Человек с давних времен и по сегодняшний день находится в постоянном взаимодействии с окружающей его природой. Все сферы его жизнедеятельности напрямую или косвенно зависят от экологических факторов и общего состояния окружающей среды. Важно подчеркнуть, что не только природа влияет на жизнь человечества, но и человечество оказывает немалое воздействие на состояние природы. На сегодняшний день влияние человеческого фактора на общую экологическую ситуацию Земли настолько велико, что возникает немало опасностей, вызванных чрезмерным негативным воздействием человечества на факторы природной среды. На фоне все более обостряющихся экологических проблем одной из главных задач, которая не только теряет своей актуальности сегодня, но и выходит, пожалуй, на первый план, является задача проведения экологического мониторинга с целью улучшения сложившейся ситуации.
Области применения приборов контроля окружающей среды
Средства измерения, предназначенные для проведения диагностики состояния окружающей среды, находят все большее применение сегодня. Важнейшей областью их активного использования является, несомненно, экологический мониторинг.
Значительные темпы развития промышленности, выгодные для экономического состояния государств, нередко оказывают пагубное влияние на общее состояние природной среды. Как следствие этого, возникают проблемы, связанные с общим ухудшением качества жизни людей, что неизменно влечет за собой резкие сокращения показателей производительности трудовых ресурсов и возрастание возникающих проблем на производстве и в экономике в целом. Отметим, что решение проблем экологического характера – весьма сложный и долгий процесс, который требует значительных денежных ресурсов. В связи с вышеописанной ситуацией понятно, насколько важно проводить своевременный контроль параметров окружающей среды, мониторинг ее экологического состояния. Такие меры должны помочь предотвратить возникновение нежелательных последствий влияния производственного антропогенного фактора на состояние многочисленных экологических зон. Для достижения этой цели, например, сокращается количество выбросов промышленных предприятий.
Решение проблем природного характера важно не только потому, что это поможет улучшить состояние природы с экологической точки зрения, но и потому, что это способствует вместе с тем разрешению множества задач экономического характера, имеющихся у предприятий.
Сегодня существует широкий спектр средств измерений, используемых для проведения своевременного и качественного экологического контроля. Среди них есть устройства, которые очень активно используются для исследования газов, а также есть модели, позволяющие фиксировать самые разнообразные климатические параметры.
Нельзя не отметить, что приборы данного типа находят широкое применение, на производственных предприятиях, например, при проведении мероприятий, направленных на аттестацию рабочих мест. Это связано с тем, что работа в производственных условиях нередко предполагает взаимодействие человека с широким спектром неблагоприятных и даже опасных для организма физических факторов. Под такими факторами можно подразумевать, например, влияние всевозможных излучений, электромагнитных полей, которые обязательно образуются около электротехники, включая телефоны, компьютеры, радиоприемники, некоторые производственные машины.
С помощью устройств природного контроля можно обнаружить вредное оптическое излучение. Например, ультрафиолетовое, которое, как известно, в незначительных долях полезно, однако взаимодействие с лучами, прошедшими слой озона, предварительно подвергшийся разрушению, нежелательно. Такие лучи могут быть очень опасны, так как способны вызвать многочисленные патологии. Еще один тип излучения, которое может быть обнаружено посредством проведения контроля окружающей среды – ионизирующее. Заражение им организма может произойти вследствие употребления пищи, содержащей радионуклиды или в результате проживания в месте, где присутствуют атомы радона. В любом случае, для предотвращения возможности заражения этими опасными веществами, необходимо проводить своевременную диагностику не только рабочих мест, но и жилищных условий.
Нередко возникает необходимость в оценке акустической ситуации на местности или производстве. Шум, вызванный увеличением численности транспортных средств, высоким уровнем населения, проживающего в некоторых городах, повышенный уровень шума около аэродромов – все эти факторы могут оказывать отрицательное воздействие на психологическое и физиологическое состояние населения, а значит, также нуждаются в мониторинге и контроле. Также современные модели устройств, предназначенных для наблюдения параметров внешней среды, могут прекрасно справляться с широким спектром задач, связанных с необходимостью распознания качественного состава воздуха, газов, уровня их загрязнения, загазованности, запыленности.
