新发现的型

南极点望远镜探测到大爆炸余辉中的极化方向图

图1
照片提供:达纳·赫鲁贝
科学家达纳·赫鲁贝在靠近主镜的南极望远镜上工作,使用红光来保持他的夜视能力。研究人员最近用这台仪器探测了大爆炸余辉中一种长期预测被称为透镜B型的极化方向图。

作者:达纳·赫鲁贝,《南极太阳》专稿

2013年9月20日发布

使用南极点望远镜(SPT)的科学家们成为了第一个在大爆炸余辉中探测到长期预测称为透镜B型极化方向图的团队。探测到这个信号是了解宇宙暴胀过程中的一个里程碑,宇宙暴胀是宇宙存在的最初几分之一秒内极速膨胀的时期。

SPT协作项目在最近的一篇论文中详细描述了这一测量结果,《自然》和《天空与望远镜》的文章对此作了简要描述。芝加哥大学领导着包括全球十几个机构的SPT协作项目。芝加哥大学的约翰·卡尔斯特罗姆是这个主要由美国国家科学基金会资助项目的首席研究员。

图2
照片来源:达纳·赫鲁贝
满月在南极点望远镜后面照耀。

SPT位于地理南极点,是一台大型毫米波长望远镜,旨在观测宇宙微波背景(CMB)。CMB是宇宙大爆炸的光或者说余辉,大致在宇宙诞生40万年后--或者说大约137亿年前被释放了出来。

这种强可见光--从那时起,由于宇宙的膨胀,产生了红移或拉伸--今天可以以一种极其微弱微波信号的形式探测到。这个信号提供了原始宇宙的“快照”,包含了大量关于基本物理学和宇宙学的信息,比如宇宙的几何形状、所含物、演化,甚至命运。

虽然南极点对大多数人来说似乎是一处不适宜居住的地方,但它提供了实现SPT项目雄心勃勃目标的最佳地点之一。由于大气中的水分会吸收微波,南极点上空稀薄、寒冷、干燥的大气使SPT能够更容易探测到CMB辐射。空气非常寒冷,几乎没有水分,还有在海拔约9300英尺的地方,透过的大气要少得多。

于2007年开始观测的SPT使用了一台非常灵敏的相机,可以在三个毫米波段测量极小的CMB空间温度分布或者说各向异性。于2011年11月完成的第一阶段已经制作了当时分辨率最高、灵敏度最高的CMB图。

该望远镜还发现了数百个巨大的高红移星系团(宇宙中最大的引力束缚实体)、包括正在形成高红移尘埃恒星的星系在内的点光源以及被尘埃遮蔽的活动星系核。

这些测量使得SPT协作项目能够更好地了解宇宙的物理现象。高分辨率的CMB各向异性图使CMB功率谱得到改善。CMB功率谱本质上是在原始宇宙的氢氦等离子体中的声谱。它被用来量化可观测宇宙的一些特性。

图3
照片来源:南极点望远镜网站
南极点望远镜极化敏感相机焦平面。

红移范围内的巨大星系团目录使我们能够更好地约束宇宙学参数,如暗能量状态方程。观察到物体的红移表明,今天最终到达我们身边的光是何时发出的。物体的红移越高,光发射的时间就越早。因此,通过观测高红移物体,我们正在观测数十亿年前的宇宙。

仔细检查大范围红移的物体可以让我们审视引力束缚结构如何随着时间的推移而演变,有助于我们更好地了解被称为暗能量的神秘力量如何影响宇宙的膨胀历史。

2012年1月,SPT配备了一台新的极化敏感相机SPTpol,以增加该望远镜的能力。

SPTpol是一台双频极化敏感相机,对两个毫米波段敏感,将继续SPT最初的科学目标,另外,也测量CMB的极化各向异性。CMB光的极化本质上意味着光波有一个优先的而不是随机的振荡方向。

留在CMB上的极化信号可以分解为通常所说的“E型”(似梯度)和“B型”(似旋度)信号,它们与电磁学中的“E”和“B”场方向图相似。

测量CMB采用对非常低噪声极其灵敏的相机来测量在2.7开氏度(绝对零度以上2.7度)的CMB中的变化。遍及CMB的温度各向异性是十万分之一,需要测量一度的几十万分之几的温差。

图4
照片来源:达纳·赫鲁贝
2013年的南极点望远镜,配备了新接收器、主镜护罩和更大的地面护罩。

第一次用SPT测量的B型极化各向异性要弱100倍,或者说约为千万分之一。这意味着我们在2.7开氏度的CMB中测量非常微小的差异。E型极化,本质上是由早期宇宙中氢氦等离子体密度的波动产生的,2002年由南极点的DASI望远镜首次测量到。

B型极化可以通过两种方式产生:通过引力透镜作用将E型极化转换为B型,以及通过暴胀引力波的直接CMB极化。

在型转换中,穿过空间大约137亿年到达我们的E型极化CMB光在经过巨大星系团时被引力透镜化或扭曲为B型极化光。

这些透镜化的B型可以用来更好地约束宇宙学参数,比如宇宙中的物质分布和微中子的质量。这是SPT协作项目最近首次探测到的CMB中的B型极化。

下一个更大的目标之一是测量CMB的B型极化,这是由来自暴胀时期(最初的、短暂的指数膨胀或大爆炸中的“爆炸”)的重力波引起的。这些是由在这个理论暴胀时期产生的引力波直接留在CMB上的B型。

探测到这种原始的B型极化将会证实暴胀理论,该理论为宇宙热大爆炸模型提供依据。

(鞘嘴鸥译自美国《南极太阳》:https://t.cn/A6OHwyaX,顺致感谢该网站和作者。)

三通接头老化泄露差点致非计划停车,这个板子拍谁?

