Обледенение в технике и борьба с ним
Разработка "Устройства для сигнализации обледенения" для борьбы со льдообразованием в газоперекачивающих агрегатах и других видах техники. В основу устройства положен теоретический принцип работы пьезоэффекта в схеме параллельного резонанса частоты.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.02.2011 |
| Размер файла | 4,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Квантовые точки до сих пор являются «молодым» объектом исследования, но уже вполне очевидны широкие перспективы их использования для дизайна лазеров и дисплеев нового поколения. Оптические свойства КТ используются в самых неожиданных областях науки, в которых требуется перестраиваемые люминесцентные свойства материала, например, в медицинских исследованиях с их помощью оказывается возможным “подсветить” больные ткани. Люди, мечтающие о «квантовых компьютерах», видят в квантовых точках перспективных кандидатов для построения кубитов.
Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Ее основные положения приведены в пресс-релизе Университета Ворвика, сотрудники которого принимали участие в исследовании. Квантовые точки замедляют и свет замораживают его по желанию.
Исследование во главе с Университетом Warwick нашло способ использовать форменные побочные продукты квантовых точек, чтобы замедлить и даже заморозить свет, открывая широкий диапазон возможностей от надежного и эффективного обзора до возможности медленного основательного вычисления.
Ключ к этому новому явлению описывает состояние электрона, который ушёл на более высокое состояние энергией фотона. Дырка или промежуток, который этот электрон оставляет в пределах орбиты вокруг ядра атома остается в ковалентной связи с электроном.
В своей работе физики «замедляли» свет, продлевая время жизни экситона. Экситон представляет собой квазичастицу, возникающую при выбивании электрона фотоном с его энергетического уровня на более высокий (говорят, что электрон переходит в возбужденное состояние). Электрон и образовавшаяся на его месте «дырка» оказываются связаны друг с другом посредством зарядовых взаимодействий. Когда электрон возвращается на прежний энергетический уровень, он занимает место «дырки», а выбивший его фотон испускается системой.
Экситоны могут иметь различную природу. В частности, пару электрон-«дырка» может содержать кольцеобразный фрагмент материала, образовавшийся при производстве квантовых точек -- изолированных нанообъектов, свойства которых заметно отличаются от свойств более крупных кусков такого же состава.
Авторы работы показали, что воздействие на такой квантовый бублик определенной комбинацией электрических и магнитных полей способно существенно замедлить скорость возвращения электрона на место «дырки» и испускания фотона.
Авторы работы считают, что у разработанной ими технологии большое будущее. Например, задержка испускания света может помочь в создании компьютеров, в которых фотоны используются для передачи информации.
Экситомн[11] (лат. excito -- «возбуждаю») -- водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы.
Хотя экситон состоит из электрона и дырки, его следует считать самостоятельной элементарной (не сводимой) частицей в случаях, когда энергия взаимодействия электрона и дырки имеет тот же порядок, что и энергия их движения, а энергия взаимодействия между двумя экситонами мала по сравнению с энергией каждого из них. Экситон можно считать элементарной квазичастицей в тех явлениях, в которых он выступает как целое образование, не подвергающееся воздействиям, способным его разрушить.
Экситон может быть представлен в виде связанного состояния электрона проводимости и дырки, расположенных или в одном узле кристаллической решетки (экситон Френкеля, a* < a0, a* -- радиус экситона, a0 -- период решетки), или на расстояниях, значительно больше междуатомных (экситон Ванье -- Мотта, a* ? a0). В полупроводниках, за счет высокой диэлектрической проницаемости, существуют только экситоны Ванье -- Мотта. Экситоны Френкеля применимы, прежде всего, к молекулярным кристаллам, на которых базируется кристаллическая структура льда (см. ниже).
Кристаллическая структура льда VIII
Лёд VIII (см. ниже) -- тетрагональная кристаллическая форма льда, которую получают охлаждая лёд VII ниже 5 °C. Его структура более упорядочена, чем у льда VII, поскольку атомы водорода очевидно занимают фиксированные положения.
Плотность льда VIII при атмосферном давлении составляет 1,46 г/смі, диэлектрическая проницаемость (статическая) равна 4.
Обычный водный лёд относится по номенклатуре Бриджмена ко льду Ih. В лабораторных условиях (при разных температурах и давлениях) были созданы разные модификации льда: от льда II до льда XV.
Лёд
В широком смысле, лёд -- это твёрдое состояние такого вещества, которое при стандартной температуре и давлении или нормальных условиях находится в жидком или газообразном состоянии. Например, сухой лёд, аммиачный лёд или метановый лёд.
(Нормальные условия определены IUPAC (Международным союзом практической и прикладной химии) следующим образом[1]:
· Атмосферное давление 101325 Па = 760 мм рт. ст..
· Температура воздуха 273,15 K = 0° C.
При нормальных условиях объём 1 моля идеального газа составляет 22,413 996(39) дмі[2] (следствие из закона Авогадро), а количество молекул в 1 смі составляет 2,6867774(47)Ч1019[3] (постоянная Лошмидта)
Закон Авогамдро -- одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул». Было сформулировано ещё в 1811 году Амедео Авогадро (1776--1856), профессором физики в Турине.
Первое следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.
В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm. Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона:
.
Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму.
Положение это имело громадное значение для развития химии, так как оно дает возможность определять частичный вес тел, способных переходить в газообразное или парообразное состояние. Если через m мы обозначим частичный вес тела, и через d -- удельный вес его в парообразном состоянии, то отношение m / d должно быть постоянным для всех тел. Опыт показал, что для всех изученных тел, переходящих в пар без разложения, эта постоянная равна 28,9, если при определении частичного веса исходить из удельного веса воздуха, принимаемого за единицу, но эта постоянная будет равняться 2, если принять за единицу удельный вес водорода. Обозначив эту постоянную, или, что то же, общий всем парам и газам частичный объём через С, мы из формулы имеем с другой стороны m = dC. Так как удельный вес пара определяется легко, то, подставляя значение d в формулу, выводится и неизвестный частичный вес данного тела.
