Как сделать диагностику плазменного двигателя

Как легко самому сделать диагностику бензинового двигателя перед покупкой авто. ��

Один из главных пунктов при покупке б/у автомобиля — проверить состояние его двигателя. Это в большинстве случаев сделать очень несложно даже своими руками (речь идёт о бензиновых двигателях) или в сервисе.

Достаточно просто выкрутить свечи, оценить их состояние, и посветить фонариком в свечные колодцы и увидеть состояние днищ поршней.

Конечно же, речь не идёт о полной доскональной диагностике мотора, так как, к примеру, некоторые неисправности вообще диагностируются только с частичной либо полной его разборкой. А мы с вами таким простым способом проверим наличие/отсутствие самой распространённой проблемы — расхода масла, а попутно оценим и правильность приготовления топливо-воздушной смеси.

Для выкручивания свечей обычно достаточно рук, свечного ключа и ключа для откручивания катушек зажигания. На некоторых авто катушки не закреплены, на некоторых стоит модуль зажигания, и от него на свечи идут свечные провода, где-то выкручиванию мешает впускной коллектор и другое навесное оборудование — уверен, вы сориентируетесь по ситуации. При необходимости можно выкрутить даже не все свечи, а только те, которые легкодоступны. Очень может помочь запрос в поисковике «замена свечей …[такой-то авто, мотор, год выпуска]…».

. 1. Итак, ВЫКРУТИЛИ СВЕЧИ и смотрим на них: они должны быть без каких либо слоистых отложений на электродах, изоляторах и цоколе и целые, без механических повреждений, без отвалившихся кусков электродов и изоляторов.

Если есть белый/бежевый/бело-бежево-коричневатый слой отложений — мотор кушает масло. Это явление называется расходом масла/масложором, это является серьёзной неисправностью, масло при этом сгорает в камере сгорания вместе с топливо-воздушной смесью, образуя тем самым белый слоистый налёт на свечах, который его и выдаёт. При этой проблеме приходится регулярно следить за уровнем масла и подливать его, иначе можно поймать масляное голодание и клин мотора. Расход масла в большинстве случаев лечится с помощью грамотно проведённой химической раскоксовки, но в ряде случаев требует частичного либо полного ремонта двигателя.

На свечах характерный для расхода масла слоистый налёт. На первой свече он менее интенсивный, чем на других — следствие чуть меньшей степени масложора в 1 цилиндре.

Если налёт чёрный бархатистый — топливо-воздушная смесь переобогащена, а если электроды белые/беловатые (налёт в этом случае не слоистый) — переобеднена. Это хоть и может быть спровоцировано какой-нибудь мелочью и часто легко решается, но, к примеру, от излишне богатой смеси очень сильно уменьшается ресурс моторного масла, и вы вроде бы его меняете вовремя, а оно, пострадавшее из-за попадания избытков топлива и продуктов его недогорания, не защищает мотор в должной степени на всём интервале, и двигатель засирается отложениями и ускоренно изнашивается.

В большинстве случаев на двигателях с непосредственным впрыском из-за попутной закоксованности форсунок они начинают богатить в той или иной степени, и налёт мы наблюдаем комбинированный бело-чёрно-бежево-коричневатый с вкраплениями)).

. 2. СМОТРИМ НА ДНИЩЕ ПОРШНЕЙ. Бывает такое, что свечи перед продажей только-только поменяли, они свежие, и отложения ещё не успели сформироваться. В этом случае нас о факте масложора предупредит слой чёрного нагара на днищах поршней, на которые мы в большинстве случаев можем взглянуть через свечной колодец, просто посветив в него фонариком.

Слева — масложор, справа — норма. Фото с эндоскопа, но принцип понятен. Чуть позже выложу фото, как это выглядит просто глазами.

Также мы можем обнаружить во всех или некоторых цилиндрах влагу — это скорее всего признак того, что маслом уже закидывает камеру сгорания очень обильно, и часто нагар с днища поршня участками отслаивается, намывается как раз от наличия большого количества масла в камерах сгорания.

Днище поршня блестит от масла, нагар местами отслаивается и намывается маслом.

Если днища поршней чистые и сухие, или нагар есть только местами небольшими островками по несколько мм диаметром и меньше мм толщиной, то это норма.

