Файл: Лекции по мониторингу.doc

Контрольно-измерительные приборы — это устройства, которые служат для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерой.

Измерительные приспособления обеспечивают сравне­ние измеряемой величины с контрольной.

Контрольно-измерительные приборы классифициру­ют по:

• способу получения результатов измерения;

• способу отсчета показаний и характеру приме­нения.

По способу получения результатов изме­рения различают приборы сравнения (компарирующие), показывающие и суммирующие (интегрирующие).

Приборы сравнения (компарирующие) предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с мерой. К ним относятся, например, рычажные весы с гирями, лабораторные потенциометры и мосты и др.

Показывающие приборы определяют значение измеряе­мой величины (например, давление, температуру) по отсчетным приспособлениям: шкале, цифровому указателю и другим, предварительно проградуированным путем пря­мого или косвенного сравнения с мерами. Это наиболее многочисленный класс приборов.

Суммирующие (интегрирующие) приборы показывают суммарное значение измеряемой величины за время ей­ствия прибора (например, расходомеры-паромеры).

По способу отсчета показаний и харак­теру применения различают приборы с непосредст­венным отсчетом и с управляемым отсчетом.

Приборы с непосредственным отсчетом дают показания автоматически, без участия наблюдателя (амперметры, термометры, автоматические потенциометры и др.).

Приборы с управляемым отсчетом требуют для получе­ния отсчета некоторых операций по наладке и регулиров­ке их отсчетных устройств (неавтоматические мосты, оп­тические пирометры и др.).

По характеру применения измерительные приборы подразделяют на указывающие, самопишущие (регистри­рующие), сигнализирующие и регулирующие.

Указывающие приборы дают возможность наблюдателю производить отсчет измеряемой величины только в дан­ный момент.

Самопишущие приборы снабжены устройствами для ав­томатической записи измеряемых величин.

Сигнализирующие приборы имеют специальные приспо­собления для включения звуковой или световой сигнали­зации, когда измеряемая величина достигает определен­ного заданного значения.

Регулирующие приборы поддерживают значение изме­ряемой величины — параметра — на заданном уровне или по заданной программе в соответствии с требованиями технологического процесса (например, регуляторы уров­ня, температуры и др.).

По метрологической классификации меры и измери­тельные приборы делят на образцовые и рабочие.

Образ­цовые меры и измерительные приборы предназначены для воспроизведения единиц измерения, поверки и граду­ировки рабочих измерительных приборов.

Рабочие меры и измерительные приборы предназначены для измерений в производственных условиях.

2. Основные приборы 1,2,3 уровней. Устройство, назначение, принципыработы.

Приборы 1-го уровня

Устройство для экспресс-определения токсичности воды «Биотоке»

Назначение прибора

Устройство «Биотоке» предназначено для контроля качества питьевой воды; для экологического мониторинга промышленных предприятий, использующих воду и/или имеющих промышленные стоки; для контроля почв и продукции сельскохозяйственного производства.

Устройство прибора

Устройство «Биотоке» представляет собой портатив­ный биолюминометр; с помощью биосенсора «Эколюм» он позволяет производить определение индекса общей химической токсичности водных образцов, включая тя­желые металлы, пестициды, гербициды, минеральные удобрения, препараты бытовой химии и пр.

Технические характеристики прибора:

— допускаемая относительная суммарная погрешность результата измерений (в единицах цифровой индикации) интенсивности биолюминесценции — 10% при довери­тельной вероятности 0,95%;

• время измерения одного анализа — не более 10 мин;

• необходимое количество водного раствора образца без дополнительной подготовки — 1 мл;

• диапазон температур — 15—25 °С;

• время активации биосенсора «Эколюм» — 30 мин (дистиллированная вода);

• срок хранения в сухом виде — не менее 6 месяцев (ТУ 6-09-20-236-93).

Газоанализатор УГ-2

(в настоящее время имеет ограниченное применение)

Назначение прибора

Газоанализатор УГ-2 предназначен для экспресс-ана­лиза воздуха, в котором присутствуют газы СО, СО₂, NO_X, H₂S, CL, СН₄; этиловый спирт и органические про­изводные бензола (толуол, ксилол и т. д.). В комплект прибора входят индикаторные трубки. Применяют на промышленных, сельскохозяйственных предприятиях и в быту с целью контроля атмосферного воздуха.

Методика работы с прибором

1.Выбрать объем (К_прв) просасываемого воздуха (для сероводорода К_{пр в} = 300 мл; для СО₂ К_{пр в} = 60 мл).

2.Приготовить трубку-индикатор с наполнителем, различным для каждого анализа (наполнение трубки-ин­дикатора проводят при необходимости по методике, описанной для каждого анализа по отдельности).

3. Отпустить фиксатор прибора и ввести поршень для набора пробы вниз до защелкивания.

