Способ идентификации горюче-смазочных материалов по следам их горения Российский патент 2025 года по МПК G01N21/35 

Изобретение относится к области измерительной техники, конкретно – к оптическому анализу в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, и может найти применение для решения задач классификации и идентификации легковоспламеняюихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) по остаткам (следам) от их сгорания при расследовании пожаров, в том числе авиационной и наземной техники.

Известен способ оптического определения содержания компонентов газовой среды, который включает размещение в газовой среде, облучаемой излучением от области, создаваемой продуктами горения углеводородов, по меньшей мере двух фотоприемников, спектральная чувствительность по меньшей мере одного из которых имеет максимум в средней инфракрасной области спектра на длине волны, соответствующей максимуму оптической плотности определяемого газового компонента, а спектральная чувствительность другого соответствует отличной от первого оптической плотности определяемого газового компонента, измерение сигналов от каждого из упомянутых фотоприемников при расположении их на расстоянии от этой области, обеспечивающем плотность излучения на фотоприемниках не ниже порогового значения, и совмещении направления максимальной чувствительности фотоприемников с вектором “фотоприемник - область излучения”, и последующее определение содержания искомого компонента путем сравнения измеренных упомянутых сигналов [патент РФ № 2238541. МПК G01 N 21/35. Опубл. 20.10.2004. Бюлл. № 29]. Недостатки известного способа: возможность определять в анализируемой среде содержание только ее газового компонента.

Предлагаемый способ позволяет по следам, оставшимся в результате сильного выгорания ЛВЖ и ГЖ или установить конкретный тип марку вещества на основании сопоставления ИК-спектров анализируемых следов выгорания ЛВЖ и ГЖ характеристических полос поглощения в обобщенных ИК-Фурье-спектрах продуктов конденсации паров (копоти), жидких продуктов пиролиза и сажеобразных частиц, полученных после термического разложения (сгорания) модельных ЛВЖ (ГЖ), позиционируемых как возможны аналог анализируемого вещества.

Известен способ ИК-спектрального контроля содержания нефтяных углеводородов, включающий измерение интенсивности спектров углеводородов в ИК-области, отличающийся тем, что определяют дифференцированные спектры нарушенного полного внутреннего отражения загрязненного нефтепродуктами почвогрунта в двух диапазонах: 3100-2800 см^-1 при определении нефтяных углеводородов и 3300-3500 см^-1 при определении воды, на основе полученных спектров строят многомерную калибровочную модель концентрационных характеристик, позволяющую сделать вывод о содержании нефтепродуктов в почвогрунте [заявка РФ № 2013150047. МПК G01 N 21/35. Опубл. 20.05.2015. Бюлл. № 14]. Недостатки известного способа: выявление присутствия только жидких нефтяных углеводородов в загрязненном почвогрунте в узком диапазоне длин волн от 3300 до 3500 см^-1.

Предлагаемый способ позволяет классифицировать и идентифицировать следы, оставшиеся в результате сильного выгорания ЛВЖ (ГЖ) по результатам сравнения их ИК-Фурье-спектра с ИК-Фурье-спектрами продуктов конденсации паров (копоти), жидких продуктов пиролиза и сажеобразных частиц в диапазоне длин волн 4200 -400 см-1, полученных после термического разложения (сгорания) модельных ЛВЖ (ГЖ), позиционируемых как возможны аналог анализируемого вещества.

Известна ИК-спектрометрическая система парофазного контроля химического состава смесей жидких углеводородов в резервуаре, состоящая из резервуара, частично заполненного жидкой смесью веществ, который соединен с продуктопроводом для подвода и отвода жидкости, причем к верхней части резервуара, в которой внутренняя поверхность контактирует только с паровой фазой и не контактирует с жидкостью, присоединен металлический газопровод с круглым сечением и внутренним диаметром 1 мм, при этом газопровод подключен к насосу с регулируемой производительностью перекачиваемого газа от 1 до 100 мл/мин, который предназначен для подачи газа, через газопровод и входной штуцер в стандартную обогреваемую газовую кювету для ИК-спектрометра, а выходной штуцер газовой кюветы при помощи газопровода соединен с верхней частью резервуара, в которой внутренняя поверхность контактирует только с паровой фазой и не контактирует с жидкостью, причем длина оптического пути газовой кюветы изменяема от 1 до 20 см, а ее максимальная длина ограничивается габаритами кюветного отделения спектрометра, а газовая кювета, окна которой выполнены из кристаллов селенида цинка, размещена в кюветном отделении ИК-Фурье спектрометра, а ИК-спектрометр подключен к персональному компьютеру с установленным на него соответствующим программным обеспечением, при этом ИК-спектрометр с системой управления и обработки результатов производит автоматическое измерение при заданных значениях волновых чисел пропускания или оптической плотности кюветы с паровой фазой в диапазоне волновых чисел от 4000 до 650 см^-1 в режиме периодического сканирования ИК-спектра через заданный промежуток времени, но не реже одного спектра в минуту, причем при помощи ИК-спектрометра и его системы управления в автоматическом периодическом режиме регистрируется ИК-спектр паровой фазы и автоматически в режиме реального времени строится графическая зависимость оптической плотности выбранных полос поглощения от времени его измерения, при этом в случае появления у внутреннего объема резервуара свободного сообщения с окружающей атмосферой (открытие люка резервуара), изменения объема жидкости в резервуаре (слив или заполнение резервуара жидкостью), а также изменения количественного химического состава жидкости в резервуаре состав паровой фазы будет стремиться к установлению равновесия в соответствии с новыми условиями, что вызовет изменения в ИК-спектре паровой фазы, для выявления подобных изменений в ИК-спектре в системе используют оптические плотности характеристичных полос поглощения, отвечающие за колебания структурных фрагментов индивидуальных компонентов жидкой смеси веществ, при этом выбор таких компонентов зависит от состава жидкости, находящейся в резервуаре, например легколетучие индивидуальные ароматические углеводороды (бензол, толуол, изомеры ксилолов, этилбензол и т.п.) или кислородсодержащие добавки (оксигенаты): метанол, этанол, метилтретбутиловый эфир [патент РФ № 2700331. МПК G01 N 21/35. Опубл. 20.10.2004. Бюлл. № 29]. Недостатки известного способа: выявление исключительно в паровой фазе присутствие только жидких углеводородов на основании регистрации изменений в ее ИК-спектре в диапазоне длин волн 4200-650 см^-1 с использованием оптических плотностей характеристических полос поглощения структурных фрагментов индивидуальных компонентов анализируемой жидкости.