При обнаружении любых признаков ненормальной работы двигателя я рекомендую либо провести более глубокую диагностику, обязательно включающую видеоэндоскопию цилиндров, либо приобретать авто с расчётом на возможный недешёвый ремонт, либо отказаться от покупки авто.

Способ диагностики плазмы и устройство для его осуществления

Использование: в измерительной технике для исследования параметров плазмы, в частности низкотемпературной плазмы и разряженной замагниченной плазмы ионосферы Земли и других планет, а также плазмы в стендовых и лабораторных условиях. Сущность изобретения: способ диагностики плазмы с помощью резонансно-импедансного зонда заключается в одновременной подаче на зонд зондирующего сунусоидального напряжения высокой модулированной частоты и напряжения смещения в виде импульсов положительной полярности низкой частоты. Дополнительную информацию о параметрах плазмы получают из низкочастотного измерительного сигнала, формируемого зондовым током на емкости зарядно-разрядной цепи. Непрерывно происходит переключение высокоомного и низкоомного диапазонов измерения. Устройство содержит генератор зондирующего напряжения, генератор напряжения смещения, фильтр, резонансный чувствительный элемент, двухэлектродный зонд, усилитель, амплитудный детектор, вторичную обмотку индуктивности. Дополнительно в устройстве введены: вторичная обмотка индуктивности, выполненная двухдиапазонной, истоковый повторитель, электронный переключатель, синхронно пиковый детектор. 2 с. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для исследования характеристик низкотемпературной плазмы. Особенностью низкотемпературной плазмы является широкий диапазон плотности свободных электронов, равный 10 -2 -10 12 см -3 . Кроме того, в разреженной плазме, где _эфф < f_нплазма оказывается замагниченной магнитным полем Земли и становится анизотропной средой, параметры которой описываются соответствующими тензорами, что резко усложняет экспериментальное исследование. Чтобы исключить влияние замагниченности на результаты измерений, зондирующая частота f_o должна не менее трех раз превышать гиромагнитную частоту электронов f_н. Существенную погрешность в измерения вносят приэлектродные ионные слои, окружающие электроды зонда, так как их параметры существенно отличаются от соответствующих параметров невозмущенной плазмы.

Известны радиочастотные способы и устройства, применяемые для диагностики низкотемпературной плазмы, в частности плазмы ионосферы Земли.

Известно, что с помощью импедансметров, работающих на частотах 3,1 и 13 мГц измерены лишь реактивные составляющие входных импедансов зондов, а активные составляющие входных импедансов зондов не измерялись по причине недостаточной чувствительности.

Известен способ, в котором исключена погрешность, вносимая ионным приэлектродным слоем, однако чувствительность по активной составляющей недостаточна.

Недостатками известных способов и устройств для диагностики разреженной плазмы являются низкая чувствительность по активной составляющей входного импеданса, узкий диапазон измерений, охватывающий два порядка измеряемого параметра, узкая информативность измерений, не учитывается погрешность измерения, вносимая приэлектродными слоями.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к изобретению является резонансно-импедансный радиозонд с линейно изменяющимся напряжением смещения.

Недостатками прототипа являются низкая чувствительность по активной составляющей импеданса, узкий диапазон измерений параметров плазмы, охватывающий 1,5-2 порядка, узкая информативность измерения, низкая точность измерения.

Цель изобретения повышение чувствительности по верхнему и нижнему пределам измерения, расширение диапазона измерений по верхнему и нижнему пределам, повышение информативности и точности измерений.

Цель достигается путем применения резонансного чувствительного элемента высокой добротности, выполненного по схеме эквивалента последовательного колебательного контура и применения деталей с малыми активными потерями (емкости типа к-10-19, феррита N 3 вч-2-8), применения импульсного напряжения смещения, в этом случае устройство работает и как радиозонд и как электрический импульсный зонд, сведения двух диапазонов измерения.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 форма напряжения и форма измерительных сигналов; на фиг. 4-7 градуировочные графики устройства.