4. Освободить стеклянную трубку-индикатор от герме­тизирующего материала и подсоединить к резиновому шлангу воздухозаборника. отпустить фиксатор. Первый щелчок означает, что откачка воздуха из камеры воздухозаборника начата с ус­тановленной контрольной риски поршня. Второй щелчок означает, что воздух из камеры достиг второй контроль­ной риски, но при этом прокачка трубки-индикатора еще не завершилась.

Оценка результатов анализа

Оценку результатов анализа проводят по индивиду­альной для каждого газа шкале, входящей в комплект прибора.

Объем просасываемого воздуха — V_npB (в мл), время хода поршня от верхней контрольной риски к нижней — Г (в с) и общее время просасывания исследуемого возду­ха т (в с) для каждого конкретного анализа имеют свои значения, которые приведены в методике определения конкретного газа. Например, для NO_X : V_npB'= 30 мл; Т = = 220—300 с; т = 420 с; градуировочная шкала — от 0 до 50 мг/м³.

Технические характеристики прибора:

• погрешность показаний — ±10%;

• время измерения (подготовка газоанализатора к работе и время отбора газа) — 10 мин.

Нитратомер ЭБИК

Назначение прибора

Нитратомер ЭБИК предназначен для измерений об­щего содержания нитратов в свежей плодоовощной про­дукции. Прибор позволяет также определять кислотность почвы.

Применяют в быту, сельском хозяйстве, на предприя­тиях общепита.

Методика работы с прибором

1. Снять защитную крышку прибора, обнажив металлический анализатор (щуп). На снятой крышке имеются контрольные ячейки.

2. Перед началом измерений вставить металлический анализатор в нужную ячейку и включить прибор, установив рукоять «Вкл/Настройка» на значение «ПДК» (белое деление между красной и зеленой шкалами).

3. Ввести металлический анализатор в слой почвы или продукта.

Оценка результатов анализа

1. Отклонение стрелки прибора в сторону зеленого сектора шкалы означает, что содержание нитратов в продукте ниже нормы.

2. Отклонение стрелки прибора в сторону красного сектора шкалы свидетельствует о содержании нитратов выше нормы, т. е. исследуемый продукт к употреблению непригоден.

3. Аналогично проводят анализ кислотности почвы:
   зеленый сектор: рН < 7 — щелочная среда;
   значение «ПДК»: рН = 7 — основная среда;
   красный сектор: рН > 7 — кислая среда.

4. После окончания анализа необходимо:

• вынуть металлический анализатор-щуп из исследуемого продукта или пробы почвы;

• выключить прибор поворотом рукоятки «Вкл/Настройка» вверх до щелчка;

• протереть анализатор-щуп влажной, а затем сухой тканью;

• поставить на прибор защитную крышку с контрольными ячейками.

Технические характеристики прибора:

• время измерения (настройка и проба) —10 с;

• время работы без перерыва — 50 ч;

• погрешность измерения — ±20%;

• градуировка шкалы для определения нитратов — 10-200% ПДК;

• градуировка шкалы для определения кислотности почвы рН — 1—8.

Анализатор почвы «АП-Дельта»

Назначение прибора

Анализатор почвы «АП-Дельта» предназначен для оп­ределения степени минерализации почвы и дает возмож­ность регулировать количество вносимых удобрений.

Применяют в быту и сельском хозяйстве.

Методика работы с прибором

1. Взять анализируемую пробу почвы и насыпать ее в
   съемный стакан анализатора до уровня кольца.

2. Пропитать взятую пробу почвы дистиллированной
   водой так, чтобы она появилась на поверхности почвы.

3. Размешать полученную смесь деревянной или пласт­
   массовой палочкой до полужидкого состояния.

4. Зачистить «шкуркой-нулевкой» электрод-анализатор
   (щуп) и опустить его в полученную смесь.

Оценка результатов анализа

1. Производится по показаниям прибора:

«0—1» — очень бедная почва (требуется внесение удобрений);

«1—2» — среднеудобренная почва (требуется внесение 1/2 нормы удобрений);

«2—3» — нормальная почва (вносится минимальное количество удобрений);

«3—4» — соленая почва (требуется промывание почвы, внесение в нее серы, извести).

2. После окончания анализа вынуть щуп из стакана и насухо протереть его.

Технические характеристики прибора:

• время измерения (подготовка пробы и проведение анализа) — 30 с;

• погрешность измерений — ±30%;

• градуировка шкалы — от 0 до 4 единиц.

Дозиметр «Белла»

Назначение прибора

Бытовой дозиметр «Белла» предназначен для оценки мощности дозы радиационного излучения в диапазоне 0,2— 99,99 мкЗв/ч, или 20—9999 мкР/ч (1 мкР/ч = 1 • 10~² мкЗв/ч).

