автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.15, диссертация на тему:Разработка и исследование системы метрологического обеспечения газоаналитических приборов

На правах рукописи

КОНОПЕЛЬКО Леонид Алексеевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Специальности 05.11.15. «Метрология и метрологическое обеспечение»

05.11.13.«Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Государственном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПОПОВ А.А

доктор технических наук, профессор СЛАЕВ В.А.

доктор технических наук, профессор КОНДРАШКОВА Г.А.

Ведущая организация • НИИ "Атмосфера! Министерство охраны

окружающей среды и природных ресурсов РФ

Защита диссертации состоится 1997 года в ^ часов на

заседании диссертационного совета Д 041.03.01 в зале заседаний ВНИИМ им. Д.И.Менделеева по адресу:

198005, С.-Петербург, Московский пр., 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИМ им .Д.И .Менделеева.

Автореферат разослан oV-T>S^£^^|l997

Ученый секретарь диссертационного совета^, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Г.П.Телитченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Уже к началу 80-х голов отечественный парк газоаналитических приборов насчитывал более 1 миллиона приборов, используемых для решения важных задач практически во всех отраслях промышленности. Необходимость обеспечения единства, точности и достоверности измерений, выполняемых этими приборами, обусловила создание и утверждение в 1988 году Государственного первичного эталона единицы молярной доли компонентов (02, Н2, N2, СО, С02, СН4, S02, NO, N02) в газовых средах (ГЭТ 154-88). Основой эталона послужили комплексы исходной образцовой аппаратуры, созданные в НПО «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» в период 1975-1985 годов. С вводом в действие ГЭТ 154-88 завершился 1-й этап создания системы метрологического обеспечения газоаналитических измерений. Решения, методы и принципы создания эталонного комплекса и системы передачи размеров единиц содержания компонентов в газовых средах в рамках этого эталона складывались с ориентиром на парк газоаналитических приборов, сформировавшийся в 70-е годы и в начале 80-х годов, с учетом задачи метрологического обеспечения измерений основных промышленно важных газов. Этот этап в развитии газоаналитических измерений во многом связан с усилиями таких ученых и специалистов как Феста A.A., Павленко В.А., Коллеров Д.К., Рылов В.А., Розинов Г.Л., Кораб-лев И.В., Попов A.A., Олейник Б.Н., Тарбеев Ю.В.,Горелик Д.О., Горина М.Ю., Бобылев A.B., Нежиховский Г.Р., Козлов М.Г., Немец В.М., Александров Ю.И., Заец Е.А., Егоров В.А., Факутдинова Ш.Р и др.

Начиная с 80-х и особенно с начала 90-х годов, парк газоаналитических приборов претерпевает значительные изменения по своему структурному и количественному составу. Объясняется это выходом на первый план проблемы безопасности 'жизнедеятельности общества. Газоаналитические измерения становятся социально-значимой системой измерений. Поэтому требования введенного в действие комплекса постановлений и законов РФ «Об обеспечении единства измерений», «Об охране окружающей среды», «О санитарно-гигиеническом благополучии населения», «О защите прав потребителей», «О декларации безопасности предприятий», «О стандартизации», «О сертификации продукции и услуг» остро поставили задачу повышения надежности и достоверности газоаналитической информации - важнейшего фактора в принятии управленческих решений, вынесения штрафов и уголовных приговоров за экономический и эколо-

гический ущербы, в отчете перед международными организациями о соблюдении Российской Федерацией подписанных ею международных соглашений.

Действующая до этого времени система метрологического обеспечения во главе с ГЭТ 154-88 уже не удовлетворяла возросшим требованиям современного парка газоаналитических приборов по уровню точности, номенклатуре газоана-лктических задач, обеспечению средствами поверки новых типов газоанализаторов.

В связи с этим проблема развития системы метрологического обеспечения, отвечающая современным требованиям по точности и достоверности газоаналитического контроля с учетом тенденций развития парка газоаналитиче-скнх приборов до 2005 года, является жизненно важной для страны.

При создании и развитии системы метрологического обеспечения газоаналитических приборов главным является преодоление противоречий между необходимостью обеспечения высокой надежности и достоверности газоаналитического контроля каждого узаконенного прибора в любой точке страны, с одной стороны, и большими затратами на создание и функционирование системы метрологического обеспечения при использовании классического принципа централизованного воспроизведения единиц молярной доли и массовой концентрации нескольких десятков высокотоксичных, агрессивных, взрыво- и пожароопасных газовых компонентов в диапазоне от субмикроконцентраций до 100 %, с другой стороны.

Разрешить это противоречие можно было только на основе проведения комплекса теоретических и экспериментальных работ по оптимизации методов и средств воспроизведения единиц содержания компонентов и передачи их размеров, методов и средств поверки эталонных газоаналитических установок* и рабочих приборов.

Цель и основные задачи работы. Диссертация посвящена разработке теоретических, методических и научно-технических основ современной системы метрологического обеспечения газоаналитических приборов, сочетающей высокую степень надежности и достоверности газоаналитического контроля с рациональными затратами на функционирование системы на основе применения высокоэффективных методов и средств воспроизведения единиц содержания компонентов в газовых средах и передачи их размеров от исходных эталонов к рабочим средствам измерений.

Задачами, решаемыми в диссертации, явились разработка, теоретическое и экспериментальное исследование: 1) методов воспроизведения единиц и передачи их размеров для приоритетных газоаналитических задач (экологический, санитарный контроль, обеспечение взрыво- и пожаробезопасности) с целью повышения точности в 1,5-2 раза и расширения функциональных возможностей Государственного эталона ГЭТ 154-88 в части увеличения номенклатуры определяемых компонентов до 25 - 30, расширения диапазонов измерений на I - 2 порядка, увеличения числа типов эталонов сравнения в 1,5-2 раза; 2) принципов построения эталонных .многофункциональных установок 2-го поколения для аттестации эталонов сравнения (газовых смесей в баллонах под давлением и источников микропотоков газов и паров); 3) методов контроля и поддержания метрологической исправности эталонных газоаналитических установок и рабочих газоаналитических приборов в процессе эксплуатации с использованием минимальной номенклатуры и объемов эталонных и поверочных газовых смесей.

Поставленные в диссертации задачи решались путем аналитических исследований с использованием математической статистики, структурного анали-• за измерительных схем, расчетов и математического моделирования на ЭВМ, лабораторных экспериментальных исследований и испытаний в условиях эксплуатации.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Принципы построения оптимальной системы воспроизведения единиц содержания компонентов в газовых средах и передачи их размеров от эталонов к рабочим средствам измерений.

2. Результаты разработки и исследований перспективных методов воспроизведения единиц содержания компонентов в газовых средах и передачи их размеров на основе динамического, объемного и оптического масштабного преобразования, применения расходуемых равноточных мер, использования эталонных газоаналитических установок в режиме компараторов.

3. Результаты разработки и исследовании эффективных методов и средств поддержания метрологической исправности эталонных и рабочих газо-аналигических приборов в процессе эксплуатации на основе применения для их контроля поэлементных методов и методов физических эквивалентов.

4. Методы повышения функциональных возможностей эталонных газоаналитических установок, обеспечивающие универсальность (измерение содер-

жания различных компонентов), расширение динамического диапазона, автоматизацию процесса аттестации эталонных мер.