Элементарный анализ, например, одного из полибутиленов указывает, в нём пайное отношение углерода к водороду, как 1 к 2, а потому частичный вес его может быть выражен формулой СН2 или C2H4, C4H8 и вообще (СН2)n. Частичный вес этого углеводорода тотчас определяется, следуя закону Авогадро, раз мы знаем удельный вес, т. е. плотность его пара; он определен Бутлеровым и оказался 5,85 (по отношению к воздуху); т. е. частичный вес его будет 5,85 · 28,9 = 169,06. Формуле C11H22 отвечает частичный вес 154, формуле C12H24 -- 168, а C13H26 -- 182. Формула C12H24 близко отвечает наблюденной величине, а потому она и должна выражать собою величину частицы нашего углеводорода CH2.
Основные свойства водного льда
В настоящее время известны три аморфных разновидности и 15 кристаллических модификаций льда. Фазовая диаграмма на рисунке справа показывает при каких температурах и давлениях существуют некоторые из этих модификаций (более полное описание см.ниже).
Фазовая диаграмма льда. Давление (ГПа) в логарифмическом масштабе, температура слева -- в градусах Цельсия, справа -- Кельвина.
В природных условиях Земли лёд представлен, главным образом, одной кристаллической модификацией, кристаллизующейся в гексагональной сингонии (лёд Ih). Во льду Ih каждая молекула Н2O окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от неё, равных 2,76 Е и размещенных в вершинах правильного тетраэдра.
Кристаллическая структура льда Ih. Серыми пунктирными линиями показаны водородные связи.
Ажурная структура такого льда приводит к тому, что его плотность, равная 916,7 кг/мі при 0 °C, ниже плотности воды (999,8 кг/мі) при той же температуре. Поэтому вода, превращаясь в лёд, увеличивает свой объём примерно на 9 %. Лёд, будучи легче жидкой воды, образуется на поверхности водоёмов, что препятствует дальнейшему замерзанию воды.
Высокая удельная теплота плавления льда
Удемльная теплотам плавлемния (также: энтальпия плавления; также существует равнозначное понятие удемльная теплотам кристаллизамции) -- количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы кристаллического вещества в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).
Теплота плавления -- частный случай теплоты фазового перехода I рода.
Различают удельную теплоту плавления (Дж/кг) и молярную (Дж/моль).
Удельная теплота плавления обозначается буквой (греческая буква лямбда) Формула расчёта удельной теплоты плавления:
, где
-- удельная теплота плавления,
-- количество теплоты, полученное веществом при плавлении (или выделившееся при кристаллизации),
-- масса плавящегося (кристаллизующегося) вещества.
равная 330 кДж/кг, (для сравнения -- удельная теплоты плавления железа равна 270 кДж/кг), служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, чтобы нагреть литр воды от 0 до 80 °C См.также: Энтальпия
Энтальпия
Термодинамические потенциалы
Статья является частью серии «Термодинамика».
Внутренняя энергия
Энтропия
Энтальпия
Свободная энергия Гельмгольца
Энергия Гиббса
Большой термодинамический потенциал (Щ)
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
Энтальпимя, также тепловая функция и теплосодержание -- термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.
Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом весом Р = p S, уравновешивающего давление газа р внутри сосуда, то такая система называется расширенной.
Энтальпия или энергия расширенной системы Е равна сумме внутренней энергии газа U и потенциальной энергии поршня с грузом Eпот = pSx = pV
H = E = U + pV
Таким образом, энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объёмом V ввести в окружающую среду, имеющую давление р и находящуюся с телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы H -- аналогично внутренней энергии и другим термодинамическим потенциалам -- имеет вполне определенное значение для каждого состояния, т. е. является функцией состояния. Следовательно, в процессе изменения состояния
ДH = H2 ? H1
Изменение энтальпии не зависит от пути процесса, определяясь только начальным и конечным состоянием системы. Если система каким-либо путём возвращается в исходное состояние (круговой процесс), то изменение любого её параметра, являющегося функцией состояния, равно нулю, отсюда ДH = 0, или же
Дифференциал энтальпии, выраженный в собственных переменных -- через энтропию S и давление p:
Поскольку в квазиравновесных процессах -- количество теплоты, подведенной к системе, отсюда вытекает физический смысл введения понятия энтальпии: ее изменение -- это тепло, подведенное к системе в изобарическом процессе (при постоянном давлении). Практическое применение этой функции основано на том, что множество химических процессов в реальных или лабораторных условиях реализуются именно при постоянном (атмосферном) давлении, когда резервуар открыт. Так, энтальпия образования -- количество энергии, которое выделяется или поглощается при образовании сложного вещества из простых веществ.
Все химические реакции сопровождаются выделением (экзотермические) или поглощением (эндотермические) тепла. Мерой теплоты реакции служит изменение энтальпии ДН, которая соответствует теплообмену при постоянном давлении. В случае экзотермических реакций система теряет тепло и ДН -- величина отрицательная. В случае эндотермических реакций система поглощает тепло и ДН -- величина положительная.
Энтальпией системы удобно пользоваться в тех случаях, когда в качестве независимых переменных, определяющих состояние системы, выбирают давление р и температуру Т
H = H(p,T)
В этом случае изменение энтальпии в изобарическом процессе практически удобно рассчитывать, зная теплоемкость при постоянном давлении Cp(T):
Энтальпия -- величина аддитивная (экстенсивная), т. е. для сложной системы равна сумме энтальпий её независимых частей . Подобно другим термодинамическим потенциалам, энтальпия определяется с точностью до постоянного слагаемого, которому в термодинамике часто придают произвольные значения (например, при расчете и построении тепловых диаграмм). При наличии немеханических сил величина энтальпии системы равна
где Xi -- обобщённая сила; yi -- обобщённая координата.
|
Вещество |
Удельная теплота плавления (кДж/кг) |
|
|
Алюминий |
390 |
|
|
Железо |
277 |
|
|
Золото |
66,2 |
|
|
Лёд |
335 |
|
|
Медь |
213 |
|
|
Нафталин |
151 |
|
|
Олово |
60,7 |
|
|
Платина |
101 |
|
|
Ртуть |
12 |
|
|
Свинец |
25 |
|
|
Серебро |
105 |
|
|
Цинк |
102 |
|
|
Чугун (белый) |
14 |
|
|
Чугун (серый) |
100 |
ЛЁД В ПРИРОДЕ
Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), а также в виде снега, инея и т. д. Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть.
Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встают молекулы воды (см. зонная плавка). Лёд может содержать механические примеси -- твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда.
Искусственный лёд можно получить охлаждением, происходящим при растворении некоторых солей в воде или кислотах или охлаждением при испарении жидкостей в разрежённом пространстве.
Лёд в Арктике
Лёд на Земле
Криосфера
Криосфемра (от др.-греч. ксэпт -- холод и уцб?сб -- шар) -- одна из географических оболочек Земли, характеризующаяся наличием или возможностью существования льда.
Криосфера расположена в пределах теплового взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. Криосфера простирается от верхних слоев земной коры до нижних слоёв ионосферы.
Криосфере свойственны многочисленные криогенные образования:
· системы ледяных облаков,
· снежный покров,
· ледяной покров водоёмов,
· наледи,
· ледники гор,
· ледниковые покровы,
· сезонномёрзлые почвы,
· горные породы с подземными льдами.
Криосфера характеризуется отрицательной или нулевой температурой, при которых вода, содержащаяся в парообразном, свободном или химически и физически связанном с другими компонентами виде, может существовать в твёрдой фазе (лёд, снег, иней и другие).
Температура 0 °C определяет равновесие между химически чистыми льдом и водой. В естественных условиях различные примеси и растворённые вещества, а также поверхностные силы и давление понижают точку замерзания воды, в результате чего в границы криолитозоны попадает и жидкая фаза воды во временно или устойчиво охлаждённом ниже 0 °C состоянии.
Криолитозона включает также безводные толщи горных пород и относительно сухие воздушные массы с отрицательной температурой, в которых естественными или искусственными путями могут создаваться условия для конденсации воды, а тем самым и сформирования её твёрдой фазы.
Общие запасы льда на Земле около 30 млн кмі. Основные запасы льда на Земле сосредоточены в полярных шапках (главным образом, в Антарктиде, где толщина слоя льда достигает 4 км).
В океане
Морской лёд
Вода в мировом океане солёная и это препятствует образованию льда, поэтому лёд образуется только в полярных и субполярных широтах, где зима долгая и очень холодная. Замерзают некоторые неглубокие моря, расположенные в умеренном поясе. Различают однолетние и многолетние льды. Морской лёд может быть неподвижным, если связан с сушей, или плавучим, то есть дрейфующим. В океане встречаются льды, отколовшиеся от ледников суши и спустившиеся в океан в результате абляции, -- айсберги
Амйсберг (нем. Eisberg, «ледяная гора») -- крупный, свободно плавающий кусок льда в океане или море. Как правило, айсберги откалываются от шельфовых ледников. Природа айсбергов была впервые верно объяснена русским учёным Михаилом Ломоносовым Поскольку плотность льда составляет 920 кг/мі, а плотность морской воды -- около 1025 кг/мі, около 90 % объёма айсберга находится под водой.
В 2000 году от шельфового ледника Росса откололся в результате механической абляции наибольший известный на данный момент айсберг B-15 площадью свыше 10000 кмІ. Весной 2005 г. его осколок -- айсберг B-15A -- имел длину более 115 километров и площадь более 2500 кмІ и всё ещё являлся крупнейшим наблюдаемым айсбергом.
Айсберг, отколовшийся от шельфового ледника Росса, названный B7B, размером 19 на 8 километров (площадь льда больше площади Гонконга) был замечен в начале 2010 года, при помощи спутниковой съемки NASA и ESA, на расстоянии примерно 1700 километров к югу от Австралии. Первоначальный размер этого айсберга составлял около 400 квадратных километров. Айсбергов такого размера, так далеко от источника своего происхождения за последние сто лет наблюдений отмечено не было. На то, чтобы уплыть так далеко на север у айсберга B7B ушло около 10 лет. Координаты айсберга B7B на начало 2010 года -- -48.8, 107.548° ю. ш. 107° в. д.? / ?48.8° ю. ш. 107.5° в. д. (G) (O).
Если айсберг синего цвета, скорее всего ему более 1000 лет. Тёмно-синий цвет имеют т. н. «чёрные» айсберги, недавно перевернувшиеся в воде. Айсберги представляют очень большую опасность для судоходства. Один из наиболее известных примеров столкновения айсберга с судном -- гибель «Титаника» в 1912 году. На айсбергах практикуется строительство обитаемых исследовательских баз. Уже сейчас иногда практикуется отбуксировка айсбергов в засушливые районы.
Лёд в космосе
Имеются данные о наличии льда на планетах Солнечной системы и в ядрах комет. Изо льда сложена поверхность Европы -- спутника Юпитера.
Использование льда в технике
Ледяная гидросмесь. В конце 1980-х годов лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной свободно течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не забивая системы охлаждения [1]. Солёная водяная суспензия состояла из множества очень мелких ледяных кристалликов округой формы. Благодаря этому сохраняется подвижность воды и, одновременно, с точки зрения теплотехники она представляет собой лёд, который в 5--7 раз эффективнее простой холодной воды в системах охлаждения зданий. Кроме того, такие смеси перспективны для медицины. Опыты на животных показали, что микрокристаллы смеси льда прекрасно проходят в довольно мелкие кровеносные сосуды и не повреждают клетки. «Ледяная кровь» удлиняет время, в течение которого можно спасти пострадавшего. Скажем, при остановке сердца это время удлиняется, по осторожным оценкам, с 10--15 до 30--45 минут.
