The authors thank the staff of the WVU Center for Alternative Fuels, Engines, and Emissions, including Mr. Zachary Luzader and Mr. Christopher Rowe. The author's thank the Environmental Defense Fund, the WVU Research Corporation, and the George Berry Foundation for funding the research programs that provided field data and a variety of test conditions under which to use the developed FFS.

The authors, along with Mr. Christopher Rowe and Mr. Zachary Luzader have filed invention disclosures and provisional patents with West Virginia University's Research Corporation and Office of Technology Transfer to protect the intellectual property associated with this system.

על מנת לשפר את דיוק ואת להתגבר על מגבלות תעשייה נוכחיות, יצרנו מערכת דגימת הזרימה המלאה (FFS) כימותים מתאן. החוקרים השתמשו במערכת במגוון צורות במקומות רבים ברחבי צפון אמריקה. שימוש ספקטרוסקופיה מבטל הפרעה משמעותית הנובעת C2 + תרכובות והאופי לדגימה שאינה הרסני מאפשר דגימת שקית של הדליפה מחוץ לאתר ניתוח חלופי. בשילוב עם אבני הרוח אלטרנטיבה המערכת בהצלחה לכמת במדויק את פליטת המתאן מן הפריטים הבאים: מערכות דלק CNG, מערכות דלק LNG, crankcases מנוע בעירה פנימית, מערכת צינורות, מחברים, שולים, פתחי מדחס, גם רכיבים הראש, מים / טנקים מפרידים שמן, שסתום, ומפעיל פנאומטיים מונעים על ידי גז טבעי, גם תרמילים, ורכיבים הקשורים גז טבעי רבים אחרים. פלטפורמות מערכת כלל עגלות ניידות, על-דרך, רכבי השטח. צריכת חשמל אינה דורשת את השימוש שלכוח גנרטור או לבית דרך חיבורים סטנדרטיים 120 VAC. עם זאת, באמצעות שימוש זה של כוח &#39;רשת&#39; המערכת יכולה לדגום ברמות ספיקה גבוהה אך עדיין לשמש בשילוב עם כבלים מאריכים ובתי דגימה ארוכים לניידות סביב אתר עניין מסוים. מערכות מיון סוללות פחתו ביצועים כפונקציה של מצב הטעינה של הסוללה אשר מסולק באמצעות כוח הרשת. פרוטוקולי כיולים תקופתיים פותחו והשתלבו ממשק המשתמש. פרוטוקולי 1-3 אמורים להסתיים לפני כל ביקורת אתר חדשה או לכל הפחות על בסיס חודשי. אם משתמשים אינם בחריצות מבצעים את הפרוטוקולים, המערכת עשויה מתחת או מעל דיווח שיעורי פליטה, אשר יכולה להשפיע לרעה על GHG דיווח. המטרה העיקרית של פרוטוקולים היא להבטיח מערכת מדויקת להעריך את כמות פליטת באתר הכולל עם גרעיניות רכיב. אם משמשים ניתוח סטטיסטי כדי ליצור גורמי פליטה חדשה, אז כל הלא-לאהרכיב המלך חייב גם להיות מוקלט. תהליך גילוי הדליפה יכול להיות זמן רב עם השימוש של יחידות מחשב כף יד. השימוש במצלמת גז דימות אופטית יכול להפחית באופן משמעותי את הזמן הנדרש בשל נזיל לזהות. המצלמה חייבת להיות מסוגל למדוד תרכובות אורגניות נדיפות כוללים מתאן. נכון לעכשיו יחידות מסחריות זמינות יש רגישויות על שיעורי דליפה לגילוי של כ 0.8 גרם לשעה (g / hr) ותלויות בתנאי רוח. התקני הדמיה רגישים גם טמפרטורה. הקפד להתאים סולמות הטמפרטורה לפי הצורך. מאוד אדי קר (גז טבעי קריוגני) או שחון אדי (קיטור שואבים ואחרים) יכול להופיע דליפות מוגזמות כמו. כימות לאחר צריכה לבצע על מנת לקבוע את שיעור הדליפה בפועל במדויק כל דליפה צלמה. שימוש במצלמות אינפרא אדומים יכול לצמצם את מלאי גילוי דליפה באופן משמעותי, אך רגיש תנאי רוח. דליפות קטנות בתנאי רוח גבוהים יכולות diffuse מהר יותר ולא להיות הבחין. במקרה של ספק, תמיד לבדוק פעמיים עם יד שנערך גלאי מתאן. ממשק ידידותי למשתמש מבטיח שימוש קל ותקין של FFS. משתמש משולב מבקש לסייע למשתמש לאורך הפרוטוקול ולהפחית מאמצים שלאחר עיבוד. לדוגמא, פעם כימות דליפה הושלמו (סעיף 5), שיעור הדליפה הממוצע מבוסס על חישובים באמצעות לפחות 30 שניות של ריכוז מתמשך וזרימת הקלטות שיעור תדווחנה. הנחיות המשתמש באופן אוטומטי להשתמש ריכוזי רקע גלובלי או מקומי. בחירה על מסך פשוט תגרום סולנואידים לתפעול מדגמים עבור למקומות הנכונים. המשתמש לפעול בהתאם לכל הנחיות על מסך על מנת להבטיח כימות מדויק של הדליפה. התוכנית תתקן באופן אוטומטי את הפעולות הבאות: רקע גלובלי או מקומי; טֶמפֶּרָטוּרָה; קצב זרימה המוני (המשוערת אוויר עם תיקוני פחמן דו חמצני ומתאן); לחות (נמדד מחיישן GHG); טמפרטורה (תרםocouple - המחאה מיותר עבור לתנאי הסביבה) אי הוודאות היחסית של שיעורי פליטת המתאן הנמדד הוא ± 4.4% למעט בנסיבות בהן דליפה היא חסרת חשיבות כמו ריכוז נמדד ריכוז רקע התקרב. דוגמא ודאות רכיב מסופקת בטבלה 2. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> מָקוֹר </td><td> חוסר ודאות (%) </td></tr><tr><td> חיישן מתאן </td><td> 1 </td></tr><tr><td> מתאם כיול חיישן מתאן </td><td> 0.73 </td></tr><tr><td> בקבוק גז מתאן </td><td> 1 </td></tr><tr><td> בקבוק אפס אוויר גז </td><td> 0.1 </td></tr><tr><td> LFE </td><td> 0.7 </td></tr><tr><td> MAF </td><td> 4 </td></tr><tr><td> מודול לחץ דיפרנציאלי </td><td> 0.025 </td></tr><tr><td> מודול לחץ מוחלט </td><td> 0.06 </td></tr&gt; <tr><td> תרמי </td><td> 0.4 </td></tr><tr><td> מתאם כיול MAF </td><td> 0.09 </td></tr><tr><td> מחלק גז </td><td> 0.5 </td></tr></tbody></table> ודאות רכיב טבלת 2.. ודאויות רכיב עצמאיות המשמשות לכמת ודאות במערכת. בסך הכל, המערכת ושיטותיה הוכיחו מועילות במאמצים לכמת את פליטת המתאן במדויק ממקורות שונים. המערכת היא מדרגים וידידותיים למשתמש. המערכת שפותחה יש ודאות של ± 4.4% לעומת מערכות מסחריות נוכחיות עם חוסר ודאות של ± 10% 74. עם כיולים נכונים, מערכת זו יכולה לכמת שיעורי דליפה בקלות עד 140 SCFM בהשוואה למערכות מסחריות נוכחיות המסוגלים לכימות דליפות עד 8 ​​SCFM עם האשמות סוללה מלאות 64,74. בעוד המערכת דורשת חיבור לשלטון הבית, זה טומן בחובו יתרונות של קוןשיעורי דגימה עולה בקנה אחד ושיעורי מדגם הרבה יותר גבוהים מאשר מערכות קיימות. את גבול הגילוי המינימלי של המערכת הנוכחית היא 0.24 גרם / שעה או 3.0x10 -3 SCFM. ממשק המשתמש מפחית דרישות שלאחר עיבוד ומפחית מאמצי דיווח. בנוסף, החיישנים מבוססי הליזר הם בלתי הרסניים למדגם הדליפה, המאפשר מדידה ישירה של המדגם עם מנתחי מספר 65. ליזר מבוסס מדידות גם אינן דורשות חיישנים נפרדים עבור ריכוזי דליפת הסביבה, קטנה, גדולה או מעברי חיישן, אשר תורמים מקורות נוספים של חוסר דיוק. מחקרים עתידיים להתמקד אופטימיזציה המשך FFS ואת ממשק המשתמש שלה. מחקר נוסף מתנהל משלב דינמיקת נתונים נוזל חישוב מחקר ניסיוני לפתח שיטות עבודה מומלצות נוספות כדי להבטיח טכניקות מדידה עקביות אופטימליות.