5. Результаты международных сличений, проведенных с целью установления эквивалентности национальных эталонов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. На основе исследования возможных вариантов метрологического обеспечения всей совокупности газоаналитических задач разработан алгоритм выбора рационального варианта для конкретных типов газоаналитических задач. _

2. Разработана методология сличения эталонных мер (газовых смесей и источников микропотоков газов и паров) с использованием расходуемых промежуточных мер, динамических масштабных преобразователей, методов объемного и оптического масштабного преобразования.

3. Разработаны и исследованы математические модели суммарной погрешности эталонных газоаналитических установок и рабочих газоаналитических приборов, учитывающие инструментальные составляющие погрешности измерений, погрешность градуировки, погрешности контроля и коррекции на основе применения поэлементного метода и метода физических эквивалентов и погрешность от неэквивалентности имитаторов входных воздействий измерительного сигнала.

4. Разработаны принципы создания многофункциональных эталонных газоаналитических установок 2-го поколения для ГЭТ 154-88, обеспечивающие аттестацию эталонных мер в автоматизированном режиме с компенсацией динамических погрешностей, увеличение динамического диапазона до 4-х порядков, измерение содержания нескольких компонентов на одной установке, обеспечение высокой стабильности в течение длительного периода времени с минимальным объемом обслуживания.

5. Разработан и реализован нетрадиционный подход к построению Государственной поверочной схемы для газоаналитических средств измерений, сочетающий гибкость децентрализованной системы и надежность централизованной системы за счет последовательного расширения номенклатуры газовых компонентов и участков шкалы измерений по ступеням поверочной схемы.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработанные методы и средства передачи размеров единиц содержания компонентов в газовых средах значительно расширили функциональные

возможности Государственного первичного эталона ГЭТ 154-88 в части номенклатуры приоритетных газоаналитических задач в 3 раза, диапазона измерений на 2 порядка, повышения точности для 9 определяемых компонентов в 2,5 -3 раза, увеличения числа типов эталонов сравнения с 62 до 114 типов для газовых смесей в баллонах под давлением и с 4 до 33 типов для источников микропотоков.

2. В результате внедрения Государственной поверочной схемы, унифицированных комплексов эталонной аппаратуры для аттестации ГСО-ПГС, выпуска для градуировки и поверки этой аппаратуры необходимого количества новых типов эталонов сравнения (с помощью эталонных установок 2-го поколения) обеспечено эффективное функционирование Федеральной системы серийного выпуска рабочих эталонов (ГСО-ПГС 0-го, 1-го, 2-го разрядов в баллонах под давлением и источников микропотоков, всего 667 типов) на 12-ти предприятиях РФ.

3. Обеспечено создание высокоэффективных эталонных и рабочих газоаналитических приборов с встроенными поэлементно-эквивалентными блоками контроля, позволяющими осуществлять экспрессный и бездемонтажный кон-. троль без применения поверочных смесей, содержащих высокотоксичные, агрессивные и нестабильные компоненты.

4. Введение в состав ГЭТ-154-88 эталонных установок 2-го поколения и разработанных методов сличения эталонных мер позволили впервые обеспечить участие РФ в 1995-1997 годах в международных сличениях, проводимых под эгидой Консультативного комитета по количеству вещества Международного Бюро Мер и Весов, с целью установления эквивалентности национальных эталонов ведущих стран мира.

5. Разработанные теоретические и методические основы системы обеспечения единства газоаналитических измерений позволили создать учебные про-, граммы и пособия по курсу «Метрологическое обеспечение экологического и санитарного контроля воздушной среды» для двух выпускающих кафедр «Методы, приборы и системы экологического мониторинга» (Санкт-Петербургский технический институт точной механики и оптики и Санкт-Петербургский государственный технический университет), созданных на базе лаборатории государственных эталонов в области экоаналитических измерений ГП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева», руководимой автором диссертация.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на 37 международных, всероссийских и региональных конференциях и семинарах, в том числе, на конференциях «Методы и средства контроля промышленных выбросов и загрязнения атмосферы и их ¡применение» (Ленинград, 1973), «Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение» (Москва, 1986), «Современные методы и средства автоматического контроля атмосферного воздуха и перспективы их развития» (Киев, 1987); международных симпозиумах «Метрологические аспекты загрязнения атмосферы (Ленинград, 1977), «Качественный и количественный контроль химических, нефтехимических продуктов и масел» (С.-Петербург, 1995); «Хроматография и спектроскопия в анализе окружающей среды и токсикологии» (С.-Петербург, 1996); международных конференциях «IMEK.O» (Москва, 1991), «Экология и развитие Северо-Запада Российской Федерации» (С.-Петербург, 1995); «Международные и национальные аспекты экологического мониторинга», (С-Петербург, 1997), «Метрология-97» {Минск, 1997); международных конгрессах «Новые измерения - вызовы и предвидения» ( 1МЕКО/Тампере, Финляндия, 1997), «Аналитическая химия» (Москва, 1997)-. '

Публикации. По теме диссертации опубликовано лично и в соавторстве 205 печатных работ, в том числе 3 монографии, 1 учебник для ВУЗов (принят к печати), 54 статьи, 34 авторских свидетельства на изобретение, 80 докладов и тезисов конференций и семинаров, нормативные документы (ГОСТы, МУ Госстандарта, МИ Института, Методики выполнения измерений и инструкции по поверке).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы б 16 страниц, в том числе 258 страниц основного текста, 101 рисунок, 28 таблиц, 242 страниц приложений. Список литературы включает 354 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы задачи и научная новизна исследований, приведена общая характеристика работы, данные об ее апробации и результаты внедрения.

Первая глава посвящена обоснованию путей развития системы обеспечения единства газоаналитических измерений. Резкое увеличение значимости в последнее десятилетие эколого-аналитического, санитарно-эпидемиологического

контроля, а также контроля пожароопасных и взрывоопасных газов и паров в воздушной среде (атмосфера, промышленные н транспортные выбросы, воздух рабочей зоны) привели к существенному изменению структуры современного парка газоаналитических приборов и к значительному увеличению доли прямых измерений за счет применения в больших масштабах полуавтоматических и автоматических приборов для экспрессного и непрерывного контроля.

В главе рассмотрены различные варианты метрологического обеспечения всей совокупности газоаналитических задач (измеряемый компонент - >', интервал значений содержания компонента по шкале измерений - у и состав контролируемой газовой среды), которые в зависимости от степени приори-

_ г

тетности можно условно разбить на четыре типа (Л, Б, В, Г). На основе исследования различных вариантов получен алгоритм, показывающий, каким образом при изменении потребностей общества происходит переход от одного варианта (полностью децентрализованного) к другому, а, в конечном счете, к варианту с использованием централизованной системы воспроизведения единицы содержания компонентов и передачи ее размера от эталона к рабочим средствам измерений (Рис. 1). Исследования нового приоритетного перечня газоаналитических задач (задачи типа А), для которых осуществляется централизованное воспроизведение единиц, показали значительные несоответствия номенклатуры задач типа А, решаемых на уровне ГЭТ 154-88 (в 80-х годах), потребностям современного парка газоаналитических приборов, газоаналитических постов, станций и систем, используемых для экспрессного и непрерывного контроля воздушной среды и выбросов. Анализ выбросов транспортных средств и промышленных предприятий (около 18000) по 14 основным промышленным отраслям РФ показал необходимость включения в приоритетный перечень новых неорганических компонентов (к уже имеющимся оксиду углерода, оксидам азота и оксиду серы) таких, как аммиак, фтористый водород, хлористый водород, сероводород, сероуглерод) и токсичных органических компонентов (фенола, формальдегида, ацетона, метанола, толуола, бензола, о-ксилола, м-ксилола, п-ксплола, стирола, этилацетата, гексана, хлороформа, дихлорэтана,). Эти токсичные компоненты имеют повсеместное распространение на территории России, и по ним имеются значительные превышения. ПДК в атмосфере. Во многих городах они контролируются большим, постоянно увеличивающимся парком

I Варианты мспро.чотчсскою обеспечении ятя рлмнчиич тиной гачоаиалитичсскн'х (тины А. 5. fí. Г) [

П01М0Ж11ОСП.