Классификация приборов
Приборы, предназначенные для проведения контроля окружающей среды, позволяют наблюдать и фиксировать множество параметров: давление, освещенность, шум, температуру, влажность, скорость потоков воздуха, уровень содержания газов в воздухе и многое другое. Все измерители условно классифицируются на:
К первому виду приборов относят те, которые используются в целях проведения диагностики состояния производственных либо жилых помещений. Ко второму – множество измерителей, предназначенных для контроля широкого спектра параметров микроклимата, перечисленных выше.
Список приборов:
Анализаторы холодильных систем
Современные модели анализаторов холодильных систем представляют собой удобные приборы, отличающиеся высоким удобством и точностью проводимых измерений. Такие устройства замечательно справляются с широким спектром задач, позволяя проводить контроль таких параметров, как давление, температура, электрический ток в установках холодильных систем. Новейшие модели анализаторов оснащены множеством дополнительных функций, имеют расширенный список аналитических возможностей, что способствует легкому и удобному проведению измерительного процесса. Работая с устройством данного типа, представляется возможным сохранить результаты измерений во встроенной памяти устройства, что делает их доступными для чтения и обработки в любое удобное для оператора время.
Анемометры и термоанемометры
Анемометры, называемые также ветромерами, являются приборами метеорологического вида и активно используются для определения скорости ветра. Этот представитель приборов контроля окружающей среды имеет довольно простую конструкцию и состоит из вертушечного механизма, который закрепляется на оси, жестко связанной с механизмом измерения. В результате, при направлении ветрового потока на данную конструкцию, чашки, находящиеся на вертушке, начинают вращаться. Результат измерения рассчитывается по тому, сколько оборотов совершают чашечные элементы вокруг своей оси. Это число фиксируется устройством и делится на время, за которое данное количество вращений было совершено. Так работает самый простой вид такого устройства – ручной анемометр. Однако не менее распространены и цифровые его аналоги. Их отличительная особенность в том, что элементы, выполненные в форме чашек, соединяются с электрическим тахометром. Такая конструкция имеет очевидное преимущество, связанное с тем, что прибор сразу выдает скорость ветрового потока, не проводя предварительных вычислений. Помимо этого, используя цифровое устройство, можно следить за тем, как будет меняться скорость воздушного потока в режиме реального времени. Еще один вид анемометров – крыльчатые. Такие приборы используются для фиксирования скорости потока воздуха, характеризующегося своей направленностью. Отличительной особенностью конструкции является наличие крыльчатки, которая защищена кольцом, выполненным из металла. Движение оси устройства передается на зубчатый механизм, который приводит в движение стрелки измерителя. Крыльчатые анемометры используются в трубах, вентиляционных каналах как жилых, так и производственных помещений.
По принципу работы все анемометры можно условно разделить на:
Принцип работы самого простого, чашечного, типа анемометра был рассмотрен уже выше.
Тепловой анемометр отличается тем, что основной деталью его конструкции является тонкая нить, выполненная из вольфрама или нихрома, которая должна быть нагрета до температуры, выше температуры воздуха окружающей среды. Как следствие этого, при обдувании ее потоком воздуха, она охлаждается, сопротивление материала, из которого она выполнена, также меняется. Так как величина сопротивления находится в зависимости от температуры и плотности потока воздуха, то по изменению этого параметра можно судить о скорости ветра. Недостатком конструкции является ее выраженная хрупкость.
Ультразвуковые модели основаны на измерении скорости звука, которая определяется направлением ветра. Анемометры данного вида делят на двухмерные, трехмерные и термоанемометры. Первые отличаются тем, что с их помощью можно определить не только величину скорости, но и направление потока ветра. Вторые – определяют времена прохода импульсов и затем по ним осуществляют пересчет компонент, отвечающих за направление ветра. Отличительной особенностью термоанемометров является их возможность кроме компонент направления фиксировать еще и температуру воздушных потоков.
Газоанализаторы
Газоанализаторы используются для проведения анализа составов газов и их смесей. Интересно, что работая с прибором контроля окружающей среды данного вида, у пользователя есть возможность выявления не только качественной характеристики газовой смеси, но и количественной.