דיווחים אחרונים לאשר את האקלים משתנה בגלל פעילות אנושית שינוי נוסף הוא 1 נמנע. שינוי האקלים מתרחש מגידול גזי חממה (GHG) ריכוז של האטמוספרה. פחמן דו-חמצני (CO 2) ומתאן הם התורמים GHG הגדול 2. CO 2 ומתאן מקורן הוא מתהליכים טבעיים פעילות אנושית 3. רמות אטמוספרי הנוכחיות של CO 2 ומתאן גדלו בהתאמה ידי 31% ו -151% מעל מאתיים השנים האחרונות, עם ריכוז המתאן גדל בקצב של 2% לשנת 4-6. השלכות האקלים של מתאן פליטת ה- CO 2 תלוי בתקופה הנחשבת יש מתאן קרוב מש&#39; תוחלת חיים אטמוספרי קצרה ל- CO 2 7. תוחלת החיים אטמוספרי של מתאן הוא 12-17 שנים, שלאחריה החמצון ל- CO 2 מתרחשים 8. ההשפעה מתאן היא 72 פעמים יותר מאשר CO <sUB&gt; 2 בתוך תקופה של 20 שנה 9. על בסיס המוני, מתאן הוא 23 פעמים יותר יעיל שמן חום באטמוספרה מ CO 2 על פני תקופה של 100 שנים 10. מתאן ו- CO 2 מהווה 10% ו -82% של ארצות הברית הכולל (ארה&quot;ב) פליטת גזי החממה 11. פליטת המתאן עולמית ממקורות אנתרופוגניים הן כ -60% הנותרים הם ממקורות טבעיים 8, 10. בשנת 2009, הלא combusted פליטת המתאן בין קידוחי הפקה ורשת הפצה מקומית תואם 2.4% מייצור גז טבעי הגולמי בארה&quot;ב (% 1.9-3.1 ברמת ביטחון 95%) 12. פליטת המתאן ללא combusted הם לא רק מזיקים לסביבה, אלא גם מייצגת עלות ענקית לחברות גז טבעי 13. אנליסטים מעריכים כי תעשיית הגז הטבעי מאבד העולה על 2 $ מיליארד דולר בשנה בגלל דליפות מתאן ומוציאים 14. פליטה ללא combusted היא Classifמטען כמו נמלט או אוורור 15, 16. הנמלט מתייחס לשחרור הגז המכוון מתהליכים או ציוד, כגון שסתומים, מסגרות, או אבזרים לאמבייאנט אוויר 17, 18. האוורור מתייחס לשחרור הגז המכוון מתהליכי ציוד או בהפעלתה לאוויר הסביבה, כגון 19 ומפעילים פנאומטיים. במתקני נפט יבשתיים וגז טבעי, פליטות לא מוקדיות להסביר ~ 30% של פליטת המתאן הכוללת 20. בשנת 2011, הסוכנות להגנת הסביבה בארה&quot;ב (EPA) מעריך כי יותר מ -6 מיליון טונות של מתאן נמלט נמלט ממערכות גז טבעי, אשר יעלה את כמות פליטת גזי חממה (CO 2 -equivalent על ​​פני תקופה של 100 שנה), הנפלטת כל ברזל ופלדה ארה&quot;ב, מלט, מתקני ייצור אלומיניום בשילוב 21. פער קריטי קיים בקביעת השפעת האקלים של גז טבעי בשל היעדר הערכה מדויקת ואמינה של em הקשוריםissions. עם זאת, קיימת הסכמה כי פליטת מתאן הנמלט להתרחש בכל שלב של מחזור החיים גז טבעי ומחקר נוסף במדידת במדויק ודיווח ערכים אלה חשובים 19. מחקרים דיווחו פליטות לא מוקדיות ממגזרים ספציפיים עם תוצאות משתנות של עד שנים עשר סדרי גודל 19, 22-28. עדר תקני תעשייה מוכרת ומחסור תקנות עקביות בתחום גילוי דליפה וכימות דליפה לאפשר שימוש במגוון של שיטות בדיקה וציוד, עם הדיוק של טכניקות מדידה כמה גבוהות ככל ± 50% 29-35. לכן, אי-ודאות ניכרת קיים על כמות המתאן הנפלט הנמלט על פני מחזור החיים הטבעי גז 19, 28, 33, 36-39. איור 1 מדגים את הסכום של השתנות שפורסמו בספרות המדעית ובהם פליטת המתאן נמדד והעריך הקשורים בחיי גז טבעי מחזור. איור 1 </strong&gt; מראה את פליטת המתאן הנמלט פרסם הממוצעת הנפלטת כאחוז של הפקת גז טבעי בסך הכל. אם הערך ממוצע לא ניתן הממוצע של המגוון שפורסם נלקח. סטיית התקן בין 23 מחקרים הוא 3.54, עם הערכים הנמוכים ביותר והגבוה ביותר שונות ידי 96.5%. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig1.jpg" /> איור 1. פליטת המתאן נמלטת. פורסם בממוצע פליטת המתאן הנפלט נמלטת כאחוז של הפקת גז טבעי בסך הכל 13, 27, 40-59. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> נכון לעכשיו, את הסכום הכולל של פליטות לא מוקדיות ברור בין השאר כתוצאה אי וודאות המדידה וטכניקות אבנית. בלי מדידות פליטה מתאן מדויקות, קובעי מדיניות אינן מסוגלות לקבל החלטות מושכלות בעניין.סקירה של ספרות העדכנית זיהתה שלוש שיטות עיקריות כימות של פליטות לא מוקדיות של גז טבעי: לצוד, גז נותב, דוגם זרימה גבוהה זמין מסחרי. השיטה לצוד כוללת צבת מתחמת בצורה של &#39;שקית&#39; או באוהל סביב מקור פליטה נמלט 60. ישנן שתי וריאציות של השיטה לצוד. באחת התמונות, קצב הזרימה ידוע של גז נקי (בדרך כלל אינרטי) עובר דרך המתחם כדי ליצור סביבה מעורבת היטב למדידה. לאחר לשיווי משקל, מדגם גז נאסף מהשקית נמדדת. שיעור פליטת הנמלט נקבע לפי קצב הזרימה המדוד של גז נקי דרך מתחם ואת ריכוז המתאן היציב בתוך המתחם 61. בהתאם לגודל מתחם דליפה, את הזמן הדרוש כדי להגיע למצב יציב תנאים הדרושים מדיד קצב הדליפה הוא בין 15 עד 20 דקות 61. השיטה לצודניתן ליישם על רוב הרכיבים נגישים. עם זאת, זה לא יכול להיות מתאים רכיבים בצורה חריגה. סוג שיטה זו הוא מסוגל למדוד דליפות החל בגודל 0.28 מטר מעוקב לדקה (מ 3 / min) כדי גדול כמו 6.8 מ &#39;3 / min 60 .the טכניקה לצוד אחרים שמכונה לצוד מכויל. הנה, שקיות של נפח ידוע נסגרות סביב מקור פליטה נמלט. שיעור פליטת הנמלט מחושב על משך הזמן הנדרש להרחבת התיק, ותקן לתנאים סטנדרטיים. שיטות גז Tracer לכמת שיעור פליטה נמלט מבוסס על ריכוז הגז נותב נמדד זורם דרך מקור נמלט. גזים Tracer מועסקים בדרך כלל הם הליום, ארגון, חנקן, hexafluoride גופרית, בין היתר. שיעור פליטת הנמלט נקבע המייחס של שיעור שחרור ידוע של גז נותב קרוב למקור הנמלט, מדידות של ריכוזי הרוח של נותבים fugiגז מקור מופרז, ואת כיוון רוח הבסיס 24. שיעור פליטת הנמלט הוא תקף רק בהנחת פיזור זהה ערבוב מלא לשני המקורות 62. משמעות הדבר היא כי נותב הוא שוחרר קרוב למקור הנמלט בקצב וגובה דומים, ומדידת הרוח הוא מענני מוּרבָּך. שיטה זו גוזלת זמן רב אינו מספק עבור גרעיניות רכיב ברמה 63. מערכת דגימה בנפח גבוה זמינה מסחרי מורכבת מכשיר נייד המופעלת באמצעות סוללה נטענת הארוז בתוך תרמיל לכמת שיעורי פליטה נמלטים 64. האוויר המקיף את מיקום הדליפה הוא נשאב לתוך סמפלר דרך צינור בקוטר פנימי 1.5 אינץ &#39;בקצב זרימה גבוה מספיק כי ניתן להניח כי כל הגז דולף הוא נפל בשבי. קצב זרימת המדגם מחושב עם ונטורי בתוך היחידה. עבור ריכוזים נמוכים של מתאן, גז 0.05-5% לפי נפח, acatalyst חיישן מתאן משמש למדידת ריכוז. חיישן זה הוא הרסני מתאן ופחמימנים אחרים בתוך המדגם. עבור ריכוזי מתאן 5-100% לפי נפח, חיישן תרמי מועסק. המערכת משתמשת בחיישן רקע נפרד חללית מתקנת יחסית ריכוז הדלפת ריכוז הרקע. לאחר המדידה היא מוחלטת, המדגם הוא מותש בחזרה לאטמוספרה הרחק מאזור הדגימה 64. שיטה זו יכולה להיות מיושמת על רוב הרכיבים נגישים, עם ההגבלה של ספיקות למדידה עד שמונה רגל מעוקבת סטנדרטית לדקה (SCFM). מערכת זו מסוגלת בודק עד 30 דגימות לשעה. לאחרונה, מערכת זו הוכחה יש דיוק נושאים מגוונים לגבי המעבר מחיישן קטליטי אל החיישן התרמי 65. בנוסף, המערכת דורשת ניתוח שבר גז ליישם גורם תגובה נכון המבוססת על איכות גז - זה לא מתאןספֵּצִיפִי. המערכת נמצאת בשימוש נרחב ועלולה ייחסה פערים בין מלמעלה למטה ושיטות מלמטה למעלה על ידי תחת דיווח פליטת המתאן 65. בשל מגבלות של שיטות אלה ומערכות, מערכת כימות חדשה פותחה. FFS מעסיקה אותו קונספט העיצוב כמערכות דילול בשימוש הסמכת פליטת רכב 66-68. FFS מורכב צינור שמטפח את מפוח נפץ ההוכחה כי מכלת מדגם אוויר הדליפה ודילול באמצעות חיישן זרימת אוויר המוני (MAF) ואת חללית מדגמת. חללית המדגם מחוברת מנתח מתאן מבוסס ליזר דרך צינור דגימה. המנתחים משתמשים חלל קליט ​​משופרים למדידת CH 4, CO 2, ו- H 2 O. המנתח הוא מסוגל למדוד CH 4 בין 0% ל 10% לפי נפח, CO 2 מ -0 עד 20,000 עמודים לדקה, ו- H 2 O מ -0 עד 70,000 עמודים לדקה. נשנה / דיוק (1 סיגמא) עבור i בתצורה זוs &lt;0.6 ppb של CH 4, &lt;100 ppb CO 2, ו- &lt;35 עמודים לדקה עבור H 2 O 69. התקבל המדגם מהנחל בשיעור נפח קבוע. המערכת מאובזרת בציוד רישום נתונים. איור 2 מדגים את סכמטי של FFS. לפני הפעלת FFS, חיבור ההארקה על צינור סמפלר מצורף משטח המאפשר למערכת להיות מקורקעת. זוהי פעולה מונעת כדי לפרוק כל חשמל סטטי על קצה הצינור, אשר יכול לנבוע זרימת אוויר דרך הצינור. רכישת נתונים מתרחשת משני טלפון, מחשב לוח חכם או מחשב נייד. התוכנה פותחה עבור איסוף נתונים, עיבוד, ודיווח. איור 3 מספק סקירה קצרה של ממשקי משתמש עבור הפרוטוקולים הבאים. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig2.jpg" /> איור 2. FFS סכמטי תמונה שמאלית -. FFS סכמטיתנכון -. FFS הנייד במהלך הגז טבעי דחוס ביקורת תחנה (CNG) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig3.jpg" /> איור 3. איתור סקירת תכנית כימות. סקירה קצרה של המדרגות משתמשות הנחיה לגבי כיול, בדיקות התאוששות, ודליפות כימות. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Abaco DBX 97 mm&#160;</td>
			<td>Abaco Performance, LLC</td>
			<td>http://www.abacoperformance.com/products.htm</td>
			<td>mass air flow sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultraportable Greenhouse Gas Analyzer</td>
			<td>Los Gatos Research</td>
			<td>http://www.lgrinc.com/analyzers/ultraportable-greenhouse-gas-analyzer/</td>
			<td>methane, co2, and water sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3AA20 Fume Exhauster&#160;</td>
			<td>Daytona</td>
			<td>http://www.sustainablesupply.com/Dayton-3AA20-Exhauster-Fume-Smoke-p/w267066.htm?gclid=CI2Dm9ffrcgCFUYTHwodyusFRg&#38;CAWELAID=1307486526</td>
			<td>blower/dilutor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eagle II&#160;</td>
			<td>RKI Instruments</td>
			<td>http://www.rkiinstruments.com/pdf/eagle2brochure.pdf</td>
			<td>Handheld detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MCR 50&#160;</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>http://www.alicat.com/</td>
			<td>calibrated on methane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminar Flow Element, Model Number: Z50MC2-6, Serial Number 707230-Y1</td>
			<td>Meriam</td>
			<td>http://www.meriam.com/product-category/laminar-flow-element/</td>
			<td>calibrated on air</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K-Type thermocouple</td>
			<td>Omega</td>
			<td>http://www.omega.com/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTE-1 Calibrator</td>
			<td>Heise</td>
			<td>http://www.heise.com/products/calibrators/</td>
			<td>handheld unit for use with Dressor modules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model HQS-2&#160;</td>
			<td>Dresser/Ashcroft</td>
			<td>http://www.ashcroft.eu/download/data%20sheet/englisch/MODULE_E.pdf</td>
			<td>absolute pressure module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model HQS-1&#160;</td>
			<td>Dresser/Ashcroft</td>
			<td>http://www.ashcroft.eu/download/data%20sheet/englisch/MODULE_E.pdf</td>
			<td>differential pressure module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Divider - SGD-710C</td>
			<td>Horiba</td>
			<td>http://www.horiba.com/us/en/</td>
			<td>calibrated gas divider</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane (99.9%)</td>
			<td>Mathenson TriGas</td>
			<td>http://www.mathesongas.com/</td>
			<td>pure methane for gas recovery test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane (+/-1%) 2.5%</td>
			<td>Mathenson TriGas</td>
			<td>http://www.mathesongas.com/</td>
			<td>high concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane (+/-1%) 2010 ppm</td>
			<td>Mathenson TriGas</td>
			<td>http://www.mathesongas.com/</td>
			<td>low concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra High Purity Nitrogen (UPHN)</td>
			<td>Mathenson TriGas</td>
			<td>http://www.mathesongas.com/</td>
			<td>99.9% nitrogent gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 Liter Tedlar Bag</td>
			<td>Dupont</td>
			<td>http://www.dupont.com/products-and-services/membranes-films/pvf-films/brands/tedlar-pvf-films/uses-and-applications/tedlar-gas-sample-bag-applications.html</td>
			<td>used for bag samples for alternative gas sampling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET-7018Z</td>
			<td>ICP DAS USA</td>
			<td>http://www.icpdas-usa.com/pet_7018z.html</td>
			<td>DAQ unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Edgetech Dew Prime Hyrgrometer</td>
			<td>Edgetech Instruments</td>
			<td>http://www.edgetechinstruments.com/moisture-humidity</td>
			<td>hygrometer for flowbench</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel Swagelok fittings (1/4 inch)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>https://www.swagelok.com/products/fittings.aspx</td>
			<td>tee and other fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Tubing</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>http://www.mcmaster.com/#standard-hollow-tubing-(made-with-teflon-ptfe)/=z8xrzl</td>
			<td>tubing for sampling and calibration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLIR GF 320</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>http://www.flir.com/ogi/display/?id=55671</td>
			<td>infrared camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CGA 580 Regulator</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>http://airgas.com/category/_/N-1z13vaq</td>
			<td>UHPN regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CGA 350 Regulator</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>http://airgas.com/category/_/N-1z13vaq</td>
			<td>Methane in nitrogen regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leak detection solution (Snoop)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>https://www.swagelok.com/search/find_products_home.aspx?show_results=Y&#38;item=5e208092-ed6c-4251-9202-ed8a2aae5811</td>
			<td>bubble solution for non-leak verification</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and use of a full flow sampling system (ffs) for the quantification of methane emissions

