Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

Discussion in 'Off Topic' started by badboy, Jun 21, 2009.

  1. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Вопрос, собственно к тем, кто сабж сечет на уровне выше школьного :)

    Исходные данные:
    1. Есть девайс
    2. Девайс меряет соотношение гелия и кислорода в газовой смеси.
    3. Для измерения данных по кислороду используется традиционный метод - электромеханический сенсор.
    4. Для измерения данных по гелию девайс использует нетрадиционный метод (традиционный для гелия тоже электромеханический сенсор). Гелий девайс меряет на основе скорости распространнения звука в анализируемой смеси. Зависимостью скорости звука в смеси от давления смеси девайс пренебрегает. Для измерения состава гелия в смеси используется следующий алгоритм:
    а) измеряется содержание кислорода.
    б) измеряется температура смеси
    в) измеряется содержания гелия на основе a) и б), а также времени прохождения звукового импульса между динамиком и микрофоном.

    Собственно вопросы:
    - насколько описанный метод измерения гелия кажется (более, менее, пох) продвинутым по сравнению с традиционным?
    - может есть какие критические нюансы, которые необходимо учитывать (кроме известных, что девайс должен быть откалиброван по кислороду, находиться в пределах рабочих температур и что состав измеряемой смеси предполагает что она готовится из воздуха, кислорода и гелия)?
     
  2. vnr

    vnr Well-Known Member

    Joined:
    Feb 26, 2009
    Messages:
    775
    Location:
    Палата №6
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    ....дилетанский вопрос,а погрешности в измеринях различными методами какие?
     
  3. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Производители разных девайсов заявляют 0.1% при концентрации измеряемого газа от 0 до 100% в смеси в рамках температур от 0 до +40 по цельсию и при пропускаемом количестве 0.4 литра в минуту. В смысле это что у традиционных, что у описываемого. То есть одинаково с точки зрения той задачи для которой он мне.
     
  4. vnr

    vnr Well-Known Member

    Joined:
    Feb 26, 2009
    Messages:
    775
    Location:
    Палата №6
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Технологически есть выйгрыши?Экономически?...Зачем изобретать велосипед?
    ИМХО,всё же "прямой" датчик всегда лучше "логических"....
     
  5. -andy-

    -andy- Well-Known Member

    Joined:
    Feb 12, 2000
    Messages:
    8,871
    Location:
    St.Petersburg
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Что конкретно он меряет? процент по весу, давлению, плотность (в г/см^3) или что-то еще?

    которая для идеального газа известного состава зависит действительно лишь от температуры и не зависит от давления.

    Угу, при заданной температуре скорость звука действительно зависит лишь от состава газа. Вопрос - что еще есть в смеси? H2O? СO2?

    Вот ответ на вопрос о справедливости последнего предположения и является самым интересным. Как бы неизвестные примеси все и не испортили.
     
  6. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Хммм... Вот веришь, никогда не обращал внимания на технические детали. Впрочем, в брошюрках производители тоже не особенно распространяются на эту тему - вот пример от производителя. Для меня всегда эти девайсы оставались просто названием - гальванические сенсоры в которых пропорция измеряемого газа имеет линейно выраженную электрическую составляющую на выходе.

    Кстати, в моем первом посте ошибка, которую только сейчас заметил - не электромеханический, а электрохимический.

    В данном конкретном случае мы говорим о гелиевых смесях на основе воздухе. То есть смесях, которые готовятся не из чистых газов (кислород, азот, гелий), а о смесях воздух+кислород+гелий. "Воздух" в данном случае имеется в виду тот, который получен после компрессора для дайвинга - обезвоженный и очищенный от СО (и прочих улавливаемых достаточно простыми фильтрами вредных примесей), то есть воздух с присущим ему природным содержанием СО2 и инертных газов в природных же пропорциях +/-.

    Насколько я знаю, для анализа смесей, приготовленных на основе чистых газов (в нашем случае гелиокс, например) применяются совершенно иные анализаторы, которые не в пример дороже, более точны и которые зачастую трудно назвать мобильными.

    В техописании прибора точно сказано, что он предназначен для измерения тримиксных смесей, приготовленных на основе воздуха. То есть, читай, чистые смеси он мерять не будет правильно. Что, вобщем-то, и не нужно в данном конкретном случае. При соблюдении техники безопасности газ-блендинга, кроме указанных смесей в поступающем из компрессора воздухе ничего быть не должно. А чтобы убедиться в том, что там нету лишнего - перед данным прибором в баллон втыкается простенький CO-анализатор.


    Меня больше волнуют не посторонние смеси, как их детектировать мне понятно. Меня волнует ... то, что может для понимающих в данной технологии очевидно, а для меня нет по причине темности и необразованности. Ну на уровне бреда - например, что в момент измерения нельзя попукивать в такт звуковым пробам на той же частоте находясь ближе чем 1м от девайса. Про рабочие температуры все понятно, про калибрацию (вплоть до трехступенчатой) кислородного сенсора тоже - это все в мануале есть.