Фазы льда
|
Фаза |
Характеристики[2] [3] |
|
|
Аморфный лёд |
Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой. Он существует в трех формах: аморфный лёд низкой плотности (LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд LDA получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлажденная стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путем нагрева высокоплотностных форм льда при нормальном давлении («LDA»). |
|
|
Лёд Ih |
Обычный гексагональный кристаллический лёд. Практически весь лёд на Земле относится ко льду Ih, и только очень малая часть -- ко льду Ic. |
|
|
Лёд Ic |
Метастабильный кубический кристаллический лёд. Атомы кислорода расположены как в кристаллической решётке алмаза. Его получают при температуре в диапазоне 130--150 K, он остается устойчивым до 200 K, а при дальнейшем нагреве переходит в лёд Ih. Он изредка встречается в верхних слоях атмосферы. |
|
|
Лёд II |
Тригональный кристаллический лёд с высокоупорядоченной структурой. Образуется изо льда Ih при сжатии и температурах 190--210 K. При нагреве он преобразуется в лёд III. |
|
|
Лёд III |
Тетрагональный кристаллический лёд, который возникает при охлаждении воды до 250 K и давлении 300 МПа. Его плотность больше, чем у воды, но он наименее плотный из всех разновидностей льда в зоне высоких давлений. |
|
|
Лёд IV |
Метастабильный тригональный лёд. Его трудно получить без нуклеирующей затравки. |
|
|
Лёд V |
Моноклинный кристаллический лёд. Возникает при охлажении воды до 253 K и давлении 500 МПа. Обладает самой сложной структурой по сравнению со всеми другими модификациями. |
|
|
Лёд VI |
Тетрагональный кристаллический лёд. Образуется при охлажении воды до 270 K и давлении 1,1 ГПа. В нём проявляется дебаевская релаксация. |
|
|
Лёд VII |
Кубическая модификация. Нарушено расположение атомов водорода; в веществе проявляется дебаевская релаксация. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решётки. |
|
|
Лёд VIII |
Более упорядоченный вариант льда VII, где атомы водорода занимают, очевидно, фиксированные положения. Образуется изо льда VII при его охлаждении ниже 5 °C. |
|
|
Лёд IX |
Тетрагональная метастабильная модификация. Постепенно образуется изо льда III при его охлаждении от 208 K до 165 K, стабилен при температуре ниже 140 K и давлениях между 200 и 400 МПа. Его плотность 1,16 г/смі, то есть, несколько выше, чем у обычного льда. |
|
|
Лёд X |
Симметричный лёд с упорядоченным расположением протонов. Образуется при давлениях около 70 ГПа. |
|
|
Лёд XI |
Ромбическая низкотемпературная равновесная форма гексагонального льда. Является сегнетоэлектриком. |
|
|
Лёд XII |
Тетрагональная метастабильная плотная кристаллическая модификация. Наблюдается в фазовом пространстве льда V и льда VI. Можно получить нагреванием аморфного льда высокой плотности от 77 K до примерно 183 K и при давлении 810 МПа. |
|
|
Лёд XIII |
Моноклинная кристаллическая разновидность. Получается при охлаждении воды ниже 130 K и давлении 500 МПа. Разновидность льда V с упорядоченным расположением протонов. |
|
|
Лёд XIV |
Ромбическая кристаллическая разновидность. Получается при температуре ниже 118 K и давлении 1,2 ГПа. Разновидность льда XII с упорядоченным расположением протонов. |
|
|
Лёд XV |
Разновидность льда VI с упорядоченным расположением протонов. Можно получить путем медленного охлаждения льда VI примерно до 130 K и давлении 0,8-1,5 ГПа.[4] |
Новые исследования формирования водяного льда на ровной поверхности меди при температурах 100--140 K показали, что сначала на поверхности возникают цепочки молекул шириной около 1 нм не гексагональной, а пентагональной структуры.
Лёд - это дискретное выражение материи. Иными словами из определения "Материя - это непрерывная (континуальная) субстанция, основа бытия, обладающая свойством времени, информационно-энергетического возбуждения и дискретного воплощения" следует, что вода, пар, лёд, воздух - это дискреты материи. Разберём подробнее лёд с позиции квантовой теории. Вода содержит в себе программу в форме информационно-энергетического поля. При наличии внешних условий в виде температуры и атмосферного давления влага превращается в лёд соответствующей фазы.
Проведём теоретическое исследование воздушно-водной среды на предмет льдообразования. Теоретическое исследование фаз льда обоснуем на базе математического аппарата Логики алгебры Буля для целей кратковременного прогнозирования льдообразования.
Для этой цели применяем шестнадцатиричный код с использованием наличия четырёх составляющих разрядов-координат образования льда:
1) t?250К - увеличивающейся температуры воздушно-водной среды,
2) t?250К - уменьшающейся температуры воздушно-водной среды,
3) p? 0,8-1,5 ГПа - увеличивающегося давления,
4) p?70 ГПа - уменьшающегося давления.
В итоге таблицы получаем динамику образования фаз льда(1) .
Пользуясь таблицей истинности возможно составить краткосрочный прогноз льдообразования.