השימוש בגז טבעי ממשיך לגדול עם גילוי מוגבר וייצור של משאבים פצלי שיגרתי. במקביל, פניהם תעשיית הגז הטבעי המשיך בדיקה אחידה פליטת המתאן על פני שרשרת האספקה, בשל פוטנציאל ההתחממות הגלובלית גבוהה יחסית של מתאן (25-84x כי הפחמן הדו-חמצני, על פי מידע אנרגיה המינהל). נכון לעכשיו, מגוון רחב של טכניקות של אי ודאויות מגוונות קיים כדי למדוד או להעריך את כמות פליטה מתאן רכיבים או מתקנים. נכון לעכשיו, רק מערכת מסחרית אחד זמינה עבור כימות פליטות ברמת רכיב והדוחות האחרונים הדגישה חולשותיה. על מנת לשפר את הדיוק ולהגביר את גמישות מדידה, עצבנו, אשר מפתחים אותה יישמנו מערכת דגימת זרימה מלאה רומן (FFS) כימות פליטות מתאן גזי חממה מבוססות על עקרונות מדידת פליטת תחבורה. מה לעזאזלFS היא מערכת מודולרית שמורכבת של מפוח נפץ הוכחה (ים), חיישן זרימת אוויר המוני (ים) (MAF), תרמי, בדיקה מדגמת, משאבת דגימת נפח קבועה, חיישן גזי חממה מבוססת ליזר, מכשיר רכישת נתונים, תוכנת ניתוח . תלויה בתצורת מפוח צינור המועסקת, FFS הנוכחית היא מסוגלת להשיג קצב זרימה הנע בין 40 ל -1,500 רגל מעוקב סטנדרטי לדקה (SCFM). ניצול של חיישנים מבוססי לייזר מפחית הפרעה מפחמימנים גבוה (+ C2). Co-מדידה של אדי מים מאפשרת תיקון לחות. המערכת היא ניידת, עם תצורות מרובות עבור מגוון רחב של יישומים החל נישא על ידי אדם כדי להיות מותקן בתוך עגלה רתומת יד, על כביש מיטת רכב, או מקרקעית רכבי שטח שירות (UTVs). FFS הוא מסוגל לכמת שיעורי הפליטה מתאן עם חוסר ודאות ביחס של ± 4.4%. FFS הוכיחה, תפעול בעולם האמיתי עבור כימות של פליטת המתאן המתרחשים conventioמתקנים סופיים ומרוחקים.