    @vnr: я не производитель девайса и меня не интересует в данном случае экономические и технологические выигрыши. Но велосипеды в данной отрасли работают немного по другому принципу, чем и вызван мой вопрос.

    И "прямой" датчик совершенно не всегда лучше "логических". Все зависит от задач. Данный девайс тому пример, ибо имеет большое количество иных функций, которых у электрохимических девайсов нет.
     
  7. vnr

    vnr Well-Known Member

    Joined:
    Feb 26, 2009
    Messages:
    775
    Location:
    Палата №6
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Извини,подумалось что собираешся что-то новое внедрять.:cheers:
    Об термоизоляции прибора и прочий лабуды о "дребезге контакотов" не мне тебе говорить...Кстати,а пределы по влаге как я понял выдерживаютья фильтром-осушителем?Бо игра в пределах будет сильнее влиять чем "попукивания"...Кстати,помниться говорили ещё на "химии топлива" что подобные датчики желательно изолировать от остальных участков трубы установкой через демфирующие вставки...Не знаю,подходит ли такой совет для "тримекса",бо там всё таки жидкость,а тут газ....
    (уполз в тьму незнания)...
     
  8. mcgru-

    mcgru- Well-Known Member

    Joined:
    Sep 21, 2000
    Messages:
    56,995
    Location:
    Tomsk, Russia
    sepukked
     
    Last edited: Jan 30, 2013
  9. mcgru-

    mcgru- Well-Known Member

    Joined:
    Sep 21, 2000
    Messages:
    56,995
    Location:
    Tomsk, Russia
    sepukked
     
    Last edited: Jan 30, 2013
  10. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Обе книги есть на lib.rus.ec :) Только мне, неграмотному, они мало в помощь :)

    Насчет что более важнее - точность. Быстродействие всех девайсов от 15 до 30 секунд, что рояли не играет, вобщем-то. Это блендерам, которые зарплату получают от количества забитых баллоно важно, а я шкуры свой драгоценной за для, так что и не 30 секунд подождать можно :)

    Заявленная точность 0.1%, впрочем, меня вполне устраивает. Было бы еще лучше если бы было 0.01%, но не сильно существенно.

    Но в данному случае точность будет серьезно зависеть от кислорода, который определяется первым, так что если датчик откалибровал криво - ССЗБ.

    Но в бэкграунде вопрос - что еще может неявно повлиять на точность при таком методе измерения гелия.
     
  11. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Фильтр компрессора сушит воздух до долей процента. Ибо коррозию баллонов, что стальных, что люминевых (в точках соединения с вентилями) никто не отменял. Это стандарт, пожалуй из самых строго соблюдаемых, ибо никому не охота получить по мордасам взорвавшимся баллоном. Особенно блендеру. А как практика показывает, рвут баллоны сразу после забивки, в основном. Так что, блендеры следят за фильтрами :)

    Но даже те доли процента, которые остаются, сильного влияния не должны оказывать. У электрохимических датчиков встроенная система гидрокомпенсации, не знаю ни одного производителя который бы это игнорировал. Вариации вроде как до 10% по влажности выдерживает, правда сенсор умирает быстро.
     
  12. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Гру, кстати, насчет точности. "Традиционный" девайс, который меряет и кислород и гелий сенсорами устроен так, что оба газа параллельно меряются. Труба, которая от вентиля баллона разделяется на два соска и они втыкаются каждый в свою дырдочку, за которой сенсор. Так что в "традиционных" девайсах, по сути, просто два вольтметра и два калькулятора никак с друг другом не связаных. Что влечет за собой кучу нюансов эксплуатации в итоге. Чем не может не радовать девайс, на который я запал - у него все в два раза проще.
     
  13. mcgru-

    mcgru- Well-Known Member

    Joined:
    Sep 21, 2000
    Messages:
    56,995
    Location:
    Tomsk, Russia
    sepukked
     
    Last edited: Jan 30, 2013
  14. mcgru-

    mcgru- Well-Known Member

    Joined:
    Sep 21, 2000
    Messages:
    56,995
    Location:
    Tomsk, Russia
    sepukked
     
    Last edited: Jan 30, 2013
  15. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Э-э-э... аднака да, c этими accuracy немного непонятно. FS это точно full scale. Вот их прибор на основе их сенсоров - http://www.teledyne-ai.com/products/mixchek.asp - указаны те же данные. А вот прибор другой конторы, на основе их сенсоров, обрати внимание на данные по accuracy в самом низу: http://www.analox.net/site/content_datasheets/AnaloxSportDivingProducts.pdf

    Вобщем "темна вода в облацэх" :)
     
  16. -andy-

    -andy- Well-Known Member

    Joined:
    Feb 12, 2000
    Messages:
    8,871
    Location:
    St.Petersburg
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Ну, тогда ты задал слишком абстрактный вопрос. Ибо выбор данной техники мог быть вызван и стремлением производителя к удешевлению своего продукта.
     