Структурно-принципиальная схема изобретения (фиг. 1) содержит генератор импульсного напряжения смещения 1, генератор зондирующего синусоидального частотно-модулированного напряжения высокой частоты 2, генератор модулирующего синусоидального напряжения низкой частоты 3, двухэлектродный зонд 4, РЧЭ 5 в комплекте с зарядно-разрядной цепью, состоящей из последовательно соединенных емкости С₁ (13) «резистора R₁14, соединенного с общей точкой измерительной схемы, емкость С₁соединена непосредственно со средней точкой обмотки индуктивности и через разделительную емкость с истоковым повторителем 6, автоматический переключатель диапазонов измерений 7, соединенный с выходом пикового детектора 8, истоковый повторитель 9, усилитель высокочастотных сигналов 10, амплитудный детектор 11, синхронно-пиковый детектор 12, синхронизируемый модулирующим напряжением от генератора 3, емкости зарядно-разрядной цепи: 16-20.

Работает устройство следующим образом.

На РЧЭ и зонд одновременно подают от генераторов 1 и 2 импульсное напряжение смещения, амплитуда которого в 3-4 раза превышает потенциал плазмы в призондовой области, и синусоидальное напряжение высокой модулированной частоты f f_o f В РЧЭ частотно-модулированное синусоидальное напряжение преобразовывается в синусоидальное амплитудно-модулированное напряжение. Огибающая амплитудно-модулированного напряжения становится измерительным сигналом, по которой определяют измерительную информацию резонансно-импедансного зонда.

Напряжение смещения, зарядив до амплитудного значения зарядно-разрядную цепь и зонд, отключается. В этот же момент зарядно-разрядная цепь начинает разряжаться электронным током насыщения I_eo=const, на емкости зарядно-разрядной цепи формируется низкочастотный измерительный сигнал в виде напряжения U₃(t) (фиг. 2). Высокочастотный измерительный сигнал с выхода РЧЭ поступает на истоковый повторитель, а с его выхода на усилитель высокой частоты, затем на амплитудный детектор. С одного из выходов амплитудного детектора измерительный сигнал в виде огибающей АМ напряжения поступает на регистратор, с другого выхода поступает на пиковый детектор, с третьего выхода поступает на синхронно-пиковый детектор, синхронизируемый низкочастотным синусоидальным модулирующим напряжением от генератора 3. В синхронно-пиковом детекторе формируется измерительный сигнал U₂(t). С выхода пикового детектора сигналя U₁(t) поступает на регистратор и на автоматический переключатель диапазонов в момент, когда уровень сигнала принимает критическое значение U_1к(t) срабатывает автоматический блок переключения диапазонов, устройство переключается с высокоомного диапазона измерений на низкоомный диапазон. С выхода синхронно-пикового детектора измерительный сигнал U₂(t) поступает только на регистратор.

На фиг. 2 показаны формы импульсного напряжения и форма низкочастотного измерительного сигнала U₃(t).

На фиг. 3 показана форма высокочастотного измерительного сигнала в форме огибающей амплитудно-модулированного синусоидального напряжения.

На фиг. 4 показана форма высокочастотного измерительного сигнала на выходе пиковых детекторов.

Из фиг. 3 и 4 видно, что в случае, когда напряжение смещения на зонде равно и выше потенциала плазмы, т.е. выше точки С, то уровень высокочастотного сигнала U₁ понижается до некоторого минимума U_1м. Это значит на этом участке приэлектродный ионный слой нейтрализован (отсутствовал), поэтому результаты измерений имеют достоверное значение. Следовательно, чтобы получить высокую точность и достоверность результатов измерений, расшифровку записи измерительного сигнала нужно производить на участках с минимальным уровнем в каждом периоде напряжения смещения.

Устройство начинает работать на первом, т.е. на высокоомном диапазоне измерений. Уровень выходного измерительного сигнала в зависимости от параметров плазмы будет понижаться и достигнет критического значения U_1к(t), при котором срабатывает электронный автоматический переключатель диапазонов и с помощью ключей К₂ (15) и К₃(16) зонд переключается на низкоомный диапазон измерений, при этом уровень измерительного сигнала резко повысится, работа устройства продолжается без перерыва. На регистраторе момент переключения диапазонов измерения четко фиксируется.

Перед экспериментом устройство по каждому диапазону измерений градуируется в комплекте с зондом и регистратором. Градуировочные графики, с помощью которых осуществляют расшифровку записи измерительного сигнала, приведены на фиг. 5 и фиг. 6. Кроме того, устройство градуируют по постоянному току с целью определения суммарной емкости C зарядно-разрядной цепи, так как емкость C входит в расчетную формулу при расчете зондового тока насыщения I_o. Градуировочный график приведен на фиг, 7.