FFS המרובה פותח והשתמש לכמת מגוון של מקורות פליטה מתאן. שני מחקרים גדולים כללו את משאבת כלי רכב לגז טבעי Heavy-Duty של הקרן להגנת הסביבה גלגלים (PTW) לימוד מבצע מתואם ברנט (BCC). מחקר PTW התמקד כימות של פליטת המתאן ממערכות דלק רכב גז טבעי החובה כבדה, crankcases מנוע, דחוס מכלי גז טבעי, מכלי גז הטבעי נוזלי, מכשור לתחנות דלק, חרירים, והדלפות אחרות. FFS המרובה מערכות שמשו במהלך BCC, אשר הפגישה מומחים מובילים ממתקנים אקדמיים ומחקר מכל רחבי הארץ כדי לאסוף נתונים פליטת מתאן על פני שרשרת אספקת גז הטבעי (ייצור, איסוף ועיבוד, הולכת אחסון והפצה מקומית) באמצעות שילוב של מטוסים, כלי רכב, ומדידות קרקעיות. ערכנו כימות המקור הישיר של פליטת מתאן על טבעיתחנות מדחס גז ומתקני אחסון באמצעות מתודולוגיה שפותחה ומערכת FFS. חלק מן התוצאות ממחקר מברנט הנוגע מדידות שהושגו באמצעות העסקה של FFS הוצג ופורסם בכנסי ביקורת עמיתי עת מדעית 70-72. הן PTW ו BCC, העסקנו ציוד לגילוי דליפה מתאן לסקור רכיבי אתר כולל שסתומים, צינורות / צנרת, ורכיבים אחרים שנשאו או החזיקו גז טבעי. דליפה זוהתה עם גלאי מתאן כף יד. גלאי זה החזיק ביד סייע בזיהוי מיקום הדליפה על ידי זיהוי ריכוז המתאן עלה מעל רקע. לאחר במיקום דליפה אותר כי עלה על סף הריכוז, חוקרים השתמשו FFS לכמת את שיעור הדליפה. מדגם דליפת FFS נאסף באמצעות צינור המחובר לצד הכניסה של מפוח. המדגם עבר pr פיצוץ מוסמךאוף מפוח איפה זה היה מותש באמצעות מערכת צנרת שהכילה חיישן MAF ומתאן. מערכת FFS הצליחה לטעום ברמות ספיקה מ -40 ל -1,500 SCFM תלויה בתצורת המערכת. כשמשתמש בקצב זרימת מדגם נמדד ריכוז המתאן, שיעור דליפת SCFM או g / hr חושבה. נתוני כיול עבור כיול, זרם בלתי פוסק הוקם באמצעות המערכת. הירידה בלחץ ברחבי LFE הושג באמצעות מדידת הפרש הלחצים בין הנמל בלחץ גבוה והנמל בלחץ נמוך על LFE. הלחץ המוחלט נרשם מהנמל לחץ-הגבוהה של קו מדידת הפרש. לחצי כיול נמדדו וקליט עם מד לחץ דיפרנציאלי / אבסולוטי. יחידת כף היד השתמשה בשני מודולים, אחד עבור לחץ אבסולוטי, ואחד עבור פרש לחצים. המודול לחץ האבסולוטי היה מסוגל למדוד 0-30 PSI absolute עם חוסר ודאות של 0.025%. המודול לחץ הפרש היה מסוגל למדוד מ -0 עד 10 אינץ &#39;של מים עם חוסר ודאות של 0.06%. הטמפרטורה של מדגם הגז נמדדה לפני LFE באמצעות תרמי K-Type עם חוסר ודאות של ± 1.1 מעלות צלזיוס או 0.4%. תפוקת המתח מן MAF נרשמה באמצעות כרטיס איסוף נתונים אנלוגי. קצב הזרימה היה מגוון עם שסתום צמצם משתנה על המפרצון של המפוח. כיולים בוצעו על MAF עבור ספיקות שונות, החל עד 1,500 SCFM. כשיעור זרם בלתי פוסק של אוויר עברו הן LFE ו MAF, הפרש הלחצים, הטמפרטורה מדגם, לחץ אבסולוטי, ומתח MAF נרשמו בו זמנית. פרש הלחצים על פני LFE, הטמפרטורה מדגמת, לחץ אבסולוטי שמש לחישוב הספיקה בפועל דרך LFE שימוש במקדמים שספקו יצרן. הספיקה בפועל הייתהמומר זרימת נפח סטנדרטית. הספיקה הסטנדרטית דרך LFE הייתה קשורה למתח המתקבל MAF, כפי שמוצגת באיור 4. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig4.jpg" /> פלט איור 4. MAF כיול האיתותים. כיול Multipoint של MAF עם LFE העקיב NIST (ראה סעיפים 1 עד 1.7). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig4large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> רגרסיה הפחות ריבועים בוצעה על ערכת הנתונים כדי לקבוע את המקדמים-בכושר הטוב ביותר של המשוואה וכדי לחשב את הנתונים סטטיסטיים רגרסיה של המשוואה, R 2, לבחון קורלציה בין ערכות נתונים. לאחר המשוואה פותחה, להתייחס למתח MAF אל קצב הזרימה דרך LFE, נעשתה השוואה בין בפועל<html> קצב זרימה ואת קצב הזרימה הנמדדת של MAF. זה מוצג באיור 5. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig5.jpg" /> איור 5. MAF ספיקת מתאם. קצב זרימה נמדד MAF זמם נגד הספיקה בפועל LFE (ראה סעיפים 1.8). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig5large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> הכיול של החיישן מתאן עם בלון גז מתאן 24,730-ppm מוצג באיור 6. סטיית הממוצע מהריכוז מתאן בפועל לאחר התיקון החיצוני יושם הסתכמה ב -0.7%. הסטייה הגדולה מהריכוז מתאן בפועל לאחר התיקון החיצוני יושם הייתה 1.9%. /54179/54179fig6.jpg &quot;/&gt; איור 6. מתאן חיישן כיול / אימות. אימות חיצונית של החיישן מתאן באמצעות גז מכויל המפולג NIST מתאן בבקבוקים למעקב (ראה סעיף 2). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig6large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> לאחר עקומות הכיול הושגו ויישומים, אימות של המערכת כולה בוצעה על ידי השלמת בדיקת גז התאוששות. באילו מסה של מתאן ידוע הוזרקה למערכת באמצעות מתאן מכויל MFC ו השוואה בין המסה שצוינה על ידי המערכת למסה הנכונה מוזרק. הליך זה התבסס על המנהג הנפוץ של זריקות פרופאן נדרשו על ידי הקוד של תקנות פדרליות להבטיח את היכולת ללכוד ומדידה של מנהרות דילול זרימה מלאות שבו נפח ידוע של פליטת פחמימנים מוזרקים לתוך measuremמערכת אף אוזן גרון באמצעות מכשיר מכויל באופן עצמאי ויכולת ההתאוששות של המערכת מאומתת. בשליטת MFC כויל על מתאן. את MFC נקבע בשתי ספיקות של 20 ו -30 SLPM של מתאן טהור 99.9%. התוצאות מוצגות בטבלה 1 עבור קצב זרימה מערכת של 140 SCFM. זה היה הראה כי בשני מקרי ערכים שנמדדו במערכת FFS היו בתוך 4.4% הצפויים. השגיאה הממוצעת בין שני המדדים הייתה עלייה של 2.2%. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> setpoint MFC </td><td> שחזור FFS </td><td> שגיאת שחזור </td></tr><tr><td> SLPM </td><td> SLPM </td><td> % </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 20.3 </td><td> 1.70% </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 30.8 </td><td> 2.7 </td></tr><tr><td colspan="2"> מְמוּצָע </td><td> 2.20% </td></tr></tbody></table>טבלה 1. FFS תוצאות שחזור. בדיקות מתאן התאוששות בשני שיעורי דליפה מדומים שונים. באיסוף הנתונים באופן מקור דליפת רציף איור 6 מציג דוגמה של מקורות דליפה מתמדת. איור 7 ניתן לחלק 4 אזורים נפרדים, המודעה. אלה כוללים את החלקים הבאים: רקע, מתקרב מקור דליפה, לכידת דליפה, ונסוג ממקור הדליפה. כימות דליפה מתרחשת במהלך סעיף ג. בבדיקה שביצענו, מדידת חזר השני של אותה דליפה לאחר סעיף ד &#39;איור 8 מציג את הדליפה מנקודת המבט מצלמת אינפרא אדום -. משמאל מראה את הפלומה מתאן לפיזור טבעי - מימין מראה כי FFS אוספת את כל הדליפה בתוספת דילול נוסף אוויר. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig7.jpg" /><br/&gt; איור 7. קונבנציונליים רציף דליפת עקבות זמן מקור דליפה רציפה המציגות את סעיפי מדידה השונים (א: רקע, ב: מתקרב ההדלפה, ג: שיעור דליפה ממוצע, ד: נסוג מן הדליפה) (ראו סעיפים 5 - 5.6).. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="הספרה 8" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig8.jpg" /> איור 8. אינפרא אדומים תמונה של דליפת שמאל -. דולף הולם ונכונה -. שנתפס / דליפה לכמת מאותו ההולם (ראה סעיף 4.6) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig8large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> מקור דליפת לסירוגין המסה הכוללת הקשורים לאירוע מסוים הושגה מהריכוז-timדואר פרופיל דרך היישום של אינטגרציה נומרית. כדי לעקוף חלק מן היעילות הקשורים נוסחת הטרפז, כלל של סימפסון מרוכבים אדפטיבית הועסק. שיטת סוג נצב אדפטיבית זו מאפשרת לבצע התאמות גודל אוטומטיות צעד באזורים של וריאציות חדות 73. צורך האינטגרציה נומרית של הנתונים שנאספו היה ישים לאירועים לסירוגין, כגון איור 9 ממחיש דוגמא מקור לסירוגין של פליטה מתאן. דוגמא זו הייתה לאירוע רכב-תדלוק. רקע מוצג מנקודת 150-240 שניות ומ 425 שניות עד הסוף. אירוע מסוים זה היה עבור תדלוק של גז טבעי נוזלי יחיד (LNG) טנק. שיעור הדליפה שולב כדי לקבוע את המסה הכוללת נפלטת (9.5 גרם). <img alt="איור 9" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig9.jpg" /> איור 9. לסירוגין דליפה. מקור &#39;דליפה&#39; לסירוגין מאירוע רכב-תדלוק (ריכוז [ppm], קצב הזרימה דילול [scfm], לדלוף שיעור [g / hr]) (ראה סעיף 5). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig9large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של נתון זה.</a> מקור מצטבר בשל ריבוי מקורות להיות בסמיכות הדוקות מוקף כיסוי, יחידת מדחס הקובצים והתייחסה כמקור יחיד כימות דליפה. איור 10 מציג דוגמא של מדידת פליטת המתאן ממקור מצטבר. נתונים אלה נאספו דיור מדחס זמן מילוי CNG. דיור המדחס נמדד ברציפות במשך כ 119 דקות. יחידת המדחס נתקלה עשתה להציג כמות קטנה של השתנות. וריאציות שיעור דליפה וריכוז המתאן נבעו כתוצאה מתנודות בלחצים והדלפות משתנות הנובעותחותמות מדחס. עבור מקורות מצטברים, נתונים נאספו במשך תקופות ממושכות ושיעור הדליפה הממוצע חושב. <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig10.jpg" /> איור 10. צבירת דוגמא. דליפת שיעור, זרימה, ונתוני ריכוז מ זמן מצטבר למלא דיור מדחס CNG (מדחסים ומאווררי off) (ראה סעיף 5.7). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54179/54179fig10large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions at JoVE.com

