,使检测技术可以实现统一使用的要求,同时数字化操作的检测过程也会提高检测的准确性,有利于检测技术的发展。所以超声波无损检测技术将会实现全面的现代化操作要求,利用现代化科学技术的发展,来规范超声波无损检测的检测行为,也具备了处理缺陷的功能,提高了检测的效率。

超声波无损检测技术系统的主要功能

目前,我国超声波无损检测主要应用的技术是脉冲反射式的检测方法,这种技术的应用可以准确的定位缺陷出现的位置和形式,具有非常高的灵敏度,简化了技术人员检查缺陷的工作,完善了技术标准。脉冲反射式的检测技术还具有非常高的灵活性和适用性,可以适应超声波无损检测的要求,并实现一台仪器检测多种波形的检测工作。根据脉冲反射式的检测技术要求,可以实现缺陷检查的功能、操作界面切换显示的功能、显示日历时钟的功能,在实际的检测过程中功能键的使用也非常方便,简化了技术人员的操作过程,并且脉冲反射式技术具有灵敏度高的功能,使其可以及时的发现检测过程中出现的缺陷,有利于技术人员进行检修的工作,提高了检测工作的工作效率。

系统主要功能的技术指标

脉冲反射式技术在使用的过程中有很多的要求,其中要满足功能使用的技术指标,从而实现规范化的操作标准。反射电压的电量要控制在400伏,实现半波或者射频的检波方式,检测的范围要在4000-5000毫米之间,只有满足了这些技术标准才能合理的设置出技术应用的框架。同时在超声波无损检测技术应用的过程中有严格要求的电路设计,如果不能满足技术的指标要求,那么在实际检测的过程中,会存在很大的风险,会对技术人员造成严重的生命安全威胁。所以在检测工作实施之前,必须要按照相关的技术指标来合理的构建检测的环境,提高检测工作的安全性,保障检测工作可以顺利的进行。

2 超声波无损检测技术检测的方法和缺陷的显示

超声波无损检测技术检测的主要应用方法

超声波无损检测技术的检测方法按照具体的分类可以分为很多种,从检测的原理进行分析,超声波无损检测技术应用的主要方法是穿透法、脉冲反射法、共振法,按照检测探头来分类,检测的主要方法有单探头法、双探头法、多探头法,按照检测试件的耦合类型来分类,检测的主要方法有液浸法、直接接触法。这些具体的方法可以满足很多情况下的检测工作,并且提高了检测结果的准确性,完善了超声波无损检测技术的检测要求,所以技术人员要根据具体的检测环境和试件的类型来选择正确的检测方法,通过方法的应用要提高检测工作的效率,降低缺陷出现的可能。随着我国现代化科学技术的不断发展,人们对检测技术的应用也提出了更高的要求,检测工作的检测范围也越来越广,同时要求在对试件检测的过程中,不可以损坏试件的质量和性能,同时还要保准检测结果的准确性,所以技术人员要严格的按照检测标准,完成检测的工作,要对检测的方法进行改善,使其可以满足时代发展的要求。

缺陷的显示

在超声波无损检测技术检测的过程中,会出现不同类型的缺陷,主要分为A、B、C三种类型的显示,在工业检测的过程中,A类显示是应用最广泛的一种类型,在显示器上以脉冲的形式显示出来,对显示器上的长度和宽度进行标记,从而当超声波返回缺陷信号时,可以在屏幕上明确的显示出缺陷出现的位置。B类显示是通过回波信号来完成显示的过程,回波信号发出时会点亮提示灯,通过显示器的显示可以观察到缺陷出现的水平位置,这种类型的显示比较直观,有利于技术人员的观察和分析。C类显示是通过反射的回波信号来调制显示的内容,通过亮灯和暗灯来显示接收的结果,检测到缺陷时会出现亮灯,因此技术人员只需要观察灯的变化,就可以判断缺陷出现的情况。所以在实际检测的过程中,技术人员一定要认真观察缺陷出现的位置和内容,从而制定出科学合理的改善方案,来降低缺陷出现的可能,提高超声波无损检测技术检测的效果。

缺陷的定位

对于脉冲反射式超声检测技术来说,显示器的水平数值变化就是缺陷出现的位置,这时技术人员要对缺陷出现的位置进行定位,从而可以分析在检测过程中出现缺陷的环节。根据反映出的缺陷声波,经过计算,得出准确的缺陷产生的位置。

3 结语

科学技术的发展会带动我国的生产力水平的提高,同时也会促进技术的研发,超声波无损检测技术就是因为科学技术的不断发展,才实现了检测的目标,在检测的过程中,可以结合现代化的技术来提高检测的效率和结果的准确性。超声波无损检测技术实现了无损试件的检测要求,提高了检测的质量和水平,应该得到社会各界的关注,扩大检测的范围。

参考文献

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[5] 张梅军,石文磊,赵亮.基于小波分析和Kohonen神经网络的滚动轴承故障分析[J].解放军理工大学学报,2011,12(10):14-15.