Расшифровку записи измерительных сигналов производят в следующей последовательности.

Определяют значения U_1м (t) U_1м I (t) U_2м (t) U_2м I (t) по записи измерительного сигнала.

Определяют с помощью градуировочных графиков значения R(t); R ‘ (t); -C_x(t); -C_x‘(t).

Определяют с помощью первичных адекватных формул электрофизические параметры плазмы: удельную электропроводность , приращение диэлектрической проницаемости и диэлектрическую проницаемость (t) a/R(t), см/м; ‘(t) a/R'(t), см/м; (t) отн.ед.

(t) 1 (t) ‘(t) 1 ‘(t) отн.ед. где а постоянная зонда; С_о начальная емкость зонда; С_х С_о-С_х. Штрих означает низкоомный диапазон.

По измеренным значениям и c помощью известных функциональных связей из совместного решения определяют концентрацию электронов N_е и эффективную частоту столкновений _эфф (t) 2,8210 -2 см/м; (t) 2,8210 -2 см/м; (t) 3,1910 9 ; (t) 3,1910 9 , где _o 2 f_o круговая частота зондирующего напряжения.

Определяют давление в зоне зонда P(t) 1,43 10 -11 _эфф (t),атм.

На этом расшифровка измерительной информации резонансно-импедансного зонда окончена.

Расшифровка низкочастотного измерительного сигнала выполняется в следующем порядке.

Определяют потенциал плазмы U_п в точке С U_п U(OA₁)B Определяют плавающий потенциал U_пл -U(OA_ч)В.

Определяют температуру электронов Т_е, используя известные соотношения T_e= (К) или T_e= где е заряд электрона; = 5,04 постоянная для атмосферы; m_i и m_e масса иона и масса электрона.

Определяют ток насыщения I_ео на участке ВС I_ео (А), где U(AA₁) изменение напряжения на зонде и зарядно-разрядной цепи за время t; С суммарная емкость зарядно-разрядной цепи.

Определяют плотность электронного тока насыщения j_eo(A/см 2 ) j_eo (A/см 2 ), где S рабочая площадь зонда.

Определяют концентрацию электронов N_e см -3 ; N_e 4,0310 13 (см -3 ).

Таким образом, применение импульсного напряжения смещения позволило расширить информативность измерений по параметрам U_п, U_пл, Т_е, N_е. Кроме того, открылась возможность взаимного контроля работы радиозонда и электрического зонда по результатам измерений электронной концентрации. В результате эксперимента получены данные по следующим параметрам: N_{e эфф} T_e U_п U_пл и P которые убедительно характеризуют свойства исследуемой плазмы. В качестве примера осуществления предлагаемого способа можно указать на измерение параметров плазмы в электро-газодинамических установках и плазмы ионосферы Земли.

Изобретение позволяет повысить чувствительность по активной составляющей импеданса, расширить диапазон измерений по верхнему и нижнему пределам измерений, повысить точность измерений, расширить информативность и получить совокупность данных, характеризующих свойства исследуемой плазмы. Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом и другими известными решениями того же направления показывает, что предлагаемые способ диагностики плазмы и устройство для его осуществления отличаются от известных высокой чувствительностью по активной составляющей импеданса, широким диапазоном измерений, широкой информативностью и высокой точностью измерений.

Применение предлагаемого устройства возможно не только в области диагностики плазмы, но и в других областях народного хозяйства, в частности в экологии по контролю окружающей среды, водоемов, влажности. Предлагаемое устройство может быть установлено на воздухоплавательных аппаратах, в том числе на космических аппаратах для измерения параметров атмосфер Земли и других планет.

1. Способ диагностики плазмы резонансно-импедансным зондом, соединенным с резонансным чувствительным элементом и погруженным в исследуемую плазму, на который одновременно подают зондирующее синусоидальное частотно-модулированное напряжение высокой частоты и линейно изменяющееся напряжение смещения положительной полярности низкой частоты, измерительный сигнал с выхода резонансного чувствительного элемента усиливают и детектируют с помощью амплитудного детектора, при этом измерительную информацию в виде активной и реактивной составляющих входного импеданса зонда получают по огибающей амплитудно-модулированного сигнала на участках с минимальным уровнем сигнала, отличающийся тем, что напряжение смещения подают в виде прямоугольных импульсов с амплитудой, превышающей от трех до четырех раз потенциал плазмы в призондовой области, при этом получают дополнительную информацию о параметрах плазмы по сигналу, формируемому напряжением смещения на зонде.