עיצוב ושימוש במערכת דגימה מלאה של זרימה FFS לכימות פליטת מתאן | הנדסה | וִידֵאוֹ

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

עיצוב ושימוש מערכת דגימה זרימה מלאה (FFS) עבור כימות פליטות מתאן

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

design-use-full-flow-sampling-system-ffs-for-quantification-methane

Universidad de Cartagena UDEC

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Chemistry

Biology

Engineering

Ecology

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Biodiversity and Conservation

Introduction: Matter and Measurement

SCIENTISTS IN ACTION

16.6K Views.  West Virginia University. We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

Video: Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial shape (i.e., surface figure), will converge to final surface figure with excellent surface quality under a fixed, unchanging set of polishing parameters in a single polishing iteration. In contrast, conventional full aperture polishing methods require multiple, often long, iterative cycles involving polishing, metrology and process changes to achieve the desired surface figure. The Convergent Polishing process is based on the concept of workpiece-lap height mismatch resulting in pressure differential that decreases with removal and results in the workpiece converging to the shape of the lap. The successful implementation of the Convergent Polishing process is a result of the combination of a number of technologies to remove all sources of non-uniform spatial material removal (except for workpiece-lap mismatch) for surface figure convergence and to reduce the number of rogue particles in the system for low scratch densities and low roughness. The Convergent Polishing process has been demonstrated for the fabrication of both flats and spheres of various shapes, sizes, and aspect ratios on various glass materials. The practical impact is that high quality optical components can be fabricated more rapidly, more repeatedly, with less metrology, and with less labor, resulting in lower unit costs. In this study, the Convergent Polishing protocol is specifically described for fabricating 26.5 cm square fused silica flats from a fine ground surface to a polished ~&#955;/2 surface figure after polishing 4 hr per surface on a 81 cm diameter polisher.

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats & Spheres

A novel optical polishing process, called &#8220;Convergent Polishing&#8221;, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

מתכנס פוליש: תהליך פשוט, מהיר, מלא צמצם פוליש של אופטי דירות באיכות גבוהות וSpheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and Terahertz imaging. For about 45 years, the generation of coherent, far-infrared radiation has been accomplished using the optically pumped molecular laser. Once far-infrared laser radiation is detected, the frequencies of these laser emissions are measured using a three-laser heterodyne technique. With this technique, the unknown frequency from the optically pumped molecular laser is mixed with the difference frequency between two stabilized, infrared reference frequencies. These reference frequencies are generated by independent carbon dioxide lasers, each stabilized using the fluorescence signal from an external, low pressure reference cell. The resulting beat between the known and unknown laser frequencies is monitored by a metal-insulator-metal point contact diode detector whose output is observed on a spectrum analyzer. The beat frequency between these laser emissions is subsequently measured and combined with the known reference frequencies to extrapolate the unknown far-infrared laser frequency. The resulting one-sigma fractional uncertainty for laser frequencies measured with this technique is &#177; 5 parts in 107. Accurately determining the frequency of far-infrared laser emissions is critical as they are often used as a reference for other measurements, as in the high-resolution spectroscopic investigations of free radicals using laser magnetic resonance. As part of this investigation, difluoromethane, CH2F2, was used as the far-infrared laser medium. In all, eight far-infrared laser frequencies were measured for the first time with frequencies ranging from 0.359 to 1.273 THz. Three of these laser emissions were discovered during this investigation and are reported with their optimal operating pressure, polarization with respect to the CO2 pump laser, and strength.