作者简介:李新明(1992―),男,湖北人,大连理工大学学生。

长输管道超声波内检测技术现状

【摘要】超声波内检测技术是长输管道的主要检测技术。本文介绍了长输管道超声波内检测的技术优势、国内外的发展现状,以供参考。

【关键词】长输管道 超声波 内检测 优势 现状

一、前言

长输管道是石油、天然气重要的运输手段,要保证管道的稳定运行,就要加强日常的检测和维护,及时发现问题,防止重大事故发生。

二、管道内检测主要技术及优势

管道内检测是涵盖检测方案决策、管道检测、检测数据解释分析和管道安全评价等过程的系统工程。利用智能检测器进行管线内检测是目前较为普遍的方式,该方法是通过运行在管道内的智能检测器收集、处理、存储管道检测数据,包括管道壁厚、管道腐蚀区域位置、管道腐蚀程度、管道裂纹和焊接缺陷,再将处理数据与显示技术结合描绘管道真实状况的三维图像,为管道维护方案的制定提供决策依据。超声波内检测技术和漏磁检测技术是现在最常用的海管内检测技术。

超声波内检测技术是在检测器中心安放一个水平放置的超声波传感器,传感器沿着平行于管壁的方向发射声波,声波沿着平行于管壁的方向行进直至被一个旋转镜面反射后,垂直穿透管道壁,声波触碰管道外壁后按照原路径反射回传感器,计算机计算声波发射及反射回传感器的时间,该时间就被转换为距离及管道壁厚的测量值。声波反射镜面每秒旋转2周,检测器每米可以采集3万个左右的测量值。超声波内检测技术可以原理简单,数据准确可靠,该方法可以精确测量管道的壁厚,不仅可以测量金属管线,对于非金属管线,如高密度聚乙烯管也能够有效测量,并且可测管道管径的尺寸范围较大,甚至能够测量壁厚等级80以上的大壁厚管道,对于变径管道同样适用。

管道漏磁检测技术利用磁铁在管壁上产生的纵向回路磁场来探测管道内外壁的金属损失以及裂纹等缺陷,确定上述缺陷的准确位置,检测器所带磁铁将检测器经过的管壁饱磁化,使管壁周圈形成磁回路。若管道的内壁或外壁有缺陷,围绕着管道缺陷,管道壁的磁力线将会重新进行分布,部分磁力线会在这个过程中泄露从而进入到周围的介质中去,这就是所谓的漏磁场。磁极之间紧贴管壁的探头检测到泄漏的磁场,检测到的信号经过滤波、放大、转换等处理过程后会被记录到存储器中,通过数据分析系统的处理对信号进行判断和识别。管道的漏磁检测技术具有准确性高的优点,通过在气管线中低阻力和低磨损的设计取得较高质量的数据,可以在没有收球和发球装置的情况下完成检测,对于路径超过200公里的长输管道能够以每分钟200米左右的速度进行检测。

三、长输管道建设工艺技术发展现状

1、管道焊接

管道焊接是管道建设的最重要的一个方面,现场焊接的效率高,安全性和可靠性在每个管道的建设是重要的角色。从国内长途管道工程在1950年的第一条运输管道建设以来,管道现场焊接施工在我国发展的半个世纪里主要经历了有四个发展过程,分别是:手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊。

(1)手工电弧焊上向焊和手工电弧焊下向焊。90年代初手工电弧焊下向焊和手工电弧焊下向焊作为当时国内传输管道的一种焊接方法,得到了广泛的应用,突出的优点是高电流、焊接速度高,根焊接速度可达20到50厘米/分钟,焊接效率高。目前在进行焊接位置相对困难的位置和焊接设备难进入的位置时采用手工电弧焊焊接。