о&есиечения moi

i РЭ с

«цилы со;!орЖ;)имя >

газоаналитических приборов, постов, станций и систем, работающих в режиме прямых измерений. Расчеты численности парка приборов к 2005 году показывают, что при сохранении тенденции его роста, имеющей место за последние 3 года, он будет насчитывать до 2 млн. экземпляров полуавтоматических и автомагических приборов для экспрессного и непрерывного контроля экологической, санитарной, пожаро- и взрыво- безопасности. Таким образом, необходимо совершенствование системы обеспечения единства газоаналитических измерений с целью перевода ее на новый уровень, соответствующий повышенным требованиям к качеству и достоверности во всех важных областях газоаналитического контроля (рис.2). В главе показано, что создание второго этапа системы обеспечения единства газоаналитических измерений при приемлемом уровне экономических затрат возможно только при разработке и применении методов интенсификации процессов воспроизведения единиц и передачи их размеров от эталонов рабочим средствам измерений. Интенсификация этих процессов возможна на основе разработки и применения: универсальных эталонных методов и многофункциональных эталонных установок для воспроизведения единиц содержания компонентов в газовых средах и передачи их размеров; методов масштабного преобразования для воспроизведения единиц содержания компонентов во всех областях шкалы измерений; компарирования, как основного метода

Рис.2. Основные области газоаналитических измерений

передачи размера единиц содержания компонентов от первичных эталонов к эталонам сравнения и далее к рабочим эталонам и рабочим средствам измерений; поэлементных методов и методов физических эквивалентов для контроля и поддержания метрологической исправности эталонных установок и рабочих средств измерений в процессе эксплуатации.

Во второй главе изложены результаты исследования методов передачи размеров единиц содержания газовых компонентов в газовых средах на основе сличения эталонных мер с применением промежуточных расходуемых равноточных мер (реперных газовых смесей в баллонах - РГС) и методов масштабного преобразования. В газоаналитических измерениях в качестве эталонных мер применяются газовые смеси (ГС) в баллонах под давлением и источники микропотоков (ИМ) газов и паров, используемые совместно с термодиффузионными генераторами. Эти эталонные меры могут иметь статус первичных эталонных мер (ПЭГС и ПЭИМ), эталонов сравнения (ЭСГС и ЭСИМ) и рабочих эталонов 0-го, 1-го, 2-го разрядов (принятое сокращение для газовых смесей в баллонах -ГСО-ПГС 0-го, 1-го, 2-го разрядов).

Для оценки погрешности передачи размера единицы от эталонов к РСИ путем сличения мер с помощью компаратора разработана и исследована математическая модель погрешности сличения и передачи, учитывающая: случайную погрешность газоаналитического прибора (ГП) ел (характеризуемую СКО ); отклонение реальной градуировочной характеристики прибора ИГ(С,0 = Шо(0 + К0Е2(1)С от номинальной Ш(С) = К0В,(С) (систематическая погрешность прибора в момент времени I), обусловленное погрешностью градуировки и нестабильностью ГП; нелинейность градуировочной характеристики вНШ1(1)\систематическую погрешность меры тэ. Влияние аддитивной (г) и мультипликативной Оу (0 погрешностей ГП, работающего в режиме компаратора, на погрешность сличения эталонной и аттестуемой меры определяется длительностью цикла измерения Т = пт(т - длительность одного измерения, п - число измерений), средними значениями и СКО скоростей дрейфа этих погрешностей. Составляющая погрешности сличений, обусловленная нелинейностью шкалы ГП &НЕЛ, определяется средним квадратическим отклонением действительных значений сличаемых мер от их номинального значения.

Рассмотрена методология групповых сличений эталонных мер различного номинального значения, осуществляемых с целью согласования или контроля размера единицы, воспроизводимой различными национальными или ведомственными метрологическими центрами. Разработаны методики планирования измерений при сличениях, обработки экспериментальных данных и аттестации эталонных газовых смесей.

Разработана и исследована принципиально новая схема- передачи размера единицы содержания компонента газовой смеси с помощью промежуточных равноточных расходуемых мер - реперных газовых смесей в баллонах (РГС), позволяющая существенно улучшить метрологические характеристики и повысить экономическую эффективность системы передачи размера единицы от эталона к РСИ. Повышение эффективности системы передачи происходит за счет уменьшения количества первичных эталонных мер, эталонов сравнения, рабочих эталонов 0-го, 1-го, 2-го разряда при использовании их для аттестации и выпуска нижестоящих по точности газовых смесей в баллонах под давлением, так как при их аттестации используется комплект РГС, первая из которых предварительно аттестована по вышестоящей по точности эталонной мере, а последующие, вновь изготавливаемые РГС агтестовываются по предыдущей РГС. На основе найденных рекуррентных соотношений характеристик погрешности для цепочки РГС получена математическая модель погрешности ;'-ой РГС и построены графики для определения максимального числа РГС в зависимости от погрешности компаратора, вышестоящей по точности эталонной меры, погрешности аттестуемой меры.

Воспроизведение я передача размера единицы в диапазоне микросодержаний компонентов от 100 рргп до 0,1 ррт с требуемой точностью возможны только при примененин динамических масштабных преобразователей (ДМП). Содержание измеряемого компонента в аттестуемой газовой смеси Сп будет определяться содержанием одноименного компонента Свх в исходной газовой смеси и коэффициентом масштабного преобразования KPA1S, т.е. коэффициентом разбавления исходной газовой смеси чистым газом-разбавителем (например, азотом). Аттестация ЭС и РЭ с помощью ПЭГС и ДМП осуществляется на газоаналитической установке, работающей в режиме компаратора, путем последовательных измерений Сп (которым соответствуют показания ГП 1УП) , и CBX-KPA3S для разбавленной исходной смеси (соответственно 1Удип) по уравне-

нию: Сп - Свх-КрЛзв-Н'г/М'дмп- Доверительная погрешность аттестации эталонной меры в диапазоне микросодержаний при доверительной вероятности 0,95 будет равна

¿С„= 1,1^(3Свх)2 + к{(<5Ср)2 +(Ж.РДЗЕ)2 '+■ [<5( Wп / \УДМП)]2}, (1)

где 5СВХ - относительная погрешность определения значения содержания анализируемого компонента в исходной газовой смеси; 6СР - относительная погрешность сличений, обусловленная содержанием анализируемого компонента в газе - разбавителе; ЗКРА]Б - относительная погрешность значения коэффициента разбавления, обусловленная погрешностью определения КРАЗВ при аттестации

