Łukasz Orzech
Monografia nr 54
Gliwice 2018, s.1-149, il., bibliogr. 147 poz.
ISBN 978-83-65593-12-2
cena egz. 35,00 zł
Monografia porusza problematykę i możliwości zastosowania akustycznej metody pomiarowej do określania przeniesionego ładunku pojedynczego wyładowania elektrostatycznego, którego wartość jest niezbędna przy ocenie bezpieczeństwa stosowania materiału niemetalowego w strefach zagrożonych wybuchem.
Koncentruje uwagę na diagnostycznych badaniach niemetalowych materiałów pod kątem gromadzenia się na ich powierzchniach ładunku elektrostatycznego i możliwości jego uwolnienia do uziemionego elementu. Analizuje obecnie stosowane, znormalizowane elektryczne metody pomiaru wyładowań, pod kątem ich funkcjonalności i ich niejednoznaczność w ocenie własności materiałów przeznaczonych do stref niebezpiecznych. Prezentuje alternatywną metodę akustyczną, ukierunkowaną na wprowadzenie do praktyki diagnostycznej nieelektrycznej metody badań wyładowań elektrostatycznych, która nie będzie ingerowała bezpośrednio w obwody wyładowcze i umożliwi uzyskanie wyników ładunku przeniesionego pojedynczego wyładowania snopiastego z powierzchni naelektryzowanego materiału. Wskazuje na celowość opracowania nowego rozwiązania, umożliwiającego obiektywny i niezależny pomiar wartości ładunku pojedynczego wyładowania elektrostatycznego. W szczególności opisuje możliwości wykorzystania akustycznej metody pomiarowej do określania parametrów pojedynczego wyładowania elektrostatycznego, którego wartość jest niezbędna przy ocenie bezpieczeństwa użycia określonego materiału nieprzewodzącego w strefach zagrożonych wybuchem. Przedstawia eksperymenty badawcze identyfikujące powiązanie wartości ładunku elektrostatycznego z wartością maksymalną ciśnienia akustycznego, które stanowią bazę dla budowy alternatywnej metody diagnostycznego badania materiałów przeznaczonych do stref zagrożonych wybuchem. Monografia demonstruje opracowaną akustyczną metodę badania pojedynczych wyładowań elektrostatycznych, uzupełnioną o budżet niepewności wyników pomiarów oraz zawierającą wyznaczony model regresyjny. Prezentuje analizę zjawiska zachodzącego podczas pojedynczego ESD z jego akustycznymi konsekwencjami w postaci oddziaływania fali typu N na ośrodek. Na ich bazie formułuje wytyczne realizacyjne nowego rozwiązania diagnostycznego, które może wzbogacić paletę istniejących procedur badawczych analizowanego problemu. Kreśli perspektywę wykorzystania opracowanej metodyki pomiarowej, dobrze wkomponowując się w obecne potrzeby praktyki diagnostycznej, motywowane zarówno względami poznawczymi, jak i utylitarnymi. W drugiej części, monografia przedstawia obszerny opis sposobu wykorzystania danych akustycznych do określenia miejsca wyładowań elektrostatycznych w przestrzeni. Zaprezentowana procedura, umożliwia lokalizację ESD w przestrzeni dwu i trójwymiarowej na podstawie pomiarów czasu dotarcia fali akustycznej do mikrofonów, bez znajomości chwili wystąpienia tego wyładowania. Przedstawiono również gruntowną analizę porównawczą wybranych algorytmów optymalizacji, służących do wykonania obliczeń współrzędnych miejsca wystąpienia wyładowania elektrostatycznego wraz z ich dokładnościami wskazań.
Acoustic method for testing the single electrostatic discharges
The work concerns the problems and possibilities of using the measurement methodology for determination of parameters of a single electrostatic discharge, value of which is indispensable for assessment of safety of use of non-metal material in areas of potentially explosive atmosphere. It focuses on diagnostic tests of non-metallic materials regarding build-up of electrostatic charge of their surface and a possibility of its bleed off to the earthed element. It analyses the currently used standard electric methods for measuring the discharge as regards their functional properties and their ambiguity in assessment of properties of material intended to be used in hazardous areas. It draws attention to searching the new non-electric diagnostic method, as an option to investigate electrostatic discharge that would not interfere directly with the discharge circuits and would enable to measure the transferred charge obtained from a single corona discharge from the surface of the electrified material. It indicates for purposefulness of development of new solution, which would enable objective and independent measurement of a single corona electrostatic discharge. It especially points out for the possibility of using the acoustic measurement methods to determine parameters of a single electrostatic discharge, what is indispensable for assessment of safety of using the non-conducting material in a potentially explosive atmosphere. It describes the tests identifying the correlation of the charge amount with the amount of acoustic pressure, what can be a starting point for development of a method for testing the materials intended to be used in a potentially explosive atmosphere. The work demonstrates the developed acoustic method for testing single electrostatic discharges, complemented with a budget of measurements uncertainty as well as comprising the determined regression model. It presents analysis of the phenomenon that occurs during a single ESD with its acoustic consequences in a form of interference of N-wave with the medium. Basing on all above information it formulates the guidelines for designing the new diagnostics method that would extend the range of existing testing procedures regarding the analyzed problem. It outlines the prospects of using the newly developed measuring methodology, which fits well into the current needs of diagnostics practice motivated both by cognitive and utilitarian reasons.