  17. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Согласен, упрек справедливый :) Но я не лез слишком глубоко в технологию работы сенсоров по простой причине - мне вполне было понятно что он выдает на гора. А какой там реагент внутри, что за реакция химическая, которая выдает результат в виде электрических импульсов - это мимо прошло. Сие есть недостаток, не могу не признать.

    НЕ только, мне кажется, еще стремлением к дополнительному функционалу.

    Хотя удешевление - момент существенный, причем не столько при изготовлении, сколько при эксплуатации. Тут вот какой момент. Калибровка что гелиевого, что кислородного сенсора для получения максимальной точности - трехступенчатая (для O2 - воздухом, чистым кислородом и гипоксической смесью известной процентовки). С кислородом и гипоксическими смесями проблем нет, в принципе можно даже иметь по контрольному баллону малого объема. Правда на самолете не повозишь особенно, придется на месте готовить. Срок жизни сенсора средний от года до пяти, зависит от условий эксплуатации, но можно умеючи убить и за месяц. А стоят сенсоры немало от $150 за O2 и от $270 за He.

    В случае с прибором, у которого один сенсор, а не два - это в два раза меньшее количество контрольных смесей для калибрации как минимум. То есть штатные и постоянные операции в два раза более быстрые и в несколько раз более дешевые.

    Функционал - это тоже интересная тема. Традиционный двухсенсорный пробор - две независимых цепочки сенсор-калькулятор-дисплей. Никаких функций кроме измерения % газа. А эти парни, что односенсорный делали - они думали не копчиковым мозгом, а явно тем что выше. Удешевив стоимость за счет убирания дорогого He-сенсора и влепив вместо него "электронное" измерение - получили данные для дальнейших манипуляций. Осталось воткнуть небольшой процессор и написать простенькую программку - и вот вместо простого измерителя получился прибор, который показывает, например, MOD измеряемой смеси. Ты из курса OW должен помнить как считается MOD - так вот я прифигел, когда увидел по какой формуле они его считают в этом приборе: MOD = (Pmax / RO2 - Po) / pg, где
    Pmax - maximum allowable partial oxygen pressure, chosen as 160,000 Pa
    Po - static pressure at sea level, i.e. 101,325 Pa
    RO2 - relative molar concentration of oxygen in the interval 0 to 1
    ρ - seawater density, 1028 kg m−3
    g - standard acceleration of gravity, 9.80665 m s−2

    А кроме MOD они еще очень много чего считают в рамках того же прибора. Например, делают полный расчет требуемого количества газов для добивки тримиксного баллона с остатками от предыдущего дайва для получения в итоге требуемой тримиксной смеси заданного объема и давления. Возьми блендера, дай ему 200-барную спарку Tx18/45 12Lx2 на с остатками от предыдущего дайва в объеме 75 бар и попроси приготовить полные баллоны смеси Tx21/30 на основе остатков. 95 блендеров из 100 откажутся. Но если ты этим 95-ти дашь расчет сколько и в каком порядке газа добавлять - сделают.

    Конечно, все это можно сделать в рамках двухсенсорного. Только вот не делают.

    Короче, я приборчик с сегодня уже в руках кручу и испытываю. Пока он мне нравится по сравнению с тем, что я видел раньше. Насколько нравится, что очень хочется понять "где же наебка" :) - вот отсюда и вопросы, собственно.
     
  18. Bobby

    Bobby Well-Known Member

    Joined:
    Oct 19, 2001
    Messages:
    9,731
    Location:
    Almaty, Kazakhstan
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    А провести тестирование нет возможности? Подготовить разные смеси и протестировать двумя разными приборами, один твой, второй откалиброваный и посмотреть разницу в показаниях?
     
  19. badboy

    badboy Well-Known Member

    Joined:
    Mar 11, 2002
    Messages:
    5,902
    Location:
    Melb., VIC
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    Смысл?

    Понятие "откалиброванный" применимо к любому анализатору в данном случае. Неоткалиброванным можно увидеть только разве цену на мясо в Бразилии.

    Все приборы, что этот, что Teledyne, что Analox будучи откалиброванными в одинаковых комнатно-тестовых условиях покажут одинаковые данные, никаких сомнений.

    Я пытаюсь понять, в том числе, при каких полевых условиях звуковая система измерения по гелию может дать сбой и стать неточной (чтобы таких условий избегать).
     
  20. -andy-

    -andy- Well-Known Member

    Joined:
    Feb 12, 2000
    Messages:
    8,871
    Location:
    St.Petersburg
    Re: Тем кто в физике газов сечет (вопрос)

    MOD - это первый термин, который я не понял :)

    Я бы опасался посторонних примесей в анализируемой смеси газов. Или, вот если в баллон для гелия накачать водород, что будет?
     
    Last edited: Jun 24, 2009