Таблица истинности
|
t?250К |
t?250К |
P?0,8-1,5 ГПа |
p?70 ГПа |
ФАЗА ЛЬДА |
Шестнадцатиричный код |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой. Он существует в трех формах: аморфный лёд низкой плотности (LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд LDA получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлажденная стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путем нагрева высокоплотностных форм льда при нормальном давлении («LDA»). |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
Обычный гексагональный кристаллический лёд. Практически весь лёд на Земле относится ко льду Ih, и только очень малая часть -- ко льду Ic.Метастабильный кубический кристаллический лёд. Атомы кислорода расположены как в кристаллической решётке алмаза. Его получают при температуре в диапазоне 130--150 K, он остается устойчивым до 200 K, а при дальнейшем нагреве переходит в лёд Ih. Он изредка встречается в верхних слоях атмосферы. |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
Тригональный кристаллический лёд с высокоупорядоченной структурой. Образуется изо льда Ih при сжатии и температурах 190--210 K. При нагреве он преобразуется в лёд III. |
2 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
Тетрагональный кристаллический лёд, который возникает при охлаждении воды до 250 K и давлении 300 МПа. Его плотность больше, чем у воды, но он наименее плотный из всех разновидностей льда в зоне высоких давлений. |
3 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
Метастабильный тригональный лёд. Его трудно получить без нуклеирующей затравки. |
4 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
Моноклинный кристаллический лёд. Возникает при охлажении воды до 253 K и давлении 500 МПа. Обладает самой сложной структурой по сравнению со всеми другими модификациями. |
5 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
Тетрагональный кристаллический лёд. Образуется при охлажении воды до 270 K и давлении 1,1 ГПа. В нём проявляется дебаевская релаксация. |
6 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
Кубическая модификация. Нарушено расположение атомов водорода; в веществе проявляется дебаевская релаксация. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решётки. |
7 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
Более упорядоченный вариант льда VII, где атомы водорода занимают, очевидно, фиксированные положения. Образуется изо льда VII при его охлаждении ниже 5 °C. |
8 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
Тетрагональная метастабильная модификация. Постепенно образуется изо льда III при его охлаждении от 208 K до 165 K, стабилен при температуре ниже 140 K и давлениях между 200 и 400 МПа. Его плотность 1,16 г/смі, то есть, несколько выше, чем у обычного льда. |
9 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
Симметричный лёд с упорядоченным расположением протонов. Образуется при давлениях около 70 ГПа. |
A(10) |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
Ромбическая низкотемпературная равновесная форма гексагонального льда. Является сегнетоэлектриком. |
B(11) |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
Тетрагональная метастабильная плотная кристаллическая модификация. Наблюдается в фазовом пространстве льда V и льда VI. Можно получить нагреванием аморфного льда высокой плотности от 77 K до примерно 183 K и при давлении 810 МПа. |
C(12) |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
Моноклинная кристаллическая разновидность. Получается при охлаждении воды ниже 130 K и давлении 500 МПа. Разновидность льда V с упорядоченным расположением протонов. |
D(13) |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
Ромбическая кристаллическая разновидность. Получается при температуре ниже 118 K и давлении 1,2 ГПа. Разновидность льда XII с упорядоченным расположением протонов. |
E(14) |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
Разновидность льда VI с упорядоченным расположением протонов. Можно получить путем медленного охлаждения льда VI примерно до 130 K и давлении 0,8-1,5 ГПа. |
F(15) |
Итог - число в шестнадцатиричном (или десятичном)коде по логике «4И».
Пример прогноза: на: «01»февраля 2011 г. при наличии прогнозируемых величин 1) t?250К > увеличение в градусах Кельвина, т.е. = 1.
2) t?250К > 0 нет изменений.
3) p? 0,8-1,5 ГПа > 0 нет изменений.
4) p?70 ГПа > 0 нет изменений.
Прогнозируем > 1 или = Обычный гексагональный лёд.
Льды Арктики
|
Дрейфующий лёд в Арктике |
Лёд в период летней навигации |
Плотный лёд |
Ледяные поля |
|
|
Атомоход «Ямал» ломает лёд |
Образование ниласа |
Снежницы на ледяном поле |
Разлом льда |
Ледяные узоры высокого давления
Когда молекула воды одна-одинёшенька, не возникает вопрос, где находятся её атомы водорода. Когда же эта молекула пришла в соприкосновение с другими, да ещё объединилась с ними в кристалл, этот вопрос уже не кажется лишённым смысла. В самом деле, у каждого кислорода теперь не две, а четыре связи. И где именно находятся родные ему водороды? Казалось бы, ответ очевиден -- это те, что ближе. А где гарантия, что он не стянул протоны у соседней молекулы? Связи-то эквивалентные. Это рассуждение позволяет сделать вывод, что на каждой межкислородной связи имеется по два положения для протона. Одно из них всегда занято, другое свободно, но какое именно? Тут возможны варианты. Если протоны занимают определённые места в соответствии с какой-то закономерностью, лёд будет протоноупорядоченным. Как правило, при таком упорядочении резко, в десятки раз, меняется диэлектрическая проницаемость льда и несколько уменьшается плотность. Когда же вероятности протона занять то или иное место равны, лёд будет неупорядоченным.
|
Рис. 1. Плотности кристаллических льдов (измерения проведены на льдах из тяжёлой воды) |
Закономерность в расположении протонов должна подчиняться предложенному в тридцатые годы правилу Бернала -- Фаулера. В соответствии с ним для того, чтобы лёд можно было назвать протоноупорядоченным, нужно, чтобы, во-первых, около каждого атома кислорода находились два и только два атома водорода, которые соединены с этим атомом ковалентными связями; во-вторых, на каждой водородной связи размещается один и только один атом водорода. При нарушении первой части этого правила возникают ионные дефекты, то есть вместо молекулы воды появляются ионы гидроксония H3O+ либо гидроксильная группа OH-. При нарушении второй части -- дефекты Бьеррума, когда на месте водородной связи есть два либо нет ни одного атома водорода.
Вот так и возникло более дюжины видов льда, различающихся строением кислородного каркаса и порядком расположения протонов. Кстати, полиморфизм льда в конце XIX века открыл Густав Генрих Тамман, наш соотечественник (родился в 1861 году в Ямбурге, ныне Кингисепп). А большинство видов льда обнаружил в 1910-1930 годы американец Перси Уильяме Бриджмен, замечательный физик-экспериментатор и философ.
