АКУСТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В ДИАГНОСТИКЕ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Шубик Б.М.,Луковцев В.П.,Шубик Е.И.,Бениаминова С.М.

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина Российской академии наук


Номер: 12-1
Год: 2016
Страницы: 35-36
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

диагностика ХИТ, импедансная, шумовая и акустическая спектроскопия, diagnostics of chemical current sources, impedance, noise, and acoustic spectroscopy

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Рассматривается вопрос повышения эффективности оценки состояния химических источников тока (ХИТ) путем разработки новых, ранее не применявшихся методов акустической спектроскопии, а также вопросы комплексного использования полученных результатов совместно с импедансной и шумовой диагностикой.

Текст научной статьи

1. Введение Проблема диагностики состояния электрохимических объектов, в частности оценка степени разряженности ХИТ, является чрезвычайно актуальной. Для решения этой задачи был разработан ряд методов оценки различных параметров ХИТ, например, с использованием импедансной спектроскопии [1]. Несмотря на достигнутые успехи, повышение надежности и эффективности диагностики электрохимических объектов остается важной задачей. Эффективность оценки состояния ХИТ можно существенно повысить за счет разработки новых подходов и комплексирования физически независимых методов диагностики. Предполагается разработать ранее не применявшиеся методы акустической спектроскопии электрохимических объектов, результаты которой могут быть использованы в комплексе с результатами импедансной, шумовой и акустической спектроскопией. Кроме того, проведение подобных исследований позволит существенно продвинуться в понимании физико - химических процессов, протекающих в ХИТ, и оценить влияние этих процессов на состояние электрохимических источников. Известно, что процесс разряжения ХИТ сопровождается изменением физико-химической структуры объекта, химического состава его компанентов, механических и электрических характеристик, массопереносом и перераспределением масс. Эти процессы могут быть обнаружены путем анализа электрических и акустических откликов на акустические воздействия, а также детальным исследованием внутренней структуры методами ультразвуковой дефектоскопии. Можно ожидать повышения надежности диагностики ХИТ за счет совместной интерпретации данных импедансной и шумовой спектроскопии до и после акустических воздействий. Кроме того, мы предполагаем, что в процессе разряда изменяются параметры акустической эмиссии. Указанные изменения можно регистрировать и использовать для диагностики ХИТ. Разрабатываемые подходы могут быть использованы совместно с другими для более надежной отбраковки первичных ХИТ. В рамках данного предварительного анализа мы кратко формулируем основные направления исследований, намечаем конструктивные схемы и технологию регистрации, а также эффективные методы обработки данных. Помимо этого, мы приводим краткое описание ранее разработанных методов энергетического анализа акустических волновых полей, эмиссионной томографии и дифракционной томографии с управляемым облучением, которые предполагается использовать в проводимых исследованиях. Следует отметить, что описываемые подходы и технические решения носят пока априорный, гипотетический характер и будут уточняться и совершенствоваться в процессе исследований. 2. Методы акустической спектроскопии в диагностике ХИТ Рассмотрим основные направления исследований. 1. Анализ спектров откликов ХИТ на акустическое (механическое) импульсное воздействие. Первичный химический источник тока, как механическая и электрическая система, характеризуется собственной резонансной кривой, амлитудно-частотной характеристикой и набором электрических параметров. В процессе разряжения ХИТ, эти показатели чутко реагируют на изменения физико-химической структуры, механических и электрических параметров источника, на перераспределение масс и могут использоваться для оценки состояния ХИТ. В процессе дальнейших исследований следует разработать и опробовать различные конструктивные решения для реализации данного подхода, включая регистрацию акустических и электрических переходных процессов после импульсных воздействий. Результаты экспериментальных исследований послужат основой для выработки способов обработки данных, ориентированные на выделение характерных сигналов и интегральных параметров, пригодных для классификации объектов по степени разряженности. 2. Анализ влияния акустических (ультразвуковых) монохроматических воздействий на изменение электрических характеристик ХИТ (включая параметры импедансной и шумовой спектроскопии). Надежность диагностики состояния ХИТ может быть повышена путем анализа и совместной интерпретации данных импедансной и шумовой спектроскопии и других электрических показателей до и после акустических воздействий. Будут проанализированы и разработаны различные конструктивные схемы, в том числе иммерсионные (погружение объекта в жидкую среду с ультразвуковым излучателем), для реализации данного подхода. 3. Контроль акустической эмиссии. При разряде ХИТ растут флуктуации измеряемых электрических параметров. Протекающие при этом электрохимические процессы обычно сопровождаются также и акустической эмиссией. Регистрация акустической эмиссии несколькими чувствительными пьезоприемниками даст возможность не только оценить интегральную мощность эмиссии, но и локализовать зоны повышенной эмиссионной активности. Для реализации этого подхода будут применяться и совершенствоваться ранее разработанные методы энергетического анализа и эмиссионной томографии [2]. 4. Применение ультразвуковой импульсной дефектоскопии для диагностики ХИТ. Ультразвуковая дефектоскопия, основана на излучении и приеме коротких УЗ импульсов. О состоянии объекта судят путем оценки времени прихода импульсов, отраженных от внутренних неоднородностей. В данном случае можно использовать ультразвуковой дефектоскоп УД2-П. Для детальной диагностики внутренней структуры используется также широкополосная акустическая спектроскопия с лазерным источником ультразвука [3], например, лазерно-ультразвуковой дефектоскоп УДЛ-02М, в котором реализован режим эхоскопии. 5. Применение импульсной ультразвуковой дефектоскопии ХИТ. Данный подход основан на ранее разработанных нами методах дифракционной томографии с управляемым облучением (сейчас используются дефектоскопы с фазированными решетками, а также лазерно-ультразвуковые дефектоскопы) [4,5]. Эти методы позволяют рассчитать трехмерное изображение внутренней структуры объекта и повысить надежность диагностики за счет использования пространственных решеток (антенн) излучателей и приемников и двойной фокусировки (как излучателей, так и приемников) на внутренних точках исследуемой среды. Для решения задач контроля внутреннего состояния электрохимических источников и их классификации по степени разряженности предполагается использовать методики энергетического анализа волновых полей, адаптивной фильтрации сигналов, эмиссионной и дифракционной томографии с управляемым облучением. 3. Заключение В статье анализируются пути повышения эффективности оценки состояния ХИТ путем разработки новых подходов и комплексирования физически независимых методов диагностики (импедансная и шумовая спектроскопия), включая не применявшиеся ранее методы акустической спектроскопии. Решение данной проблемы позволит существенно продвинуться в понимании физико-химических процессов, протекающих в ХИТ, и оценить влияние этих процессов на состояние электрохимических источников. Для развития методов акустической спектроскопии предполагается использовать аппарат энергетического анализ волновых полей, адаптивной фильтрации, эмиссионной и дифракционной томографии.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.