IV

ДМП и погрешностью из-за нестабильности ДМП; 3( " )- относительная

"дл<п

погрешность компарирования аттестуемой и разбавленной исходной газовых смесей (обусловленная метрологическими характеристиками газоаналитической установки и случайной погрешностью ДМП); к - число разбавлений исходной газовой смеси, определяемое содержанием компонента. В связи с невозможностью обеспечить требуемую точность определения коэффициентов разбавления стандартными методами теоретически обоснован и разработан усовершенствованный высокоточный метод определения КРЛЗБ ДМП с помощью ПЭГС на основе оксида углерода в азоте, имеющих вязкость, близку)о к вязкости газа-разбавителя (азота). Доверительная погрешность определения КРЛЗБ при доверительной вероятности 0,95 будет равна

1-1 + №МИ£С/ . (2)

где S(W/AVт) - относительная погрешность сличения на газоанализаторе-ком- •

параторе ПЭГС СО в азоте с содержанием Ci и газовой смеси после разбавления

содержанием СО в азоте С; (значения С/ и С2 близки); SKPA3SB£C - погрешность

определения KPA3SBEC на эталонной гравиметрической установке,

(mp//jp)-C3x v _ Свх тр цвх ,

Ч = 1-- ч тогда КЫЗБВЕС - —- = (1 +--) , (3)

/f*B.\ '-i твх №р

где твх и тР - массы входной газовой смеси и газа - разбавителя, psy и цР -мольные массы этих компонентов. Метод обеспечивает определение коэффициентов разбавления ДМП с погрешностью не более 0,3 %, что дает возможность

воспроизводить единицы содержания различных компонентов в микродиапазо-

• ' W

не с погрешностью, не превышающей 1 %.

Невозможность приготовления и хранения в баллонах газовых смесей с микросодержанием агрессивных и нестабильных компонентов (Cl2, HCl, NH3, N02, органические компоненты) привели к необходимости использования источников микропотоков (ИМ) газов и паров. После помещения ИМ с производительностью G (мг/мин) в термостат (с температурой Т) термодиффузионного генератора при подаче с определенным расходом Q (м3/мин) газа-разбавителя получают эталонную газовую смесь с микросодержанием измеряемого компонента С = G/Q( мг/м3). Передача размера единицы массовой концентрации измеряемого компонента от эталона к РСИ, поверяемого с помощью ИМ с термодиффузионным генератором, происходит по цепочке ПЭИМ-» —>ЭСIIМ —> РЭ И М. Рассмотрены результаты исследования погрешности аттестации ИМ путем сличения с вышестоящим по точности эталонным ИМ. При этом решена важная проблема аттестации ЭСИМ с низкой производительностью G (соответствующей уровню предельно допустимой концентрации токсичных компонентов в атмосфере 0,01-1 ррт). Аттестация происходит с помощью объемного масштабного преобразования на основе поочередного пропускания газовых потоков через концентрационные трубки с твердым сорбентом от ПЭ-ИМ с высокой производительностью в течение времени гэ с расходом Q3 и от аттестуемого ЭСИМ с низкой производительностью в течение времени хп с расходом Qn. Доверительная погрешность аттестуемого ИМ при доверительной вероятности 0,95 вычисляется по формуле

SGn = 1,1 (SGjf +XSQ)2+ (—У + (—j2 + 2(ßAT)2 +[6(Wn / W3)]2 , (4) V rn Ъ '

где Ar- предел абсолютной погрешности фиксации момента включения или выключения потока смеси через концентрационную трубку; ß - температурный коэффициент, определяемый типом измеряемого компонента.

В третьей главе приведены результаты исследования существующих и разработки новых методов контроля и поверки эталонных и рабочих ГП. При этом, на основе анализа и исследования математических моделей ГП и его суммарной погрешности 8z(t), учитывающей процессы градуировки, контроля и коррекции характеристик ГП в процессе эксплуатации, показано, что значи-

тельно повысить и улучшить показатели качества ГП можно за счет совместного применения для контроля и обеспечения метрологической исправности приборов поэлементного метода (ПМ) и метода физических эквивалентов (МФЭ).

Оптимальным сочетанием ПМ и МФЭ является:

1. Поэлементный контроль измерительных преобразователей состав-состав (ИП|) и состав-свойство (ИШ) газоанализатора. При этом контроль ИП1 в условиях эксплуатации должен базироваться на применении в ИП| сменных взаимозаменяемых модулей-фильтров химической и механической очистки, а также на использовании поверочных средств для измерений температуры, давления, массы, объема и расхода. Контроль ИПг должен обеспечиваться применением в качестве ИШ сменного взаимозаменяемого блока или высокостабильного блока со сроком стабильности сравнимым со сроком службы ГП.

2. Контроль и коррекция погрешностей измерительного преобразователя свойство-выходной сигнал (ИПз) с помощью физических эквивалентов (или имитаторов) свойств анализируемой среды. В качестве имитаторов должны применяться простые и надежные устройства, совместимые с ИПз.

Ключевым моментом в повышении эффективности эталонных и рабочих ГП в условиях эксплуатации является возможность экспрессного и бездемон-тажного контроля и корректировки их характеристик, уменьшение номенклатуры и объемов ПЭГС, ЭСГС, ГСО-ПГС, особенно на основе высокотоксичных, агрессивных и нестабильных компонентов. В связи с этим уделено большое внимание разработке теории метода физических эквивалентов (или имитаторов воздействия входного сигнала на измерительный преобразователь ИПз или ГП в целом). МФЭ базируется на использовании уравнения

КОЕ(1)=Кс(10)-Ко^0), (5)

где К0Е(1), Ког э(1) - функции преобразования измеряемой величины и ее физического эквивалента или другого имитатора сигнала (далее - эквивалента) в момент г, Кс(1о) • коэффициент соответствия значений эталонной меры и эквивалента, определенный в процессе предварительных испытаний ГП (в момент ¡о).

Результаты исследования модели суммарной погрешности 5£(1) для ГП показали необходимость введения нового понятия, характеризующего особенности применения МФЭ - погрешность от неэквивалентности имитатора вНЕЭКВ. Эта погрешность определяется степенью неэквивалентности (не тождественности) функций влияния различных параметров ГП на его выходной сигнал IVпри

воздействии на прибор (или ИП) анализируемой газовой смеси и эквивалента. С учетом этого получены оценки I) ГП и пределов допускаемых значений его контролируемых характеристик (аддитивной и мультипликативной погрешности и погрешности от нелинейности при контроле и корректировке по эквиваленту). Показано, что критерием метрологической исправности ГП при контроле по эквиваленту является условие:

%(Сэ) = %(Сп)-9иаа, (6)

где @НЕЭКВ~0НЕЭКВ.1'*'@Н£ЭКВ.2(О!

вНЕЭКВ, = ЗКс(1в) - составляющая, обусловленная погрешностью определения вцакв),

внЕЭКВ2(0 = КС) - КШ-^О)-^ (О] + [0*н(')-А«„(<)] - (7)

составляющая, обусловленная различием процессов дрейфа градуировочных характеристик прибора по измеряемой величине и ее эквиваленту.