Все газоанализаторы условно разделяют на ручные и автоматические устройства. Наиболее яркие и востребованные представители первого вида газоанализаторов – абсорбционные. Принцип их работы основан на поглощении имеющимися реагентами отдельных компонент газовой смеси. Автоматические модели проводят непрерывные измерения конкретной физической или химической характеристики газовой смеси. Все газоанализаторы можно разделить по:
В зависимости от функциональных возможностей прибора, все газоанализаторы делятся на индикаторы, сигнализаторы, течеискатели и т.д. В зависимости от конструкции модели, различают стационарные и более удобные портативные устройства. Также известно, что некоторые модели могут измерять только одну компоненту, в то время как другие две. Возможности устройств также значительно зависят от количества встроенных каналов, предназначенных для измерения. Их может быть от одного до нескольких. Также все устройства делятся по назначению. Некоторые модели предназначены преимущественно для проведения экологического контроля, другие - для безопасности работ, третьи - для наблюдения за технологическими процессами. Газоанализаторы нашли очень широкое распространение главным образом в области охраны окружающей среды, а также на опасном производстве. Такие устройства используют для обнаружения утечек в оборудовании холодильного типа, в медицине.
Гигрометры и термогигрометры
Гигрометрами называют измерительные устройства, относящиеся к приборам контроля окружающей среды, предназначенные для измерения влажности воздуха. В зависимости от принципа, на котором основано действие измерителя, все гигрометры делят на:
К первому типу устройств относятся приборы, основу которых составляют так называемые U-трубки. Перед тем, как приступить непосредственно к самому измерительному процессу, они наполняются специальным материалом гироскопической природы. Достоинством данного типа материала является его способность впитывать или поглощать влагу. Через полученную таким образом систему с помощью насоса пропускают некоторое количество воздуха, после чего фиксируют разницу в массе системы до и после этого пропуска. Зная величины этих масс, а также общий объем того воздушного потока, который был пропущен, находят искомую величину влажности.
Принцип работы волосного типа устройства также не сложен и заключается в изменении длины обезжиренного волоса при колебании показания влажности. Волос натягивается на специальную рамку, при изменении параметра длины чувствительного элемента измерительная стрелка отклоняется. Минусом можно считать тот факт, что представленным способом нельзя зафиксировать влажность до 30 %.
У пленочного устройства в качестве чувствительного элемента выступает пленка органической природы, которая имеет способность изменять свои параметры при изменении влажности окружающей среды. При увеличении показателя влажности она растягивается, при уменьшении – сжимается.
Термогигрометр совмещает в себе функции гигрометра и термометра, позволяя определять не только влажность воздуха, но и его температуру, осуществляя тем самым двухпараметрический контроль.
Люксметры
Люксметры также относятся к приборам контроля окружающей среды и позволяют измерять освещенность. Самый обычный люксметр представляет собой несложный в своем устройстве прибор, главным элементом которого является фотоэлемент, выполненный из селена. Он способен трансформировать энергию света в ток. Результат контроля представляется в специальных единицах измерения - люксах. Люксметры наиболее высокого класса имеют специальные светофильтры, которые приближают чувствительность фотоэлемента к чувствительности человеческого глаза. Такие приборы помимо многих очевидных преимуществ, характеризуются также высокой точностью проводимых измерений. Контроль освещенности рабочих мест должен проводиться в полном соответствии с МУ 2.2.4.706-98, СанПиН 2.2.4.548-96.
Манометры
Манометр – измерительный прибор, используемый для определения давления в жидкости или газе. В основе работы это прибора контроля среды лежит принцип уравновешения фиксируемой величины давления силой деформации встроенной в прибор упругой пружины. В роли пружины также может выступать и более чувствительный элемент – мембрана, состоящая из двух пластин. Существует множество разновидностей манометров: общетехнические, специальные, эталонные, железнодорожные, судовые, самопишущие и прочие.
Шумомеры
Шумомер представляет собой прибор контроля окружающей среды, который позволяет фиксировать уровень звука. Здесь важно подчеркнуть, что под звуком нельзя понимать громкость, так как это разные понятия и на фоне этого, не всякий прибор, который измеряет громкость, является шумомером. В общем случае в состав шумомера входят микрофон, усиливающий элемент, фильтры, предназначенные для корректировки, а также детектор, и индикатор. Данный вид измерителя звука можно представить себе в виде микрофона. К нему подключается вольтметр, шкала которого не в вольтах, а в децибелах. Интересующий параметр определяется по приросту давления звука на соответствующую звуковую мембрану микрофона. Измерения уровня звука должны проводиться в строгом соответствии с СН 1102-73, СН 2.2.4/2.1.8.562-96, ГОСТ Р 53188.1-2008.