(2)半自动焊。电焊工通过半自动焊枪进行焊接,由连续送丝装置送丝焊接的一种方式叫做半自动焊。半自动焊是长输管道焊接的主要方式,因为在焊接送丝比较连续,就省了换焊条和其他辅助工作时间,同时熔敷率高、减少焊接接头,减少焊接电弧,电弧焊接缺陷、焊接合格率提高,

(3)自动焊。自动焊方法使整个焊接过程自动化,人工主要从事监控操作。国内开始从西到东的天然气管道项目,就是大面积的自动焊接的应用程序。自动焊接技术在新疆,戈壁等地区比较适合。

2、非开挖穿越施工技术

遇到埋管道的建设,跨越河流,道路,铁路等障碍时,有许多问题如果使用传统开挖方法则会比较难实施,而“非开挖”铺设地下管道是当前国际管道项目进行了先进的施工方法,已广泛应用于这个国家。我国近年来建设大量的长输管道采用了盾穿越技术,有许多大河流使用了盾构穿越。顶管穿越通过短距离管道穿越技术在1970年代后期开始得到使用。传统意义上的顶管施工是以人工开采为主。后来当使用螺旋钻开采和输送管顶土,后来又派生出了土压力平衡方法,泥水平衡方法,通过顶管技术,可以达到超过1千米以上的距离。通过液压以控制管切割前方的覆土,以保证顶管的方向正确,和顶采用继电器,激光测距,头部方位校正方法顶推的施工工作,长距离顶管的问题和方向问题得到了解决。

3、定向穿越技术

我国从美国引进的定向钻是在1985年首次应用于黄河的长输管道建设。在过去的20年里,非开挖定向穿越管道技术在我国得到了迅速的发展。定向钻井在非开挖管道穿越技术已广泛应用于管道业。定向钻用于铺设管道取得了巨大的成就。我国在2002年2月以2308米和273米直径的长度穿越了钱塘江,是世界上最长的穿越长度,被载入吉尼斯世界纪录。定向穿越管道施工技术是一个多学科,多技术,根据于一体的系统工程,任何部分在施工过程中存在的问题的设备集成,并可能导致整个项目的失败,造成了巨大的损失。而被广泛使用,由于定向钻井,通过建设,使技术已经取得了长足的进步和发展的方向。硬石国际各种施工方法,如泥浆马达,震荡的顶部,双管钻进的建设。广泛采用PLC控制,电液比例控制技术,负荷传感系统,具有特殊的结构设计软件的使用。

四、管道超声内检测技术现状

1、相控阵超声波检测器

美国GE公司研制的超声波相控阵管道内检测器于2005年开始应用于油气管道内检测,目前已检测管道长度4700km,该检测器包括两种不同的检测模式:超声波壁厚测量模式和超声腐蚀检测模式,适用于管径610~660mm的成品油管道。该检测器有别于传统检测器的单探头入射管道表面检测的方法,采用探头组的形式来布置探头环,几个相邻并非常靠近(间距左右)的探头组成一个探头组,一个探头组内的探头按照一定的时间顺序来激发并产生超声波脉冲,而该激发顺序决定了产生的超声波脉冲的方向和角度,因此控制一个探头组内不同探头的激发顺序就可以产生聚焦的超声波脉冲。检测器包括3个探头环、44个探头组,每个探头环提供一种检测模式,可根据不同的管道检测需求来确定探头环。

该检测器与其他内检测器相同,包括清管器、电源、相控阵传感器、数据处理和储存模块4部分。清管器位于整个检测器的头部并装有聚氨酯皮碗,一方面负责清管以确保检测精度,另一方面起密封作用,使得检测器可以在前后压力差的作用下驱动前进。探头仓由3个独立的探头环组成,每个探头环的探头布置都能实现超声波信号周向全覆盖。检测器能够实现长25mm、深1mm的裂纹检测,检测准确率超过90%;最小检测腐蚀面积10×10mm ,检测精度大于90%。

2、弹性波管道检测器

安桥管道公司管理着世界上最长和最复杂的石油管道网络。其研发的内检测器已经在超过15000km的管道中开展检测。其中基于声波原理的检测器主要有弹性波检测器和超声波管道腐蚀检测器。弹性波检测器的弹性波信号可以在气体管道中传播,主要用于检测管道的焊缝特征,尤其是对长焊缝和应力腐蚀裂纹有较好的检测效果。最新的MKIII弹性波检测器最多可以装备96个超声波传感器,用于在液体祸合条件下发射接收超声波信号,进行管道检测。MKIII弹性波检测器的最大运行距离为150km,相对于二代产品的45km有了很大程度的提高。

五、结束语

综上所述,随着科技水平的快速发展和进步,超声波内检测技术也将更加完善,对于长输管道的检测也将更加准确,为管道的正常使用和安全运行发挥更大的作用。

参考文献

[1]宋生奎,宫敬,才建,等.油气管道内检测技术研究进展[J].石油工程建设,2013,31(2):10-14.