Разработаны и рассмотрены три основных варианта контроля и корректировки по эквивалентам: 1. Для ГП, у которых разброс коэффициентов Кс(1) по типу ГП незначителен, целесообразно применение единого Кс для всех экземпляров приборов данного типа, определяемого экспериментально по предложенной методике с расчетом предела допускаемой погрешности от неэквивалентности. 2. Для ГП, у которых разброс коэффициентов Кс(1) по типу существенен, целесообразно применение индивидуальных Кс(1). В этом случае необходимо проведение периодического контроля Кс(1) в процессе эксплуатации посредством сличения эталонной меры и эквивалента. Разработаны требования к погрешности меры и эквивалента и методика контроля Кс(1). Проведены исследования важного для практики случая, когда ресурс эквивалента значительно больше срока его стабильности. Для него разработан метод периодического контроля стабильности эквивалента, основанный на дополнительном нормировании второго Кс(1), что позволяет контролировать неизменность параметров эквивалента на поверочной установке, находящейся в метрологическом центре. 3. Для приборов с существенным дрейфом индивидуального Кс('(¿'при отсутствии технической возможности его оценки в процессе эксплуатации с использованием ГСО-ПГС, предложен новый метод контроля и корректировки по двум эквивалентам. При этом назначением первого эквивалента является проведение корректировки показаний газоанализатора. Второй эквивалент должен сигна-

лизировать о превышении фактической погрешности от неэквивалентности предела её допускаемых значений, т.е. о необоснованности корректировки газоанализатора по первому эквиваленту. При этом важно обеспечить значительное различие функций преобразования ГП на 1-м и 2-м эквивалентах так, чтобы функция преобразования ГП по 2-му эквиваленту обладала высокой чувствительностью даже к незначительным изменениям параметров прибора. Таким образом, погрешность газоанализатора от неэквивалентности измеряемой величины и первого эквивалента вИЕЗКВ , должна быть мала, а от неэквивалентности измеряемой величины и второго эквивалента ОИЕЭКВ 2 - велика.

Дано теоретическое обоснование этого метода, разработана методика оценки пригодности эквивалентов по критерию достоверности контроля ГП по первому эквиваленту. Показано, что соотношение между пределами допускаемых значений виакв, и вИЕЭКВ! должно удовлетворять условию:

(8) '

где вНЕЗКВ1 - предел допускаемой погрешности газоанализатора от неэквивалентности измеряемой величины и первого эквивалента, х - коэффициент линейной зависимости между относительными изменениями Кс для первого и второго эквивалентов; <2 - оценка сверху отклонения от этой зависимости.

В главе и приложении к ней рассмотрены результаты внедрения ПМ и МФЭ для контроля и поддержания метрологической исправности оптико-акустических, фотоколориметрических ГП, а также оптико-абсорбционных приборов дистанционного типа. Практически все результаты внедрения совместного применения ПМ и МФЭ для этих приборов защищены авторскими свидетельствами и применены для отечественных оптико-акустических газоанализаторов типа ГИАМ, ГИП 10 МБ, ГОА и др., фотоколориметрических газоанализаторов типа ФЛС, ФЖС, ФКГ и Сирена, дистанционных приборов типа «Маяк».

Четвертая глава посвящена разработке и теоретическому обоснованию принципов создания многофункциональной эталонной газоаналитической аппаратуры для аттестации эталонов сравнения и ГСО-ПГС.

Одним из наиболее перспективных путей повышения производительности и экономической эффективности выпуска ЭС и производства ГСО-ПГС на основе СО, СОг, СШ, СзН8, СбНи, N0, БОг является автоматизация процесса их атте-

стации посредством создания эталонных многофункциональных автоматизированных оптико-акустических установок. Решение этой задачи связано с созданием типовых машинно-ориентированных алгоритмов измерений, обеспечивающих заданную точность аттестации газовых смесей. Основной проблемой, которую необходимо было при этом решить, является необходимость учета и минимизации дополнительной погрешности, обусловленной инерционными свойствами ГП (динамической погрешности сличений аттестуемой и эталонной смеси или РГС). На основе теоретического обоснования модели переходного процесса в' измерительном тракте аппаратуры проведено исследование зависимости динамической погрешности сличений от случайного изменения постоянных времени кюветы и фильтра прибора и разброса времени срабатывания клапана, обеспечивающего подачу газовой смеси. Получены оценки этих погрешностей и суммарной погрешности измерений.

Вторым важным направлением создания эталонной газоаналитической аппаратуры является повышение её функциональных возможностей. Теоретически обоснованы принципы обеспечения её многофункциональности. Проанализированы способы расширения динамического диапазона измерений этих установок. Сформулированы требования к методу измерений, обеспечивающему аттестацию широкой номенклатуры газовых смесей и универсальность оптико-акустических газоаналитических установок. Обеспечение возможности анализа разных газов на одном приборе посредством смены оптико-акустических приемников приводит к его разъюстировке. Процедура юстировки существенно удлиняет процесс измерений и, кроме того, усложняет автоматизацию процесса аттестации газовой смеси. На основе анализа векторной модели газоанализатора, имеющего неравновесную дифференциальную измерительную схему, предложены способы устранения этого недостатка. Техническая реализация этих способов позволила создать новый тип газоаналитических приборов с дифференциальной неравновесной измерительной схемой, нечувствительной к изменениям фаз сигналов. Важнейшим направлением расширения функциональных возможностей эталонных оптико-акустических газоаналитических установок является повышение и поддержание высокой точности измерений в течение длительного времени на основе применения метода физических эквивалентов. В этом случае становится возможным исследование долговременной стабильности состава эталонной газовой смеси в баллонах под-давлением, исследование годо?

вых изменений фоновых содержаний газовых микрокомпонентов атмосферы и решение других специальных задач.

Этот метод был применен для нормирования срока хранения эталонных мер. На экспериментальной эталонной оптико-акустической установке с встроенным поэлементно-эквивалентным блоком контроля и коррекции погрешностей, разработанным автором, были проведены исследования долговременной стабильности эталонной меры на основе оксида углерода в азоте в диапазоне 10 - 20 мг/м3 в баллоне под давлением. Контроль и коррекция мультипликативной составляющей погрешности установки проводились с помощью высокоточного и высокостабильного селективного имитатора на основе газовой кюветы с постоянной эквивалентной толщиной и высоким содержанием измеряемого компонента. Обеспечение требуемой точности исследований достигалось контролем характеристик установки по двум эквивалентам измеряемой величины с установлением .жесткого предела допускаемой погрешности ГП от неэквивалентности для селективных имитаторов. Сочетание этих мер позволило обеспечить доверительную "погрешность измерений изменений содержания компонента в эталонной ГС ЗСП = 0,12 % и, следовательно, требуемую достоверность испытаний на ее стабильность. Проведенные испытания дали основание сделать достоверный вывод о пригодности исследуемых ГС к хранению в течение 2-х лет (с сохранением нормированной погрешности 1 %).

