Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОИОНОВ ПРИБОРАМИ САПФИР-3М

Сторожаков С.Ю. 1 Шубович А.А. 1 Чернявский А.Н. 1
1 Волгоградский государственный аграрный университет
В двадцать первом веке все более востребованными в сельском хозяйстве, в медицине и в промышленности являются технологии, которые позволяют оказывать положительное воздействие на окружающую среду, человека и сельскохозяйственных животных. Пример такой технологии – искусственная ионизация воздуха. Однако существенным недостатком этой технологии является проблема контроля концентрации аэроионов в воздухе. В статье приводятся результаты исследования показаний счетчика аэроионов «Сапфир-3М». Целью проводимых опытов было сравнение показаний измерений однотипными приборами счетчиками аэроионов «Сапфир-3М» с применением методов математической статистики. Методика проведения экспериментальных работ заключалась в сравнении при прочих равных условиях получаемых показаний счетчиков, анализ результатов с последующей корректировкой дальнейших измерений. В результате проведенных исследований были получены устойчивые результаты данных по количеству аэроионов в воздухе. Установлены условия, при которых возможно производить замеры количества аэроионов в воздухе с минимальной погрешностью измерения.
аэроион
генератор аэроионов
счетчик аэроионов
ионизация воздуха
коэффициент асимметрии
1. Андронов А.М., Копытов Е.А., Гринглаз Л.Я. Теория вероятностей и математическая статистика: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2004. – 461 с.
2. Баев В.И., Бочаров М.Е. Аэроионизация птичников: монография // ФГБОУ ВПО Волгогр. ГСХА. – Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2011. – 192 с.
3. Бочаров М.Е. Электрические процессы внутри организма // Волгогр. ГСХА. – Волгоград: Нива, 2009. – 40 с.
4. Бочаров М.Е., Сторожаков С.Ю., Шубович А.А. Математическая обработка дискретных элементов по исследованию точности измерения концентрации аэроионов // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 8–2. – С. 239–242.
5. ГАБИ-01. Генератор аэроионов биполярный. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ntm.ru/products/70/7269 (дата обращения: 27.03.16).
6. Горелова Г.В., Кацко И.А. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением Excel: учебное пособие – 4-е изд. – Ростов н/Д.: Феникс, 2006. – 475 с.
7. Счетчик аэроионов «Сапфир-3М». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ionization.ru/ru/katalog-npf-yantar/15-schetchik-aeroionov-sapfir-3m.html (дата обращения: 27.03.16).
8. Тайшин В.А. Ионизация клубней картофеля перед посадкой отрицательными ионами кислорода // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 1. – С. 14–16.
9. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. – 2-е изд., сокр. – М.: Стройиздат, 1989. – 488 с.

Искусственная ионизация воздуха аэроионами осуществляется для восполнения недостатка отрицательных ионов заданной концентрации в ограниченном объеме воздушной среды. По данным исследований [2] даже вентилятор приточной вентиляции и обычная москитная сетка на окне полностью лишают поступающий воздух отрицательно заряженных ионов. Также следует отметить, что отрицательные ионы это, как правило, атомарный кислород или более крупные агломераты молекул и аэрозолей воздуха, которые имеют ограниченный срок существования – срок «жизни». При встрече с положительно заряженным ионом отрицательный заряд нейтрализуется [3].

О положительном влиянии отрицательных ионов на живые организмы известно уже давно. Многими исследователями выявлены факты благотворного влияния различных концентраций отрицательных аэроионов [2, 3, 8, 9]. Однако искусственная ионизация не получила достаточно широкого распространения в современных средствах улучшения жизнедеятельности организма. Одна из причин этого – техническая сложность измерения уровня концентрации аэроионов. В настоящее время в России имеются несколько сертифицированных счетчиков аэроионов. Одним из них является Сапфир-3М (производитель НПФ «Янтарь») [7]. Этот прибор регистрирует как отрицательные, так и положительные аэроионы. Заявляемая производителем погрешность измерений составляет от 30 до 50 процентов от диапазона измерений. Разброс показаний получается довольно внушительный.

При применении в опытах по подсчету аэроионов разных приборов «Сапфир-3М» зачастую возникает проблема, что показания результатов испытаний одного прибора при одних и тех же условиях значительно отличаются от показаний другого прибора. Методики по измерению количества аэроинов приборами «Сапфир-3М» заводом-изготовителем не предлагается. Возникает вопрос, насколько верны измерения и в чем причина допущений в точности? В таких условиях возникла потребность провести испытания на нескольких однотипных приборах и сравнить полученные результаты.