2. Устройство для диагностики плазмы, содержащее электрический зонд, соединенный с резонансным чувствительным элементом, генератор зондирующего синусоидального напряжения высокой частоты и генератор напряжения смещения низкой частоты, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к резонансному чувствительному элементу, а выход соединен с амплитудным детектором измерительного сигнала, отличающееся тем, что резонансный чувствительный элемент выполнен по схеме эквивалента последовательного колебательного контура с вторичной обмоткой индуктивности, выполненной с возможностью изменения индуктивности и соединенной через электронный автоматический переключатель диапазонов измерения с пиковым детектором сигнала, при этом одна ветвь колебательного контура образована в виде индуктивно-емкостного делителя, другая ветвь емкостная, причем генератор напряжения смещения соединен с электронным ключом, соединенным с зарядно-разрядной цепью, состоящей из последовательно соединенных емкости и резистора, включенного в общую точку измерительной схемы, емкость зарядно-разрядной цепи непосредственно соединена со средней точкой вторичной обмотки индуктивности и через разделительную емкость с истоковым повторителем, выход которого подключен к блоку регистрации низкочастотного сигнала, причем генератор зондирующего синусоидального напряжения высокой частоты подключен через проходную емкость к индуктивно-емкостному делителю колебательного контура, при этом вход усилителя высокой частоты подключен к выходу истокового повторителя, вход которого соединен с выходом резонансного чувствительного элемента, а выход усилителя подключен к амплитудному детектору, выходы амплитудного детектора подсоединены к пиковому детектору и синхронно-пиковому детектору, соединенному с генератором модулирующего напряжения низкой частоты, и регистратору амплитудно-модулированного сигнала, причем пиковый и синхронно-пиковый детекторы подключены к регистраторам амплитудно-модулированного сигнала.

Разработка и исследование спектрально-томографической системы анализа параметров водородной плазмы в плазменных двигателях Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Аннотация научной статьи по медицинским технологиям, автор научной работы — Филонин О. В., Щелоков Е. А.

В статье рассмотрены разработанные авторами методы и алгоритмы малоракурсной томографической диагностики параметров плазменных двигателей . Приведено описание малоракурсного оптического томографа, разработанного для проведения таких исследований. Описан метод решения задач прямой 3D-реконструкции в рамках малоракурсной оптической томографии.

Похожие темы научных работ по медицинским технологиям , автор научной работы — Филонин О. В., Щелоков Е. А.

WORKING OUT AND RESEARCH OF SPECTRAL-TOMOGRAPHIC SYSTEM FOR DIAGNOSIS PARAMETERS OF A HYDROGEN PLASMA OF PLASMA ENGINES

In the article the authors developed methods and algorithms for tomographic diagnosis of few parameters of plasma thrusters. The description of few optical scanner designed for such research. Describes a method for solving the direct 3D-reconstruction within a few-optical tomography.

Текст научной работы на тему «Разработка и исследование спектрально-томографической системы анализа параметров водородной плазмы в плазменных двигателях»

1. Колебания совершаются на основной частоте возбуждения ap и являются гармоническими (q0 = 50).

2. Далее, увеличивая амплитуду нагрузки до q0 = 100, наблюдаем в спектре мощности возникновение линейно независимой частоты колебаний а1. Система переходит в состояние двухчастотных колебаний на частотах а1 = 1,8592 и a>p = 5

При увеличении нагрузки до q0 = 500 , происходит образование линейно-зависимой от а1

4. При нагрузке q0 = 5000 мы видим образование линейно-зависимой частоты b1 = 4,4117 . Причем a>p — b 1 = а2 — а1 . Фазовый портрет становится предельным циклом.

5. Дальнейшее движение по амплитуде нагрузки приводит к образованию новых линейно-зависимых частот колебаний

а3 = — а1 = 0,6197, а4 = — а1 = 2,4789, а частоты b2 = 3,7481 и b1 = 4,4117 зависят от ap так же, как и а2и а3от а1.