Водные кристаллические льды по сложившейся традиции обозначают римскими числами, которые присваивали им в порядке обнаружения, аморфные же льды называют аббревиатурами. Например, АЛВП -- аморфный лёд высокой плотности, АЛНП -- аморфный лёд низкой плотности и так далее. Плотности льдов можно увидеть на рисунке1
|
Вода | Снег и лёд |
||
|
Снег |
Снежный покров | Пороша | Наст | Фирн | Фирновая граница | Снеговая линия | Проталина |
|
|
Природные образования: снежные |
Сугроб | Надув | Заструга | Снежник | Снежница |
|
|
Перенос снега |
Снегопад | Метель | Вьюга | Буран | Пурга | Позёмок | Снежная крупа | Лавина |
|
|
Лёд |
Морской лёд | Снежура | Шуга | Сало | Паковый лёд | Гололёд | Гололедица | Изморозь | Иней | Глетчерный лёд |
|
|
Природные образования: ледяные |
Криосфера | Шельфовый ледник | Наледь | Вечная мерзлота | Ископаемый лёд | Сосулька | Торосы | Припай | Стамуха |
|
|
Ледяной покров: частичный |
Реки: Полынья | Океана: льдина, айсберг | Земли: ледник |
|
|
Искусственные образования из снега или льда |
Снежная крепость | Иглу | Ледяная скульптура | Кубики льда | Зимние забавы: снеговик (снежная баба), снежок, каток, горка |
|
|
Научные дисциплины |
Криология | Гляциология |
|
|
Персонажи |
Снежная королева | Снегурочка |
|
|
Игры со снегом |
Снежки | Юкигассен |
|
|
Времена года | Зима |
Источник -- «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%91%D0%B4» Прозрачный лёд и белый снег
Белый свет, падающий на снег, не поглощается, а многократно преломляется в ледяных кристаллах и отражается от их граней. Поэтому снег выглядит белым.
Лёд, выжимая примеси из своей кристаллической решётки, становится прозрачным. Снег же, который состоит из микроскопических кристалликов льда, непрозрачен. В чём же причина столь разных оптических свойств одного и того же вещества?
Видимый свет льдом практически не поглощается, но задерживает весь ультрафиолет и большую часть инфракрасного излучения. В этих областях спектра лёд выглядит абсолютно чёрным.
Как это ни странно, причина здесь одна. Лёд практически не поглощает видимый свет. И если бы лёд не был прозрачным, снег не был бы белым. Световые лучи проходят ледяную пластинку насквозь, а в слое снега испытывают многократное отражение и выходят обратно, не потеряв ни одного из компонентов спектра. Но если бы мы могли видеть инфракрасное излучение и ультрафиолет, снег казался бы нам абсолютно чёрным: коэффициент поглощения света в этих областях спектра очень велик.
Другие виды наземного обледенения
Иней -- это конденсирующиеся и замерзающие на переохлаждённой поверхности водяные пары.
Как правило, это единственный вид обледенения, допускаемый на крыле. Согласно документам Airbus и Boeing, допускается тонкий слой инея (до 3 мм толщиной) на нижней поверхности крыла в районе топливных баков.
Снег, выпадающий на поверхности ВС, может быть сухим или влажным. Влажный снег может примерзать или прилипать к поверхности и поэтому его удаление более трудоёмко и материалоёмко.
Наличие снега, как правило, допускается на поверхности фюзеляжа ВС в небольших количествах.
Переохлаждённый дождь
Это дождь, капли которого имеют отрицательную температуру, но ещё не замерзают в воздухе. При попадании таких капель на поверхность они сразу замерзают, образуя ледяную корку.
Шуга - это смесь воды с мелким льдом или снегом.
Итак, мы исследовали воздушно-водную среду, в которой происходит льдообразование, изучили фазы льда и подошли к вопросу обледенения в технике.
Обледенение - это процесс образования льда при наличии соответствующей влажности, температуры и давления в атмосфере воздуха. Особенно это проявляется в осеннее-зимний период работы ГПА. С целью предотвращения обледенения ГПА на вход воздухозаборников турбины ГПА необходимо подавать горячий воздух. Это имеет свои минусы в том, что для подачи горячего воздуха к вентилю выставляется вахта, происходит излишний расход тепла, снижался КПД турбины. В противном случае при закупорке льдом воздухозаборников турбина входит в помпаж, что грозит выходу её из строя, а попадание крупных фракций льда чревато поломкой лопаток турбины и дальнейшей аварией.
Обледенение -- это процесс образования льда на поверхностях или летательного аппарата, или на входе воздухозаборников турбины ГПА. На некоторых газопроводах, например, Поволжьетрансгаз используются авиационные турбины в качестве ГПА и вообще ГПА можно рассматривать, как аналог турбины летательного аппарата с той разницей, что топливом служит природный газ. В большинстве случаев обледенение летательного аппарата происходит при полете в атмосфере, содержащей переохлажденные капли воды (то есть воды в жидкой фазе при отрицательной температуре). При столкновении с лобовыми поверхностями агрегатов летательного аппарата переохлажденные капли воды быстро кристаллизуются, образуя ледяные наросты различной формы и размеров. В условиях обледенения лед образуется на лобовых поверхностях крыльев, рулей высоты и направления, на воздушных винтах, воздухозаборниках, остеклении фонарей, на находящихся в потоке датчиках пилотажно-навигационных приборов и обтекателях антенн. Обледенение ГПА в принципе схоже с обледенением ВС тем, что скорость воздушного потока на входе воздухозаборника, одинаково велика.
Входные устройства и каналы воздухозаборников двигателей турбин могут подвергаться обледенению и при положительных (до +10С) температурах. Это объясняется тем, что движущийся в каналах воздухозаборников воздух охлаждается при адиабатическом расширении и влага, находящаяся в нем, конденсируется и замерзает.
Для предотвращения и удаления обледенения на земле перед полётом проводится противообледенительная обработка летательных аппаратов. В полёте обледенения избегают в основном с помощью нагрева критичных поверхностей электрическим током или горячим воздухом от двигателей. При работе ГПА обледенения избегают аналогично подачей горячего воздуха от турбины низкого давления.
Обледенение судов в морском транспорте чревато потерей остойчивости судна, его опрокидыванием и гибелью.
Обледенение шоссейных дорог и пешеходных дорожек не требует комментариев.
Обледенение ЛЭП грозит обрывом токонесущих линий проводов и также не требует комментариев.