Целью проводимых опытов было сравнение показаний счетчиков «Сапфир-3М» с применением методов математической статистики [1, 7]. В качестве источника аэроионов использовался генератор аэроионов «Габи-01» (производитель НТМ-Защита) [6]. Он позволяет генерировать аэроионы положительной и отрицательной полярности, как одновременно, так и поочередно, до 50000 ион/см3 с регулируемой градацией в процентном отношении. Показания каждого из счетчиков сравнивали при замерах одинаковой концентрации аэроионов при неизменных параметрах окружающей среды (температура, влажность и др.). В процессе проведения измерений было исключено движение воздуха как один из факторов, влияющих на результаты подсчетов. Для этого счетчик и генератор аэроионов помещались в воздуховод (рисунок).

Измерения проходили при разных расстояниях между генератором и счетчиком, а режимы работы счетчика настраивались на различные усреднения (8, 16 и 32 секунды). Методика проведения экспериментальных работ заключалась в сравнении получаемых показаний счетчиков, при прочих равных условиях, а также анализе результатов с последующей корректировкой дальнейших измерений. Накоплен большой дискретный материал, который позволил применить математический аппарат к обработке результатов. Опыты проводились при следующих параметрах окружающей среды: температура воздуха 22 градуса, влажность 25 %, атмосферное давление 755 мм рт.ст. В табл. 1–5 приведены результаты пяти серий замеров отрицательных аэроионов, выполненных при помощи прибора «Сапфир-3М» № 14060.

pic_46.tif

Счётчик и генератор аэроионов внутри воздуховода

Таблица 1

Опыт A1. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,25 м. Выработка ионов – 10000 ион/см3 (мощность 20 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

45,5

46,4

42

52,9

2

41,4

57,1

53,9

43,4

3

41,8

38

47,5

44,9

4

46,8

45,9

44

46,7

5

47,8

45,3

45,5

41,3

6

42,5

29,8

44,7

42,9

7

45,6

56,8

43,2

47,2

8

42,1

46,2

42,1

43,1

9

43,1

38,8

40,1

45,5

10

44,5

53,6

38,1

44,2

Таблица 2

Опыт A2. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,5 м. Выработка ионов – 30000 ион/см3 (мощность 60 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

106

89,6

95,4

119

2

106

98,4

85

110

3

104

91,5

100

108

4

95,7

110

90,7

106

5

97,8

95

98,7

113

6

115

109

93,6

101

7

98,7

93

97,5

102

8

96,8

101

96,5

97,4

9

103

91,7

105

102

10

101

96,6

108

100,9

Таблица 3

Опыт A3. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,75 м. Выработка ионов – 50000 ион/см3 (мощность 100 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

45,3

45,6

46,1

45,6

2

43,1

45,7

46,7

41,2

3

36,4

42,3

44,7

42,7

4

46,4

45,3

44,9

41,7

5

43,5

41,4

45,1

43,4

6

46,7

43,7

41,4

47,7

7

47,5

42,5

42,1

45,1

8

42,3

41,6

44,8

41

9

46,6

41,7

46,4

39,9

10

47,1

43,9

44,4

40

Таблица 4

Опыт A4. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 1,0 м. Выработка ионов – 30000 ион/см3 (мощность 60 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

9,9

9,5

8,7

9,1

2

10

9,4

8,6

9,6

3

11,5

7,8

7,9

8,9

4

8,7

10,6

9,1

8,7

5

4,9

8,4

11

8,4

6

11,1

11

10,8

9,4

7

10,7

8,6

10,6

9,3

8

9,7

9,3

11,2

9,4

9

8,7

9,6

9,7

10,3

10

8,9

9,7

9,4

10,4

Таблица 5

Опыт A5. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,25 м. Выработка ионов – 30000 ион/см3 (мощность 60 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

121,3

122,3

121

128,2

2

130,4

124,5

131,4

127,4

3

125,6

126,2

129,9

124,1

4

125,7

130,3

119,9

122,3

5

127,1

131,1

123,4

123,4

6

128,4

127,3

124,7

120,3

7

130

129,3

126,8

121,4

8

122,2

126,8

123,1

124

9

124,5

121

131,1

123,7

10

126,1

120,9

129,2

126,1

Далее, опыты проводились на приборе «Сапфир-3м» № 14066 при тех же параметрах температуры воздуха, влажности и атмосферного давления. Результаты занесены в табл. 6–9.