We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

אפיון פליטות לייזר רחוק אינפרה-אדומות והמדידה של התדרים שלהם

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the degradation of device performance. In order to evaluate such degradations using computer simulations, full matrix material properties at elevated temperatures are needed as inputs. It is extremely difficult to measure such data for ferroelectric materials due to their strong anisotropic nature and property variation among samples of different geometries. Because the degree of depolarization is boundary condition dependent, data obtained by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) impedance resonance technique, which requires several samples with drastically different geometries, usually lack self-consistency. The resonant ultrasound spectroscopy (RUS) technique allows the full set material constants to be measured using only one sample, which can eliminate errors caused by sample to sample variation. A detailed RUS procedure is demonstrated here using a lead zirconate titanate (PZT-4) piezoceramic sample. In the example, the complete set of material constants was measured from room temperature to 120 &#176;C. Measured free dielectric constants <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53461/image001.jpg" /> and&#160;<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/53461/image002.jpg" /> were compared with calculated ones based on the measured full set data, and piezoelectric constants d15 and d33 were also calculated using different formulas. Excellent agreement was found in the entire range of temperatures, which confirmed the self-consistency of the data set obtained by the RUS.

This protocol describes the procedure of measuring the temperature dependence of the full set material constants of piezoelectric materials using resonant ultrasound spectroscopy (RUS).

אפיון מלא סט חומר קבועים תלות בטמפרטורה שלהם עבור חומרים פייזו באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה אולטראסאונד

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

שיטה סטנדרטית למדידת יעילות גבייה נגב-דגימה של חומרי נפץ Trace

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that characterize the transport phenomena in a rotating channel are identified via the parametric analysis of the momentum and energy equations referring to a rotating frame of reference. Based on these dimensionless flow equations, an experimental strategy that links the design of the test module, the experimental program and the data analysis is formulated with the attempt to reveal the isolated Coriolis-force and buoyancy effects on heat transfer performances. The effects of Coriolis force and rotating buoyancy are illustrated using the selective results measured from rotating channels with various geometries. While the Coriolis-force and rotating-buoyancy impacts share several common features among the various rotating channels, the unique heat transfer signatures are found in association with the flow direction, the channel shape and the arrangement of heat transfer enhancement devices. Regardless of the flow configurations of the rotating channels, the presented experimental method enables the development of physically consistent heat transfer correlations that permit the evaluation of isolated and interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on the heat transfer properties of rotating channels.

Here, we present an experimental method for decoupling the interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on full-field heat transfer distributions of a rotating channel.

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

העיצוב והיישום של תחמן רובוטית העידו סאונד אקסטרה גשמית

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft engines. However, developing VCE requires high costs. Thus, it is essential to build a mathematical model when developing an aircraft engine, which may avoid a large number of real tests and reduce the cost dramatically. Modeling is also crucial in control law development. In this article, based on a graphical simulation environment, a rapid method for modeling a double bypass variable cycle engine using object-oriented modeling technology and modular hierarchical architecture is described. Firstly, the mathematical model of each component is built based on the thermodynamic calculation. Then, a hierarchical engine model is built via the combination of each component mathematical model and the N-R solver module. Finally, the static and dynamic simulations are carried out in the model and the simulation results prove the effectiveness of the modeling method. The VCE model built through this method has the advantages of clear structure and real-time observation.

Here, we present a protocol to build a component-level mathematical model for a variable cycle engine.

שיטה מהירה למידול מנוע מחזור משתנה

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It is intended as a practical and reproducible procedure to identify macroscopic cracks at an early stage and monitor crack propagation during fatigue tests. It consists of strain field measurements at the weld using DIC. Images are taken at fixed load cycle intervals. Cracks become visible in the computed strain field as elevated strains. This way, the whole width of a small-scale specimen can be monitored to detect where and when a crack initiates. Subsequently, it is possible to monitor the development of the crack length. Because the resulting images are saved, the results are verifiable and comparable. The procedure is limited to cracks initiating at the surface and is intended for fatigue tests under laboratory conditions. By visualizing the crack, the presented procedure allows direct observation of macrocracks from their formation until rupture of the specimen.

Digital image correlation is used in fatigue tests on a resonance testing machine to detect macroscopic cracks and monitor crack propagation in welded specimens. Cracks on the specimen surface become visible as increased strains.

לפצח ניטור בדיקת עייפות התהודה של דגימות מרותך באמצעות מתאם תמונה דיגיטלית

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...

Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display

This paper demonstrates a method to record a set of twelve ultra-realistic full-color analog holograms presenting the same brightness, transparency and homogeneous colors for the fabrication of a Fantatrope, a dynamic holographic 3D display, without the need for special viewing aids. The method involves the use of 3D printer technology, a single-beam full-color Denisyuk optical setup with three low-power lasers (red, green, and blue) and an iso-panchromatic high-sensitive silver-halide holographic emulsion specially designed for recording analog holograms without any diffusion. A cyclic animation is created with a 3D computer graphics program and different elements are 3D printed to form models for the holograms. Holograms are recorded with a full-color holographic setup and developed using two simple chemical baths. To prevent any emulsion thickness variations, the holograms are sealed with optical glue. Results confirm that all holograms recorded with this protocol present the same characteristics, which allow them to be used in the Fantatrope.

We present a protocol to record a set of ultra-realistic full-color analog holograms, showing the same brightness, transparency, and homogeneous colors, on ultra-fine-grain silver-halide holographic emulsions for the fabrication of a dynamic holographic 3D display.

הקלטת הולוגרמות אנלוגי בצבע מלא-ריאליסטי לשימוש בתצוגת הולוגרמה נעה

This paper demonstrates a method to record a set of twelve ultra-realistic full-color analog holograms presenting the same brightness, transparency and ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.