Перед эксплуатационниками техники ГПА стоит задача борьбы со льдом. Ручной способ трудоёмок и малоэффективен. Переходим конкретно к ГПА, с целью решения задачи автоматизации борьбы с обледенением.
Часть 2. Обзор, методов и выбор способа борьбы с обледенением
Обзор способов борьбы со льдообразованием
В технике борьбы со льдообразованием применяется противообледенительная жидкость
Противообледенительная жидкость (ПОЖ) - жидкость для противообледенительной обработки воздушных судов (ВС).
Представляет собой раствор этиленгликоля в воде с различными добавками для улучшения эксплуатационных свойств (загустители, красители и пр.). Из-за наличия этиленгликоля имеет температуру замерзания значительно ниже, чем у воды (до -60°C).
Применяется для растапливания замёрзших осадков (в нагретом до +60..+70°C виде) и для защиты от накопления выпадающих осадков поверхностей ВС (в холодном виде).
В зависимости от содержания этиленгликоля и добавок, жидкости могут быть I, II, III и IV типа.
Жидкости I (первого) типа предназначены для применения в нагретом виде в основном для удаления снежно-ледяных отложений с поверхностей ВС. ПОЖ этого типа обеспечивают низкий уровень защиты при продолжающемся наземном обледенении и применяются лишь в условиях лёгкого обледенения (например, образующийся иней без выпадения осадков).
Как правило, при наличии выпадающих осадков используются жидкости II, III и IV типа. Они имеют бОльшую вязкость и образуют на поверхности плёнку, принимающую на себя осадки и не допускающую их примерзания к поверхности ВС. ПОЖ этих типов при применении для предотвращения наземного обледенения применяются холодными, то есть имеющими температуру окружающей среды.
ПОЖ (вместе с налипшими на неё осадками) должна быть сдута с поверхности ВС во время его разбега по ВПП до достижения скорости примерно 150 км/час. Эта способность ПОЖ является критерием её аэродинамической пригодности.
Жидкости выпускаются под торговыми марками Killfrost, Safewing, Арктика и др.
В технике борьбы со льдообразованием применяют противообледенительную обработку
Противообледенительная обработка -- обработка поверхностей воздушного судна (ВС) на земле перед полётом с целью удаления замёрзших осадков и предотвращения их появления на поверхности ВС. Появление замёрзших осадков на поверхностях также называется наземным обледенением.
Важность противообледенительной обработки
Важность противообледенительной обработки обусловлена значительным влиянием на аэродинамические свойства поверхностей замёрзших осадков.
В частности, находящиеся на верхней поверхности крыла самолёта снег, иней и лёд снижают критический угол атаки, увеличивают скорость сваливания и превращают обтекающий поток из ламинарного в турбулентный.
В случае расположения двигателей сзади крыла, на хвосте, массовый вброс снега и льда во входные устройства авиадвигателей при взлёте может привести к помпажу, и самовыключению двигателей. Известно несколько случаев авиакатастроф по этой причине.
Менее опасными последствиями являются повреждения передней кромки хвостового оперения слетающими с крыла кусочками льда. Однако образующиеся при этом вмятины вынуждают проводить периодические осмотры повреждений в эксплуатации; а также ремонты, что удорожает техническое обслуживание ВС.
Концепция «Чистого самолёта»
означает, что перед полётом критические поверхности ВС должны быть свободными от всех видов отложений. Это относится к крылу, горизонтальному и вертикальному оперению.
Способы обработки
Обработка может включать несколько этапов:
Механическое удаление наиболее применимо к недавно выпавшему рыхлому и сухому снегу; производится с помощью щёток, резиновых скребков и мётел. Этот способ наиболее трудоёмок и, как правило, всё равно требует последующего применения противообледенительной жидкости (ПОЖ). К тому же он занимает значительное время и потому малоприменим в условиях интенсивного использования авиатехники.
Также для рыхлого снега может применяться его сдувание сильным потоком воздуха.
Физико-Химический метод
Обычно применяется облив поверхностей ВС противообледенительными жидкостями (ПОЖ). Такая обработка обычно производится с применением спецмашин, имеющих баки для содержания и подогрева ПОЖ и устройства для нанесения ПОЖ с регулировкой степени распыла (сплошной струёй или "конусом") и расхода ПОЖ. Машины могут иметь как открытую "люльку" для оператора, так и закрытую кабину с создаваемым комфортным микроклиматом и дистанционным управлением органами распыла ПОЖ. Кабина или "люлька" находится на конце управляемой оператором стрелы для доступа ко всем обрабатываемым участкам поверхностей сверху них.
Также могут применяться стационарные установки на оборудованных площадках - как в виде стрел с кабинами операторов, так и в виде больших "ворот", под которыми самолёты проруливают в процессе нанесения ПОЖ.
Как правило, при отсутствии осадков проводится только удаление обледенения нагретой примерно до +60..+70°C ПОЖ. За счёт температуры ПОЖ растапливает осадки, которые далее смываются струёй жидкости. Содержание воды в ПОЖ может изменяться оператором в зависимости от погодных условий, что обеспечивает её экономию (в зависимости от типа жидкости она стоит единицы долларов США за 1 литр, а на самолёт размеров Boeing-737 может потребоваться от 100 л жидкости до тонны и более в неблагоприятных погодных условиях).
При продолжающихся осадках поверхность ВС после первого этапа обработки покрывается тонким слоем ПОЖ другого типа (отличающегося вязкостью), обеспечивающего более долговременную защиту. Время защитного действия зависит от типа ПОЖ и погодных условий и может составлять от нескольких минут (переохлаждённый дождь) до 45 минут (иней).
Остающаяся на поверхности ВС после обработки тонкая плёнка ПОЖ защищает поверхность ВС на время руления к ВПП и разбега, а затем сдувается встречным потоком воздуха при скорости примерно 150 км/час.
В настоящее время этот способ обработки наиболее широко распространён.
Тепловой метод
При нём обледенение удаляется нагревом поверхности инфракрасными излучателями. В связи с большой энергоёмкостью и недостаточной эффективностью этот способ редко используется.