Предлагаемый способ позволяет классифицировать и идентифицировать, используя метод ИК-Фурье-спектроскопии, следы сильно выгоревших ЛВЖ (ГЖ), представляющих собой смесь продуктов конденсации паров (копоть), жидких продуктов пиролиза и твердых сажеобразных частиц в диапазоне волн 4200-400 см^-1 на базе выделения характеристических полос поглощения присущих исходному веществу и продуктам его горения, позиционируемы как возможный аналог анализируемого вещества.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что разработан новый способ классификации и идентификации ЛВЖ (ГЖ) по следам их горения, включающий измерение в ИК-области, отличающийся тем, что спектральные характеристики следов горения ЛВЖ (ГЖ) сравниваются с характеристическими полосами поглощения, присущих всем ИК-Фурье-спектрам продуктов конденсации паров (копоть), жидких продуктов пиролиза и твердых сажеобразных частиц в диапазоне волн 4200-400 см^-1, после термического разложения (сгорания) модельных ЛВЖ (ГЖ), позиционируемы как возможный аналог анализируемого вещества.

Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом. Для сравнительного анализа снимаются инфракрасные-Фурье-спектры (ИК-Фурье-спектры) в диапазоне волн 4200-400 см^-1:

- штатных ЛВЖ (ГЖ), рассматриваемых в ходе исследования как возможный источник образования налетов, пятен и отложений на поверхности объектов;

- летучих веществ и сажевых частиц (дыма, копоти), образовавшихся при моделировании процесса пламенного горения штатных топлив и (или) масел, взятых для сравнения;

- смесь жидких и твердых (карбонизированных) продуктов горения, оставшихся после неполного сгорания штатных топлив и (или) масел, взятых для сравнения;

- карбонизированных продуктов, образовавшихся в результате термической деструкции негорючих масел и (или) смазок, взятых для сравнения.;

- выявляются характеристические длины волн, присутствующие во всех анализируемых спектрах и в исходном продукте.

Классификацию и идентификацию типа, и марки ГСМ проводят, сравнивая интенсивность полос поглощения, выявленных в ИК-Фурье-спектре исследуемой пробы.

Технический результат: проведение классификации и идентификации типа и марки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) по остаткам (следам) от их сгорания.

Изобретение относится к оптическому анализу в инфракрасном диапазоне спектра и может найти применение для решения задач классификации и идентификации легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при расследовании пожаров, в том числе авиационной и наземной техники. Способ классификации и идентификации легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по остаткам (следам) от их сгорания в исследуемой среде или на объекте включает измерение в ИК-области спектра остатка и сравнение полученного ИК-Фурье-спектра с характеристическими полосами поглощения в ИК-Фурье-спектрах легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и продуктов их горения, позиционируемых как возможный аналог анализируемого остатка сгоревшей легковоспламеняющейся и горючей жидкости. Полное совпадение дает основание для вывода об их близости или идентичности. Характеристические полосы поглощения в ИК-области 4200-400 см^-1, идентифицирующие аналог легковоспламеняющихся и горючих жидкостей определяются как в ИК-Фурье-спектре аналога легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, так и в ИК-Фурье-спектрах продуктов конденсации паров (копоти), жидких продуктов пиролиза и сажеобразных твердых частиц, образующихся после сгорания аналога легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Техническим результатом является проведение классификации и идентификации типа и марки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по остаткам (следам) от их сгорания.

Способ классификации и идентификации легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по остаткам (следам) от их сгорания в исследуемой среде или на объекте, включающий измерение в ИК-области спектра остатка и сравнение полученного ИК-Фурье-спектра с характеристическими полосами поглощения в ИК-Фурье-спектрах легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и продуктов их горения, позиционируемых как возможный аналог анализируемого остатка сгоревшей легковоспламеняющейся и горючей жидкости, причем полное совпадение дает основание для вывода об их близости или идентичности, отличающийся тем, что характеристические полосы поглощения в ИК-области 4200-400 см^-1, идентифицирующие аналог легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, определяются как в ИК-Фурье-спектре аналога легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, так и в ИК-Фурье-спектрах продуктов конденсации паров (копоти), жидких продуктов пиролиза и сажеобразных твердых частиц, образующихся после сгорания аналога легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.