Применяют в быту, сельском хозяйстве и промышлен­ности.

Методика работы с прибором

1. Прибор положить горизонтально на исследуемый объект.

2. Последовательно включить рычажки «Питание» и «Поиск».

Оценка результатов измерения

Окончательный результат измерения фиксируется прибором только после исчезновения на экране двух то­чек с правой стороны шкалы за двумя цифрами; это мо­жет сопровождаться сигналом зуммера прибора.

1. Показание «0—20 мкР/ч» означает, что радиацион­ный минимальный (допустимый) уровень находится в пределах нормы.

2. После окончания работы необходимо сначала от­ключить рычажок «Поиск», затем — рычажок «Питание».

Технические характеристики прибора:

3. время одного измерения — 20—60 с;

4. погрешность измерения — ±30%;

5. диапазон измерений — 0,001—99,99 мкЗв/ч (0,1—
   9999 мкР/ч).

Приборы 2-го уровня

Методы анализа делят на химические, физические и физико-химические. Отнесение метода к той или иной группе зависит от того, в какой мере определение хими­ческого состава системы данным методом основано на использовании химических реакций, физических процес­сов или физико-химических свойств.

Химические методы основаны на использовании хими­ческих реакций для определения состава среды. Так, используя реакцию, характерную для определяемого ио­на, с образованием окрашенного комплекса, осадка, малодиссоциированного соединения и других, можно про­вести качественный и количественный химический ана­лиз.

Физическими методами измеряют свойства, непосред­ственно зависящие от природы атомов и их концентра­ции в среде, например интенсивность излучения.

Физико-химические методы основаны на зависимости физического свойства от химического состава анализиру­емой среды.

Физические и физико-химические методы анализа объединяются общим названием — инструментальные ме­тоды анализа, так как для их проведения обычно требу­ются специальные приборы, инструменты.

Методика проведения физико-химических методов в основном одинакова и сводится к следующему:

• в зависимости от анализируемой среды подбирают удобный метод анализа;

• готовят ряд стандартных растворов (серий); измеряют физическое свойство всех растворов на соответствующем приборе;

• по полученным данным строят градуировочный график в координатах «состав - свойство»;

• измеряют физическое свойство анализируемого об­разца и по графику определяют состав.

Можно выделить три основные группы физико-хими­ческих методов: оптические, электрохимические, хроматографические.

В оптических методах анализа используют связь меж­ду оптическими свойствами среды и ее составом. В эту группу входят следующие методы анализа: колоримет­рический, нефелометрический и турбидиметрический, люминесцентный, поляриметрический, рефрактометри­ческий.

Электрохимические методы анализа основаны на взаи­мосвязи электрохимических свойств среды от ее состава. К этой группе относят следующие методы:

• кондуктометрический (низкочастотный и высоко­частотный);

• потенциометрический;

• электрогравиметрический;

• кулонометрический;

• полярографический.

Хроматографические методы анализа характеризуют различия в адсорбции различных по составу и строению веществ.

Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2

Назначение прибора

КФК-2 (рис. 4.1) — однолучевой прибор; предназна­чен для измерения в отдельных участках длин волн диа­пазона 315—980 нм, выделяемых светофильтрами, коэф­фициентов пропускания и абсорбционности растворов и твердых тел и для определения концентрации веществ в растворах. Колориметр позволяет также измерять коэффициенты пропускания рассе­ивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в про­ходящем свете.

Применяют на предприя­тиях водоснабжения, в меди­цинской, химической, пище­вой, металлургической про­мышленности и сельском хозяйстве.

В него входят фотоэлемент Ф-26, фотодиод ФД-24К, светоделительная пластинка и усилитель. Фотоприемники включают с помощью ручки.

В качестве регистрирующего прибора используют микроамперметр типа М907-10, шкала которого оцифро­вана для определения абсорбционности и коэффициентов пропускания светового луча.

Методика работы с прибором

Колориметр включают в сеть за 15 мин до начала из­мерения. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемниками перекрывает световой пучок). Ручкой вводят необходи­мый по роду измерения цветной светофильтр. Устанавли­вают минимальную чувствительность прибора. Для этого ручку «Чувствительность» ставят в положение «1», ручку «Установка 100 грубо» — в крайнее левое положение. Перед измерениями при переключении фотоприемни­ков проверяют установку стрелки микроамперметра на «Нуль» по шкале коэффициентов пропускания при от­крытом кюветном отделении. При смещении стрелки от нулевого положения ее подводят к нулю с помощью по­тенциометра.

В световой поток вводят кювету с водой. Закрывают крышку кюветного отделения. Ручками «Чувствитель­ность», «Установка 100 грубо» и «Точно» устанавливают нулевое значение по шкале абсорбционности. Ручка «Чувствительность» может находиться в одном из трех положений: «1», «2» или «3».