Сигнал и фазовый портрет становятся хаотическими.

6. Затем при увеличении нагрузки до q0 = 15000 возникает новая комбинация линейной зависимости:

с1 = а3 — а5 = b2 — b3 = 0,196 .

7. Таким образом, серия возникновения зависимых частот колебаний приводит систему в состояние хаоса на частоте возбуждения ( q0 = 22000 ).

Следовательно, переход в хаос осуществляется по сценарию Рюэля-Такенса-Ньюхауза, т.е. появляется новая линейно независимая частота и переход к хаосу происходит через серию линейных комбинаций линейно-зависимых частот.

1. Вольмир А.С. Нелинейная динамика пластинок и оболочек / А.С. Вольмир.- М.: Наука, 1972.- 492 с.

2. А. В. Крысько, М. В. Жигалов Математические модели и методы исследования сложных колебаний неклассических распределенных механических систем; Сарат. гос. техн. ун-т (Саратов). — Саратов : СГТУ, 2008. — 230 с.

3. Григолюк Э.И. Неклассические теории колебаний стержней, пластин и оболочек / Э.И. Григолюк, И.Т. Селезов // Механика твердых деформируемых тел. Т. 5. М.: ВИНИТИ, 1973.- 272 с.

Филонин О.В.1, Щелоков Е.А.2

‘Доктор технических наук, профессор, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва, Россия; 2Студент, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва, Россия РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ТОМОГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ

ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ В ПЛАЗМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

В статье рассмотрены разработанные авторами методы и алгоритмы малоракурсной томографической диагностики параметров плазменных двигателей. Приведено описание малоракурсного оптического томографа, разработанного для проведения таких исследований. Описан метод решения задач прямой SD-реконструкции в рамках малоракурсной оптической томографии.

Ключевые слова: Плазменный двигатель, диагностика плазмы, спектральный анализ.

Phylonin O.V.1, Schelokov E.A.2

‘Doktor technical sciences, professor, Samara State Aerospace University named after academic S.P. Korolev, Russia;

2Student, Samara State Aerospace University, named after Korolev S.P., Russia WORKING OUT AND RESEARCH OF SPECTRAL-TOMOGRAPHIC SYSTEM FOR DIAGNOSIS PARAMETERS OF A

HYDROGEN PLASMA OF PLASMA ENGINES

In the article the authors developed methods and algorithms for tomographic diagnosis offew parameters of plasma thrusters. The description of few optical scanner designed for such research. Describes a method for solving the direct 3D-reconstruction within a few-optical tomography.

Keywords: Plasma engine, plasma diagnostics, spectral analysis.

Применение методов малоракурсной томографической реконструкции (МКТ) параметров плазменных объектов, в частности потоков рабочих тел плазменных двигателей, позволяет получить информацию об их пространственном распределении совершенно иного качества по сравнению с известными методами диагностики. Тем не менее, не смотря на широкие возможности МКТ в плане реконструкции вида искомых функций, в задачах диагностики параметров плазмы: главными вопросами являются адекватность получаемых функциональных распределений искомым параметрам, анализ соответствия динамики параметров процессов в плане идентичности реконструируемых данных, например, ожидаемым «мгновенным» сечениям исследуемого параметра. Это определяется, прежде всего, корректностью используемых известных расчётных соотношений применяемых для определения исследуемых параметров. Например, при исследовании низкотемпературной плазмы, используемой в плазменных двигателях, это, прежде всего, относится к расчётным соотношениям для вычисления локальных значений температур, концентраций электронных и ионных компонентов и т.д.

При проектировании и разработке новых систем диагностики в рамках автоматизированного физического эксперимента необходимо учитывать ряд важных обстоятельств:

1. Вновь разрабатываемые системы должны достаточно просто сопрягаться с существующими устройствами и системами диагностики — в данном случае это устройства для проведения спектрально-томографических исследований.

2. Целесообразно применять агрегатированно-модульный принцип построения разрабатываемой системы, что позволяет упростить процесс совершенствования отдельных узлов для расширения круга решаемых задач.

3. При разработке программного обеспечения целесообразно использовать модульный принцип формирования пакета

прикладных программ. Это значительно упрощает процедуры развития версий для различных вычислительных платформ.