Также к тепловым методам можно отнести помещение ВС в тёплый ангар и заправку тёплым топливом.
Решение о необходимости противообледенительной обработки и её способах принимают капитан воздушного судна (КВС) и наземный персонал, обслуживающий ВС. Противообледенительная обработка и, особенно, её контроль до сих пор остаются областью, мало поддающейся механизации и требующей значительного применения ручного труда квалифицированного персонала.
Перечисленные способы имеют очевидные недостатки. Трудоёмкость ручного труда. Затрата значительных средств и сил в предварительной подготовке. Низкая эффективность в рабочем процессе или в полёте.
Этих недостатков лишены системы борьбы со льдообразованием на базе сигнализаторов или датчиков.
Широко встречаются два основных значения:
· чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например -- пневматический сигнал;
· законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
Эти значения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае -- это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах и др.
Применение датчиков
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии -- на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
Датчик, сенсор (от англ. sensor) -- термин систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.
В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.
В датчиках могут использоваться разные физические принципы, в соответствии с принципом работы датчика различаются несколько видов сигнализаторов.
· Тепломерные сигнализаторы. Измерение энтальпии: [ЭНТАЛЬПИЯ (от греч. enthalpo - нагреваю). Однозначная функция Н состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии S и давлении p, связана с внутренней энергией U соотношением Н = U + pV, где V - объем системы. При постоянном p изменение энтальпии равно количеству теплоты, подведенной к системе, поэтому энтальпию называют часто тепловой функцией или теплосодержанием. В состоянии термодинамического равновесия (при постоянных p и S) энтальпия системы минимальна].
· Вибрационные сигнализаторы
· Радиоизотопные сигнализаторы
· Оптические (оптоэлектронные) сигнализаторы
· Акустические сигнализаторы
· Конденсаторные сигнализаторы
В качестве датчиков обледенения на отечественных ВС широкое применение нашли радиоизотопные сигнализаторы типа РИО-3. Принцип работы сигнализатора основан на ослаблении бета-излучения радиоактивного изотопа (стронций-90 + иттрий-90) слоем льда, нарастающего на чувствительной поверхности штыря датчика в полёте. Мощность излучения регистрируется галогенным счётчиком типа СТС-5, и при её уменьшении до заранее заданного порога срабатывания электронный блок выдаёт сигнал «ОБЛЕДЕНЕНИЕ». Для уменьшения инерционности схемы штырь датчика при входе в зону обледенения непрерывно подогревается встроенным нагревательным элементом. В связи с относительно высокой радиоактивностью датчика на земле на него одевается красная свинцовая заглушка.
Примеры сигнализаторов обледенения
· РИО-2М -- радиоизотопный авиационный
· РИО-3 -- радиоизотопный авиационный
· СО-1 -- тепломерный промышленный (для газотурбинных установок)
· СО-4А -- авиационный (для двигателей)
· СО-121 -- вибрационный авиационный
· ИСО-16 -- авиационный
Общие сведения
Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.
Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик -- устройство управления -- исполнительное устройство -- объект управления. Специальный случай представляет использование датчиков в автоматических системах регистрации параметров, например, в системах научных исследований.
Подобные документы
Ознакомление с техническими требованиями на разработку схемы сигнализации. Рассмотрение структурной электрической схемы и её описание. Выбор элементов и расчёт параметров устройства тревожной сигнализации. Основы применения мигающего сигнала и звука.
курсовая работа [119,4 K], добавлен 29.10.2014Вспомогательные устройства и механизмы электростанций для управления, регулирования режима работы, сигнализации, релейной защиты и автоматики. Технические характеристики: аккумуляторные батареи, зарядно-подзарядные устройства, другие системы снабжения.
реферат [29,7 K], добавлен 03.07.2008Возбуждение ядер в магнитном поле. Условие магнитного резонанса и процессы релаксации ядер. Спин-спиновое взаимодействие частиц в молекуле. Схема устройства ЯМР-спектрометра. Применение спектроскопии ЯМР 1H и 13CРазличные методы развязки протонов.
реферат [4,1 M], добавлен 23.10.2012Ультразвук как не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20 кГц, его основные источники и приборы для анализа. Физические свойства и особенности распространения. Устройства для генерирования ультразвуковых колебаний.
презентация [703,8 K], добавлен 16.04.2015Разработка структурной схемы и алгоритма работы многофункционального бытового устройства. Выбор электрической принципиальной схемы. Разработка чертежа печатной платы. Экономическое обоснование проекта и анализ вредных и опасных факторов при производстве.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 11.07.2014Особенности вынужденных колебаний. Явление резонанса, создание неразрушающихся конструкций. Использование колебаний в строительстве, технике, для сортировки сыпучих материалов. Вредные действия колебаний. Качка корабля и успокоители; антирезонанс.
курсовая работа [207,5 K], добавлен 21.03.2016Автоматическая защита воздушных кабельных линий и систем электроснабжения от многофазных и однофазных замыканий, устройства сигнализации. Расчет токов КЗ, схема электроснабжения. Дифференциальная и газовая защита трансформатора, АД от замыканий на землю.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 23.08.2012Электрические цепи переменного тока, их параметры. Понятие и основные условия явления резонанса. Особенности изменения индуктивного и емкостного сопротивления. Анализ зависимости фазового сдвига между током и напряжением на входе контура от частоты.
контрольная работа [216,6 K], добавлен 16.01.2010Устройство, управляющее полупроводниковыми ключами и содержащий в своем составе цифровой автомат. Описание функциональной схемы. Разработка принципиальной схемы и конструкции цифрового управляющего устройства. Входные и выходные сигналы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.07.2009Электрические схемы распределительных устройств станций и подстанций. Выбор схемы распределительного устройства высокого напряжения. Распределительные устройства с одной и двумя системами сборных шин. Устройства, выполненные по схемам кольцевого типа.
презентация [372,2 K], добавлен 07.11.2013