[2]石永春,刘剑锋,王文军.管道内检测技术及发展趋势[J].工业安全与环保,2012,32(8):46-48

[3]丁建林.我国油气管道技术和发展趋势.油气储运,2013,22(9):22-25.

[4]宋生奎,宫敬,才建等.油气管道内检测技术研究进展.石油工程建设,2014,31(2):11-13.

[5]高福庆.管道内检测技术及发展.石油规划设计,2010,11(1):78

激光测距研究论文

Principle of laser ranging Abstract: The advent of laser, because of its amplitude, phase, frequency, polarization direction of the propagation direction has a very high accuracy, so they give precise range and so opened up a new way. By analyzing the laser ranging of the principles and methods, characteristics of the laser may have some knowledge and make it the application of the distance be promoted. Keywords: distance; laser; phase shift; infrared; pulse

激光——人类创造的神奇之光激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现,但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展。激光的产生原理:受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”, 一段激活物质就是一个激光放大器。激光的特点:(一)定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播,需要给光源装上一定的聚光装置,如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜,使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有弧度,接近平行。1962年,人类第一次使用激光照射月球,地球离月球的距离约38万公里,但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照灯光柱射向月球,按照其光斑直径将覆盖整个月球。(二)亮度极高在激光发明前,人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高,与太阳的亮度不相上下,而红宝石激光器的激光亮度,能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高,所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为勒克斯(光照度的单位),颜色鲜红,激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球,产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯,人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出,能量密度自然极高。(三)颜色极纯光的颜色由光的波长(或频率)决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在微米至微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源,只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一,但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光,单色性很好,被誉为单色性之冠,波长分布的范围仍有纳米,因此氪灯发出的红光,若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见,光辐射的波长分布区间越窄,单色性越好。激光器输出的光,波长分布范围非常窄,因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例,其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米,是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见,激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。(四)能量密度极大光子的能量是用E=hγ来计算的,其中h为普朗克常量,γ为频率。由此可知,频率越高,能量越高。激光频率范围*10^(14)Hz到*10^(14)Hz.激光能量并不算很大,但是它的能量密度很大(因为它的作用范围很小,一般只有一个点),短时间里聚集起大量的能量,用做武器也就可以理解了。目前激光技术及其应用研究内容包括:⑴超快超强激光:超快超强激光主要以飞秒激光的研究与应用为主,作为一种独特的科学研究的工具和手段,飞秒激光的主要应用可以概括为三个方面,即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细加工中的应用。其中飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。⑵新型激光器研究:激光测距仪是激光在军事上应用的起点,将其应用到火炮系统,大大提高了火炮射击精度。激光雷达相比于无线电雷达,由于激光发散角小,方向性好,因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因,激光雷达不存在"盲区",因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响,激光雷达并不适宜在大范围内搜索,还只能作为无线电雷达的有力补足。⑶激光医疗:激光在医学上的应用分为两大类:激光诊断与激光治疗,前者是以激光作为信息载体,后者则以激光作为能量载体。多年来,激光技术已成为临床治疗的有效手段,也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题,为医学的发展做出了贡献。现在,在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。⑷激光化学:激光化学的应用非常广泛。制药工业是第一个得益的领域。应用激光化学技术,不仅能加速药物的合成,而又可把不需要的副产品剔在一旁,使得某些药物变得更安全可靠,价格也可降低一些。又如,利用激光控制半导体,就可改进新的光学开关,从而改进电脑和通信系统。激光化学虽然尚处于起步阶段,但其前景十分光明。目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术。而在光电技术中,其基础技术之一就是激光技术。21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信,并将引发一场照明技术革命,小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步,激光产品已成为现代武器的"眼睛"和"神经"。激光的研究必将对相关领域进步起到巨大推动作用。

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