Таблица 6

Опыт B1. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,25 м. Выработка ионов – 10000 ион/см3 (мощность 20 %).

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

45,6

46,9

42,1

52,78

2

41,8

57,2

53,4

43,7

3

41,1

38,4

47,1

44,8

4

46,9

45,5

44,5

46,4

5

47,2

45,5

45,1

41,1

6

42,5

29,1

44,8

42,6

7

45,1

56,7

43,5

47,1

8

42,8

46,6

42,6

43,6

9

42,5

45,6

40,1

43,7

10

39,1

45,7

44,1

43

Таблица 7

Опыт B2. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,5 м. Выработка ионов – 30000 ион/см3 (мощность 60 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

106,1

89,7

95,1

118

2

104

98,6

81

111

3

101

91,4

101

107

4

95,4

110,1

90,4

101

5

97,5

95,7

98,3

114

6

116

104

93,2

101,1

7

98,9

94

97,7

104,4

8

96,1

104

96,3

97,4

9

103

91,6

105,1

102

10

101

96,7

108

100,9

Таблица 8

Опыт B3. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 0,75 м. Выработка ионов – 50000 ион/см3 (мощность 100 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

45,5

45,1

46,1

45,6

2

43,1

45,4

46,7

41,2

3

36,32

42,6

44,7

42,7

4

46,3

45,8

44,9

41,7

5

43,6

41,9

45,1

43,4

6

46,7

43,4

41,4

47,7

7

47,8

42,6

42,1

45,1

8

42,5

41,1

44,8

41,0

9

44

41,7

46,4

39,9

10

44,1

43,9

44,4

40

Таблица 9

Опыт B4. Результаты измерения счетчика в ион/см3. Расстояние между счетчиком и генератором – 1,0 м. Выработка ионов – 30000 ион/см3 (мощность 60 %)

 

Без усреднения 4 с

Усреднение 8 с

Усреднение 16 с

Усреднение 32 с

1

9,6

9,2

8,1

9,6

2

10,4

9,1

8,3

9,2

3

12,1

8,2

7,7

8,4

4

7,9

9,61

9,5

8,23

5

4,6

8,12

10,5

8,2

6

11,6

11,2

10,4

9,6

7

10,85

8,8

11

9,5

8

9,9

9,6

11,5

9,56

9

8,9

8,4

9,45

10,5

10

8,19

9,4

9,9

10,5

В качестве оценки полученных дискретных распределений в опытах A1–B4 был вычислен коэффициент асимметрии As [6]. Полученные значения коэффициента асимметрии занесены в табл. 10. Результаты опытов A5 показывают, что при расстоянии между приборами 0,25 м увеличение мощности генератора в три раза практически не меняет значение коэффициента асимметрии As. Более того, для одного и того же прибора коэффициент As уменьшается почти в два раза (в опыте A1). Это говорит о том, при расстоянии между приборами от 0,25 м до 0,5 м распределение (табл. 1, 2, 5, 6, 7) близко к нормальному [6]. При увеличении расстояния (в опытах A4 и B4), или одновременного увеличения расстояния и мощности генератора (в опытах A3 и B3), знак коэффициента асимметрии меняется на противоположный. Это еще раз подчеркивает тот факт, что увеличение мощности генератора аэроионов не ведет к такому же увеличению количества регистрируемых частиц. При увеличении расстояния между источником и приемником аэроионы превращаются в нейтральные частицы, не достигнув счетчика «Сапфир-3М». Поэтому необходимо применение приборов ионизации в совокупности с методами поддержания достаточного уровня концентрации аэроионов в воздухе.

Таблица 10

Значения коэффициента асимметрии As в зависимости от расстояния S между приборами и мощности генератора

W, %

S, м

20 %

0,25

60 %

0,25

60 %

0,5

100 %

0,75

60 %

1,0

Опыт

A1

B1

A5

A2

B2

A3

B3

A4

B4

As

0,227

0,111

0,122

0,336

0,169

–0,64

–0,657

–1,183

–0,765

Таким образом, в результате проведенных исследований были получены устойчивые результаты дискретных данных по концентрации аэроионов в воздухе. Разработана методика использования прибора «Сапфир-3М», при которой можно измерять количество аэроионов в воздухе с минимальной погрешностью измерения.


Библиографическая ссылка

Сторожаков С.Ю., Шубович А.А., Чернявский А.Н. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОИОНОВ ПРИБОРАМИ САПФИР-3М // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 4-2. – С. 265-270;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35815 (дата обращения: 01.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074