В главе проведен анализ перспективности создания универсальных эталонных газоаналитических спектрофотометрических установок, использующих поглощение электромагнитного излучения молекул газовых компонентов в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Получена оценка возможных наименьших диапазонов измерений на таких спектрофотометрических установках для неорганических газов и паров (всего 35 веществ для УФ области спектра и 169 веществ для ИК области спектра). Одной из ключевых задач, решение которой необходимо для обеспечения эффективного использования таких универсальных спектрофотометрических установок, является задача контроля неизменности градуировочных характеристик установки в процессе эксплуатации. Применение традиционных путей на основе переградуировки установки по каждому измеряемому компоненту приводит к неоправданно большим затратам и до недавнего времени затрудняло применение этих перспективных средств в качестве эталонных установок. В связи с этим разработан метод контроля спек-

трофотометрических эталонных установок, включающий контроль одного из основных источников погрешности измерений, обусловленного нестабильностью аппаратной функции спектрофотометра. Показано, что относительная погрешность измерения 51У,, обусловленная изменением аппаратной функции прибора А (Л-Л0), прямо пропорциональна относительному изменению полуширины её основания а=0,5(Л2-Л,), причем коэффициент пропорциональности К зависит от сечения поглощения определяемого компонента <?(А), длины оптического пути кюветы / и содержания определяемого компонента С и выражается зависимостью

Л, X,

\еур[-<т(ЛУС}йЛ \а(Л-\ Щ

К = {----{х-4-}• (9)

\ехр[-а(Л}С]А(Х \ехр[-а(Л)С]А(Л

4 Л

Контроль аппаратной функции при поверке и градуировке прибора следует проводить по спектрам с ярко выраженной структурой, интервал длин волн между соседними максимумами или минимумами должен быть одного порядка с шириной аппаратной функции. В спектре поглощения такого типа (например, диоксид серы для УФ области или оксид углерода для ИК области) выбраны длины волн, для которых коэффициент пропорциональности Кк имеет максимальные значения. Напротив, методика измерений должна обеспечивать условия, при которых все мешающие факторы, в том числе, и возможное изменение аппаратной функции, слабо влияли на измеряемую концентрацию. Поэтому коэффициент пропорциональности К„ должен быть минимальным.

При этом показано, что для обеспечения предела допускаемой погрешности измерения 5[УЛ0П. необходимо, чтобы предел допускаемой погрешности контроля 5№КЛ0П удовлетворял условию

51Гклоп<0,Ш^К„)-ЯУдоп. (10)

Пятая глава посвящена основным результатам внедрения разработанных методов и средств воспроизведения единиц содержания компонентов в газовых средах и передачи их размеров в целях совершенствования государственной системы обеспечения единства газоаналитических измерений. Приведена структура государственного эталона ГЭТ 154-88 с включенными в нее эталонными установками 2-го поколения.

Обобщенный принцип воспроизведения единиц и передачи их размеров от первичной эталонной смеси в баллонах под давлением (ПЭГС) и первичных источников микропотоков газов и паров (ПЭИМ) к эталонам сравнения ЭСГС и ЭСИМ, соответственно, показан на рис.3. Передача размера единицы, реализуемой ПЭГС и ПЭИМ с компонентом г в реперных точках шкалы измерений]р (для газовых смесей) и гр (для источников микропотоков) для участков шкалы измерения 1пр), происходит по «горизонтали» путем масштабного преобразования, а при аттестации эталонов сравнения - по «вертикали»,

Рис.3. Схема воспроизведения и передачи размера единицы эталонам сравнения.

За- счет увеличения степени универсальности, многодиапазонности эталонных установок, применения методов динамического, объемного и оптического масштабного преобразования, рационализации номенклатуры и количества ПЭГС и ПЭИМ на основе применения расходуемых равноточных мер, комплектов ПЭГС для точного определения коэффициентов динамического и

оптического масштабного преобразования, метода физических эквивалентов для контроля и поддержания метрологической исправности эталонных установок было обеспечено значительное расширение функциональных возможностей ГЭТ 154-88. Структура Государственного первичного эталона с включенными в его состав эталонными установками 2-го поколения представлена на рис.4. На рис.5 приведен проект Государственной поверочной схемы, доработанный по сравнению с поверочной схемой, приведенной в МИ 2001-89, за счет появления новой ветви, обеспечивающей возможность использования эффективных средств поверки на основе применения источников микропотоков газов и паров совместно с термодиффузионными генераторами. Применение и серийное освоение новых для РФ средств поверки позволило метрологически обеспечить контроль газоаналитических приборов на С1г, НС1, №1з, НгЭ и органические газы и пары с температурой кипения до минус 60 °С. В Государственной поверочной схеме реализуется метод передачи, отличный от традиционного подхода. Обычно количество измерительных задач, решаемых на эталонном уровне и на уровне РСИ, примерно совпадает.

В используемой и разработанной поверочных схемах количество задач, решаемых на эталонном уровне.в десятки раз меньше, чем количество задач на уровне РСИ. При этом передача размера единицы происходит не за счет прямых измерений, а способом, когда на всех ступенях поверочной схемы (кроме ступени РСИ) может происходить процесс воспроизведения единицы содержания компонентов при жестком централизованном контроле процесса воспроизведения путем прямой передачи размера единицы содержания компонента на основе ограниченного комплекта эталонных мер. Достигается это применением стандартизованных универсальных аналитических и газосмесительных методов и средств. Минимальный запас по точности между верхними и нижними ступе,-нями поверочной схемы достигается за счет минимизации погрешности передачи на основе компарирования мер и установления рациональных требований к суммарной и частным погрешностям мер и эталонных установок.

Приводится характеристика Федеральной системы серийного выпуска эталонных мер, эффективно функционирующей на 12 предприятиях страны. Выпуск ГСО-ПГС и ИМ в настоящее время полностью покрывает все потребности отечественного парка газоаналитических приборов, постов, станций и систем для экспрессного и непрерывного экологического и санитарного контроля воз-

Спе кт DO' фотометрический комплекс NO, N02i. H3S, S02. NH3. Cl2. HCl

Комплекс хромато-графической аппаратуры на органические вещества

Комплекс хромато-графической аппаратуры на природный газ

■Сомплекс onтихо-акустичес кой аппа-эагуры СО, сог.

СН4,СзНв,

сбн

Комплекс флуоресцентной аппарату ры

БОг, Н2Б

I

Комплекс хемилюми-несцентиой аппаратуры NO, NO; NH3

Комплекс магнито-механичес-сой и интер-феро метрической аппаратуры Не, Аг.02

«Сомплекс электрохимической и фото кол ори метрической аппаратуры Cl2. HCl, HF

Эталоны сравнений

1. Газовые смеси в баллонах под давлением

2. Источники микропотоков газов и паров

Комплект промежуточных расходуемых мер для обеспечения процесса ком парирования и контроля метрологической исправности аналитических комплексов

Рис.4. Структура ГЭТ-154-88 с включенными в его состав эталонными установками 2-го поколения

Проект

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

Рис.5.

душной среды и обеспечения пожаро- и взрывобезопасности. На основе исследования стабильности производства серийно выпускаемых ГСО-ПГС за 1992 -1997 годы, показано, что применяемая технология метрологического контроля с использованием эталонов сравнения, аттестованных на ГЭТ- 154-88, обеспечивает стабильное качество выпускаемых ГСО-ПГС 0-го, 1-го, 2-го разрядов. Созданная система обеспечения единства измерений позволила лаборатории государственных эталонов в области экоаналитических измерений, руководимой автором диссертации, впервые принять участие в международных сличениях, проводимых с целью установления эквивалентности национальных эталонов ведущих стран мира, используемых для обеспечения достоверности экологического контроля окружающей среды и торгового сотрудничества. Результаты сличений показали, что точность воспроизведения единиц содержания приоритетных компонентов на Государственном первичном эталоне ГЭТ 154-88 с использованием эталонных установок 2-го поколения, соответствует мировому уровню.

'ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом выполненной работы является решение крупной научно-технической проблемы, имерщей важное народно-хозяйственное значение, - создание современной системы обеспечения единства газоаналитических измерений, выполняемых с помощью полуавтоматических, автоматических газоаналитических приборов, станций и систем при экспрессном и непрерывном экологическом и санитарном контроле и обеспечении взрыво- и пожаробезопасное™.