Рис. 1. Структурная схема малоракурсного оптического томографа

С учетом указанных принципов разработан ряд малоракурсных оптических томографов для исследования параметров плазменных объектов, использующих как собственное излучение объекта, так и внешнее зондирующее излучение, применительно к условиям лабораторного эксперимента.

На рисунке 1 представлена структурная схема малоракурсного оптического томографа эмиссионного типа, предназначенного для изучения параметров дуговых разрядов плазменных потоков малогабаритных плазменных двигателей. Данная конструкция позволяет одновременно регистрировать до 24 двумерных проекций.

Максимальный размер исследуемого плазменного объёма можно представить как цилиндр диаметром

10 мм, и высотой до 10 мм. Конструктивно данный томограф состоит из двух оптических столов (выполненных в виде планшайб), в которых имеются направляющие пазы ориентированный относительно геометрического центра, в зоне которого располагаются исследуемый плазменный объект. В пазах устанавливаются входные объективы — 4, собирающие собственное излучение исследуемого объекта и проецирующие двумерные проекционные изображения на входные торцы оптоволоконных светопроводов (для передачи изображений).

Несмотря на то, что пакеты проекций представляют собой двумерные проекции исследуемых плазменных объектов, процедуры реконструкции предполагают послойное восстановление нескольких срезов. При таком подходе можно сделать вывод 3D конфигурации искомого распределения. Так как сечения оказываются реконструированными для различных интервалов времени, то такой способ может быть оправдан лишь для «стационарных» плазменных объектов.

Рис. 2 Оптическая схема формирования проекций в побочных фокусах

С другой стороны конструкции оптоэлектронных сканеров дают возможность одновременно регистрировать 24 проекции в заданном диапазоне длин волн, при этом каждая проекция может содержать до (256×256) реальных отсчёта. Это дает возможность достаточно точно и с относительно высоким разрешением реконструировать 2D сечения. В то же время существует достаточно широкий класс физических задач, когда необходима информация о 3D- распределениях искомых параметров за малые интервалы времени.

Для решения задач прямой 3D-реконструкции в рамках малоракурсной оптической томографии существуют системы сбора данных с регистрацией ракурсов формируемых входной относительно длиннофокусной линзой в главном и побочных фокусах. Оптическая система такого рода представлена на рисунке 2.

Излучение исследуемого объекта в главном ракурсе попадает на входную линзу — 1, в задней фокальной плоскости, в которой установлена диафрагма — 2, имеющая отверстия в зонах главного и ряда побочных фокусов, линзы — 3 формируют главную и побочные 2D — проекции и проецируют их на входные торцы светопроводов, установленных в обечайке — 4. Далее, производя выборку одномерных проекции на выходных торцах светопроводов и использую спектральное расположение потоков интенсивности, можно сформировать массивы исходных проекционных данных для прямой 3D-реконструкции.

Рассмотренный способ получения реальных 2D проекционных данных значительно упрощает процедуры вычисления полного набора проекций для задач 3D реконструкции. Эти процедуры удобно выполнять в пространстве Фурье, где предварительно, в соответствие с теоремой о центральном сечении строятся одномерные (двумерные) образы Фурье. Вычисление недостающих проекционных данных производится с помощью методов интерполяции и экстраполяции по кольцевым (сферическим) гармоникам. Для упрощения процедур доопределения проекционных данных авторами разработан метод, позволяющий проводить только одномерные процедуры вычисления, как в плане определения недостающих отсчетов по кольцевым гармоникам, так и в смысле доопределения проекционных данных в требуемых сечениях.

Математическое моделирование описанных способов получения исходных двумерных данных и процедур реконструкции, искомых 3D функциональных распределений для задач диагностики плазменных двигателей — распределение интенсивности излучения по объему факела, локальные значения температур, концентраций и т.д. Погрешность рассмотренных методов реконструкции при форматах 256x256x256 вокселей не превышает (8И0)%.

1. Финкельберг И., Меккер А. Электрические дуги и термическая плазма. М.: ИИЛ, 1981, — с.345-367.

2. Филонин О.В. Малоракурсные оптические томографы для исследования плазменных объектов. Инженерная физика, №5, 2006, — с. 4-14.

3. Филонин О.В. Общий курс компьютерной томографии, Самара, СНЦ РАН, 2012, с.407.