1. На основе анализа и исследования различных вариантов метрологического обеспечения всей совокупности газоаналитических задач, тенденций изменения потребностей общества и соответствующих этому изменений парка газоаналитических приборов, постов, станций обоснована необходимость развития системы обеспечения единства газоаналитических измерений.

2. Показано, что надежное решение задачи метрологического обеспечения быстро расширяющегося парка полуавтоматических и автоматических газоаналитических приборов для экспрессного и непрерывного контроля возможно только за счет поиска и исследования путей интенсификации процессов и методов воспроизведения единиц содержания компонентов и передачи их размеров на основе применения:

универсальных эталонных методов и многофункциональных эталонных установок;

методов динамического, объемного и оптического масштабного преобразования измеряемых и воспроизводимых величин;

метода компарирования, как основного метода передачи размера единицы содержания компонентов в газовых средах;

поэлементных методов и методов физических эквивалентов для контроля и поддержания метрологической исправности эталонных установок и рабочих средств измерений.

3. Созданы и внедрены новые эффективные методы передачи размеров единиц содержания компонентов от первичных эталонных мер к эталонам сравнения и серийно выпускаемым ГСО-ПГС и источникам микпропотоков на основе исследования и разработки:

_ методологии сличения эталонных мер; новых методов сличения с использованием расходуемых промежуточных мер; •

динамического масштабного преобразователя, коэффициенты разбавления которого контролируются по эталонным газовым смесям с вязкостью; близкой к вязкости газа=-разбавителя;

объемного масштабного преобразования при аттестации источников микропотоков газов и паров с низкой производительностью (малым коэффициентом диффузии вещества через проницаемые стенки).

4. Разработаны и внедрены новые методы и средства контроля и поддержания метрологической исправности эталонных газоаналитических установок и рабочих газоаналитических приборов на основе: теоретических и эксперимен-' тальных исследований математической модели суммарной погрешности газоанализатора, учитывающей дифференциальное нормирование составляющих погрешности, погрешности корректировки и поверки, погрешности от неэквивалентности имитаторов; новых схемных, структурных и технических решений создания оптико-акустических, фотоколориметрических, фотоионизационных, дистанционных и др. газоаналитических приборов с встроенными поэлементно-эквивалентными блоками контроля правильности и корректировки показаний.

5. С целью создания эталонных многофункциональных установок для аттестации первичных, эталонных мер, эталонов сравнения и рабочих эталонов:

• Разработаны обобщенный алгоритм функционирования и структурная схема автоматизированной эталонной установки. На основе теоретического обоснования модели переходного процесса в измерительном тракте аппаратуры получены оценки погрешности автоматизированного процесса аттестации эталонных газовых смесей с учетом динамической составляющей погрешности компарирования. Предложено методическое решение задачи минимизации динамической составляющей погрешности при автоматизированной аттестации больших партий поверочных газовых смесей.

» Предложены и обоснованы принципы создания многодиапаз-онных, универсальных (для анализа различных компонентов) эталонных оптико-акустических газоаналитических установок на основе оптического и динамического масштабных преобразований, а также автоматической смены оптико-акустических приемников инфракрасного излучения с использованием дифференциальной неравновесной измерительной схемы, нечувствительной к изменению фаз сигнала при замене приемников.

• Проведены теоретические и экспериментальные исследования и предложены технические решения на основе применения комбинации высокоточного и высокостабильного селективного и неселективного имитаторов, обеспечивающих рекордно высокую точность эталонной оптико-акустической установки (не более 0,3 %) в диапазоне микросодержаний компонентов, позволяющую осуществлять проведение уникальных исследований (долговременной стабильности эталонных мер, исследование годовых измерений фоновых концентраций и ДР).

• Обоснована перспективность и возможность аттестации большой номенклатуры эталонных мер (газовых и парогазовых смесей до 100 различных типов, включая основные загрязнители атмосферы и воздуха рабочей зоны) с помощью ультрафиолетовых и инфракрасных спектрофотометрических установок и исследованы новые методы контроля аппаратной функции спектрофотометрических установок (главной проблемы обеспечения долговременной стабильности прибора) на основе комплектов высокоточных эталонных мер ограниченной номенклатуры (СО в N2 и 80г в N2).

• В результате выполненного комплекса методологических, теоретических, экспериментальных и внедренческих работ: значительно расширены функциональные возможности Государственного первичного эталона ГЭТ 154-88 за

счет введения в его состав эталонных установок 2-го поколения; разработана и внедрена Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах (МИ 2001-89), подготовлен проект ее усовершенствованного варианта, обеспечивающий возможность поверки новых типов газоаналитических приборов, предназначенных для экологического и санитарного контроля; организована и эффективно функционирует Федеральная система серийного выпуска эталонов сравнения и рабочих эталонов (ГСО-ПГС и ИМ), состоящая из 12 специализированных предприятий и полностью обеспечивающая потребности страны по номенклатуре и количеству выпускаемых эталонов; достигнутый высокий уровень Государственной системы обеспечения единства газоаналитических измерений позволил России впервые в 1995 - 1997 годах участвовать в международных сличениях, проводимых с целью установления эквивалентности международных эталонов по решению Генеральной Конференции по мерам и весам стран-участниц Метрической Конвенции. Результаты международных сличений показали полное соответствие метрологических характеристик национальных первичных эталонных мер (газовых смесей и ИМ) и рабочих эталонов, выпускаемых заводами-изготовителями, международному уровню основных развитых стран мира.

Публикации, в которых отражено основное содержание диссертации:

1. Конопелька Л.А. Метрологические характеристики средств поверки спектральных анализаторов. // Труды метрологических институтов СССР, 1978.-вып. 222 (282).-С. 38 -43.

2. Конопельке Л.А. Эквивалентно-поэлементные методы поверки оптико-акустических газоанализаторов. // Труды метрологических институтов СССР, 1978.- вып. 222 (282).- С: 43 - 48.

3. Конопелъко Л.А. Перспективные методы метрологического обеспечения приборов контроля загрязнения атмосферы в условиях эксплуатации. // Труды метрол. ин-тов СССР.-Л.Энергия, 1979. Вып.241 (301).С.52-66.

4. Конопелъко Л.А. Разработка эквивалентно-поэлементных методов метрологического обеспечения фотоколориметрических газоанализаторов. // Труды метрологических институтов СССР.- Л.: Энергия, 1979,- вып. 241 (301).- С. 67 -77.

5. Бегунов A.A., Конопелъко Л.А. Физико-химические измерения состава и свойств веществ.- М.: Изд-во стандартов, 1984.- 144 е..

6. Горелик Д. О., Конопелъко Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроаналитические измерения. М.: Издательство стандартов,- 1992,- 433 с.

1. Другое Ю.С., Конопелъко Л.А., Газохроматографический анализ газов.-М.: "МОИМПЕКС", 1995,- 464 с.

8. Горелик Д. О., Конопелько Л. А., ГрязинаЛ. Н. Организация поверки газоанализаторов атмосферы: Обз. инф. Серия: Метрологическое обеспечение измерений. М.: Госстандарт, ВНИИКИ, 1982,- Вып. 3,- 64 с.

9. Горелик Д.О., Горина М.Ю., Конопелько Л. А. Разработка комплекса аппаратуры для воспроизведения и передачи размера единицы концентрации приоритетных загрязнителей атмосферы. // Сборник научных трудов «Метрологическое обеспечение измерений концентрации газов и теплофизи-ческих величин» Труды НПО "ВНИИМ им.Д.И.Менделеева".- Ленинград, 1986.-С.16-28.

ХО.Конопелько Л.А., Ди Р.И. и др. Метрологическое обеспечение фотоколориметрических газоанализаторов серии "Сирена".// Сб. Автоматизация химических производств.- М.:НИИТЭХИМ, 1986.- Вып.4,- С. 13 - 15.

И.Горелик Д.0„ Конопелько Л.А. Методы и средства поверки газоанализаторов на основные промышленные газы. II Измерительная техника, 1974, № 6,С. 1214.

1 ХКонопелъко Л.А.. Гельфонд Ю.В и др. О метрологическом обеспечении газоаналитических приборов контроля микроконцентраций окиси углерода в воздухе. // Измерительная техника,- 1978.- №4.- С. 70 - 71.

1 Ъ.Конопелько Л.А., Кустиков Ю.А., Олейник Б.Н. Перспективы создания универсальной образцовой газоаналитической аппаратуры. II Республиканский межведомственный сборник научных трудов «Проблемы контроля и защита атмосферы от загрязнения».-Киев: изд-во «Наукова думка», 1988. - вып.4.

14.Вольберг Н.Ш., Горелик Д. О., Конопелько Л.А. Принципы метрологического обеспечения приборов контроля загрязнения атмосферы. // Измерительная техника.- 1975.- № 6,- С. 75 - 76.

15.Горелик Д.О., Конопелько Л.А., Тененбаум Б.Г. Принципы построения образцовых и исходных средств контроля загрязнения атмосферы. // Измерительная техника, 1977.- № 12.- С. 59 - 63.

16.Горелик Д.О., Енгоян Т.М., Конопелько Л.А. и др. Методы метрологического обеспечения лазерных локаторов для контроля загрязнения атмосферы. // Измерительная техника, 1985.-№ 5.

17.Иванов Е.К., Конопелько Л.А. и др. Особенности метрологического обеспечения СКР- лидаров для контроля загрязнения атмосферы. // Измерительная техника.-1985.-№ 5.-С.56 - 57.

М.Конопелько Л.А., Гуревич В.Г. и др. Измерение микроконцентраций окиси углерода в многокомпонентных газовых смесях образцовым оптико. акустическим газоанализатором.// Измерительная техника, 1985,- № 10.-С. 51 -53.

19.Горелик Д. О., Горина М.Ю., Конопелько Л.А. и др. Комплекс образцовых средств измерений для поверки автоматических газоанализаторов контроля загрязнения атмосферы. II .Труды ГГО.-Л.: Гидрометиздат, 1981.-Вып.453.-С. 15-25.

Ю.Козлов М.Г., Конопелько Л.А., Нежиховский Г.Р. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.// Измерительная техника, 1990. № 7.

21 .Козлов М.Г., Конопелько Л.А., Нехлюдов КБ. Государственный первичный эталон единицы концентрации компонентов в газовых средах. II Измерительная техника, 1990.- № 7.

Л.Козлов М.Г., Конопелько Л.А., Нежиховский Г.Р., Королева Л.В. Рекомендации. Государственная система обеспечения единства измерений. Государст-

венная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах. МИ 2001-89.

23.КонопелъкоЛ.А., Растоскуев В.В'. Компьютеризация разработки нормативно-технической документации при контроле загрязнения атмосферы. //Методическое и программное обеспечение разработки и выпуска природоохранных документов.-Jl.: ЛДНТП, 1992.-С.21-23.

24.Конопелъко Л.А., Найденов А.С. Многофункциональный лазерный интерференционный рефрактометр для анализа газов. II Измерительная техника, 1997.-№9.

25.Конопелъко Л.А., Ковалев Ф.И., Мацнев В.М. Способ поверки оптико-акустического абсорбционного анализатора. // Авторское свидетельство № 615399,-Б.И.№ 26-1978 г.

26. Конопелъко Л.А., Либерман В. В. и др. Способ поверки фотоколориметрических газоанализаторов. // Авторское свидетельство № 771484 от 20.06.80 .- Б.И. № 38 от 15.10.80.

27.Конопелъко Л.А.. Поветъее В.В. и др. Способ поверки жидкостных фотоколориметрических газоанализаторов. // Авторское свидетельство № 1031299.-Б.И. №58,- 1984 г.

28.Конопелъко Л.А., Поветъее В.В.. и др. Способ поверки фотоколориметрических газоанализаторов. // Авторское свидетельство № 1187036.- Б.И. № 39.1985.

29.Байдиков Г. Ф., Берпер Ю. С., Конопельке Л.А. и др. Способ абсорбционного анализа.//Авторское свидетельство № 1213851 от 22 октября 1985г.

Ю.Бродский А.Я., Горелик Д.О., Конопелъко Л.А.. Кустиков Ю.А. Способ градуировки шкалы оптического абсорбционного газоанализатора. //Авторское свидетельство № 1259799 от 22 мая 1986 г.

31 .Конопелъко Л.А., Кустиков 10.А., Моргоеский Г.А. и др. Способ градуировки газодинамического преобразователя состава газовых смесей.// Авторское свидетельство № 1450570 от 8 сентября 1988 г.

32.Конопелъко Л.А., Гуревич В.Г. Диффузионный источник микропотока газа (варианты). II Положительное решение о выдаче патента на изобретение ВНИИГПЭ от 26 сентября 1997.

33.Конопелъко Л. А. Метрологическое обеспечение приборов контроля загрязнения атмосферы. // Международная конфедерация по измерительной технике (IMEKO), Всесоюзное научно-техническое общество приборостроителей им.'С.И.Вавилова. Тезисы докладов конференции и семинара "MERA".-Москва,1991.-С.87.

34.Горелик Д. О., Конопелъко Л.А., Поберовский А.В. и др. Исследования спектрального абсорбционного метода для измерений .микроконцентраций газов-загрязнителей в атмосфере и образцовых газовых смесях. // Международный симпозиум "Методы и средства мониторинга состояния окружающей среды МСОС-95".Тезисы докладов.- Санкт-Петербург, 1995.- С.78 - 79.

35.Konopelko L.A., Kusiikov Yu., Nezhikhoxsky G.R. A complex of national primary standards for environmental pollution measurement in Russia И XIV IMEKO world congress "New measurements - challenges and visions". - Tampere, Finland, 1991.- V. Xa.- P. Il 1. ' -

36.Konopelko L.A., Kusiikov Yu.A:, Nezhikhovsky G.R. Conception of Assuring Traceability of Measurement of Pollutant Content in Objects of the Environment. // First St.Petersburg International Conférence "International and national aspects of ecological monitoring".- Conférence proceedings.- St.Petersburg, Russia, 1997,-P. 80.

П.Копоре1ко L.A., Rumyantsev D. V. Principles Underlying the Development of a Universal High-Precision Spectral-Optical Facility for Calibrations of Reference Gas Mixtures Containing Atmospheric Pollutants. //Там же, 1997.-P.90.

ЪЪХонопелъка JI.А., Нежиховский Г.Р. Обеспечение единства измерений содержания загрязняющих веществ в объектах окружающей среды. II Монито-ринг.-СПб.:»Элмор», 1997.-Специальный выпуск.-С.4-5.

39Жонопелько Л.А., Кустиков Ю.А. и др. Международные сличения эталонов сравнения - первичных стандартных образцов газовых смесей. //Тезисы докладов на Международной научно-практической конференции «Метрология-97», г. Минск, 1997, С.87-89.