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ / CHEMISTRY Ширяева Р.Н.1, Асадуллина А.С.2

‘Кандидат химических наук, доцент;2 студент, Башкирский государственный университет ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АСФАЛЬТЕНОВ СПЕКТРАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ

Методом ИК-спектроскопии изучены структурные фрагменты асфальтенов, выделенных из нефтей Герасимовского, Аскаровского и Западно-Салымского месторождений. Лазерным дифрактометрическим методом определены размеры частиц асфальтенов. Установлено, что асфальтены Аскаровской нефти являются более высококонденсированными.

Ключевые слова: нефть, асфальтены, ИК-спектроскопия, дисперсионный анализ.

Shiryaeva RN1, Asadullina AS2 ‘Associate professor, PhD; 2student, Bashkirsky state University INVESTIGATION OF THE STRUCTURE OF ASPHALTENES SPECTRAL METODS

IR-spectroscopy studied structural fragments of asphaltenes isolated from petroleum Gerasimovsky, Askarovsky and West Salym fields. Laser diffractometry method defined particle sizes of asphaltenes. Found that asphaltenes Askarovsky oil are more highly condensed.

Keywords: oil, asphaltenes, IR- spectroscopy, analysis of variance.

Известно, что многие физико-химические характеристики нефтей определяются свойствами высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) и, прежде всего, асфальтенов. Асфальтены играют первоочередную роль в структурировании НДС и обуславливают стабильность коллоидной структуры нефтей. К наиболее распространенным методам изучения строения САВ относится ИК-спектроскопия [1,2]. Спектры ультрафиолетового и видимого диапазонов асфальтенов мало изучены [3].

В данной работе проводилось изучение структурных характеристик асфальтенов, выделенных из нефтей Герасимовского, Аскаровского, Западно-Салымского месторождений по методике [4],методом ИК-спектроскопии. В табл.1 приведены физикохимические свойства образцов этих нефтей и содержание в них компонентов. Содержание бензольных смол в этих нефтях близкое, а асфальтенов практически одинаковое для Герасимовской и Аскаровской нефтей.

Таблица 1- Ха рактеристики исследуемых нефтей

Герасимовская Аскаровская Западно- Салымская

Плотность, кг/м3 908,8 902,8 878,7

Групповой углеводородный состав, % масс.

Парафино-нафтеновые 36,9 32,9 36,5

Легкие ароматические 17,1 14,7 21,7

Средние ароматические 8,0 9,0 8,3

Тяжелые ароматические 23,3 21,4 19,5

Смолы бензольные 4,3 4,6 4,5

Смолы спирто-бензольные 7,8 14,9 7,7

Асфальтены 2,6 2,6 1,8

ИК-спектры образцов снимали на спектрометре фирмы «Shimadzu» в виде пленок между пластинами из NaCl.

На рис.1,2 приведены ИК-спектры Аскаровской нефти и выделенных из нее асфальтенов. В спектре Аскаровской нефти наблюдаются полосы деформационных (1380 см-1) и валентных (2850 см-1) колебаний, характерных для метильной группы, и колебания при 1460, 2920, 2980 см-1 для метиленовых групп. В спектре асфальтенов отсутствует полоса поглощения при 1380 см-1 и уменьшается интенсивность полос при 2850, 2920 см-1. Появление полос поглощения при 1715 и 1750 см-1 характерно для 31

Передовые российские плазменные двигатели КМ-75 успешно прошли приёмочные испытания

Роскосмос сообщил об успешном завершении приёмочных испытаний плазменных двигателей КМ-75 — их планируется использовать в перспективных спутниках. Производителем двигателей выступает Центр Келдыша, а испытания проводились в компании «Решетнёв», причём сразу в составе штатной системы коррекции геостационарного спутника.

«Плазменные двигатели КМ-75 в своём классе мощности — первые в мире двигатели холловского типа с ускоряющим напряжением свыше 800 В. Это более, чем в 2,5 раза выше значений, достигнутых на отечественных и зарубежных аналогах, что обеспечивает экономию до 40% рабочего тела ксенона», — сообщил Роскосмос.

В госкорпорации добавили, что сейчас в Центре Келдыша идёт активное дооснащение производственно-испытательной базы, что позволит перейти к серийному производству блоков коррекции на базе КМ-75.