内容来源:《仪表问答 案例汇编》第一章第五节硫黄装置比值仪趋势不稳定导致工艺波动 49页

一基本情况

1.装置及单元简介

某公司5万吨/年硫黄回收联合装置,2016年6月开工建设,2017年10月26日工程完成并投运。硫黄回收装置主要原料为酸性气,主要产品为液硫。

2.回路及仪表简介

硫比值分析仪(位号AT10201,型号TLG-837 )是紫外分光光谱仪,它利用被测量介质对紫外光的吸收,与被测量介质浓度成线性关系实现定量测量。

在硫黄回收装置中,部分H2S先和空气反应生成SO2,然后剩下的H2S和生成的SO2在催化剂的帮助下反应实现硫回收。为使硫回收过程达到最佳的回收效果,需要通过控制空气进气量使H2S和SO2的摩尔比为2:1;为此需要在尾气出口配置一套硫黄比值仪,以测量H2S和SO2浓度,并计算两者的比值(H2S/SO2),将信号传递给DCS,由DCS控制空气进气阀(阀芯为球阀),实现反馈控制;减小硫排放量、提高硫回收率、优化控制,降低能耗。硫比值回路图如图1所示。

二故障描述及处理过程

1.故障前工艺情况

故障发生前,生产装置运行正常,工艺参数没有异常及波动;仪表维护人员最后一次巡检仪表各数值指示正常。

2.故障现象及描述

硫黄比值仪投用后发现硫化氢与二氧化硫测量趋势表现为正比例(与下面描述比值增大、减小不是同一个意思,此处是说趋势表现为正比例,硫化氢测量数值变大,二氧化硫测量数值也变大;正常硫化氢与二氧化硫数值为反比例关系,硫化氢测量数值变大,二氧化硫测量数值减小)现象,偶尔出现测量数值跳零(图2)。

3.故障影响范围

酸气、风气配比不当,影响硫黄回收率。克劳斯反应过程中H2S和SO2的分子比为2:1,当原始的H2S和SO2的分子比不等于2:1时,随着反应的进行,H2S和SO2的比值随之增大或减小,随着偏离程度的增大硫转化率明显下降。为了提高装置硫转化率,在操作过程中必须控制反应炉的空气量合适以确保尾气中H2S和SO2的分子之比达到2:1。另外,由于生产线氧管线压力波动大,造成风气配比波动大,进而影响炉膛温度,可能造成非计划停车。

4.仪表及系统处理过程

注意:进入硫黄装置,除个人劳保用品穿戴齐全外,还需佩戴四合一报警器(硫化氢,一氧化炭,氧气和可燃性气体),按要求佩戴防毒口罩,做好个人安全防护。

(1)发现问题:硫黄比值仪投用后发现硫化氢与二氧化硫测量趋势出现正比例现象,偶尔出现测量数值跳零。

(2)检查原因及处理方案:

①清理发射端、接收端镜片,发现接收端镜片被遮挡光束无法正常穿过(图3),随后将镜片进行清理(图4)。

②检查取样探头的高压蒸汽、冷指蒸汽(专业名词)、反吹风、抽吸气运行情况。

③检查预处理箱内的各阀门、流量计是否工作正常,气动三通阀有内漏现象(阀位在关闭状态时仍有介质流过,气动三通阀拆分见图5),经过拆检后发现阀芯经过长时间的高压力、高流速表面出现腐蚀(图6)。

④更换气动三通阀整体后硫化氢与二氧化硫测量趋势恢复正常(图7)。

三故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价:

仪表风管三通(三通接头)长时间经受高压,高流速气体冲蚀,可能会存在一定内漏风险,需定期按计划更换。巡检人员在巡检过程中未仔细观察气路压力指示,对压力下降数值不敏感,导致未能及时发现内漏的三通,未能及时更换以避免问题的出现,由于巡检人员对小问题的忽视,降低了仪表系统的可靠性。

2.失效分析:

(1)直接原因:三通接头处受高压气体(高压蒸汽,此处压力达3Mpa,目前使用的气动三通阀只适用于常压条件,下次报备需报高压阀门)冲击损坏,导致气路发生泄漏是本次事故的直接原因(图8)。

注:A,I为控制气动阀动作的驱动器接口;B为连接机柜下方的高压蒸汽总管;E,G为仪表风或氮气总管;H为连接标气;C,D,F连接实物探头,C为低压蒸汽入口,F为高压蒸汽入口,D为仪表风或氮气总管出口。

(2)间接原因:高压气体冲击三通接头,导致三通接头损坏;三通接头质地不均匀导致一侧易损,最终导致三通接头损坏,所以引发此次故障;三通接头在与气路管连接时存在偏移(观测阀芯受损部位可发现为单侧长期受冲蚀),未能使气路管与三通接头以一条直线接入,因此在高压、高速气体流过时,受阻不同,长时间冲击一侧就会导致三通接头损坏,从而引发此次故障。

(3)管理原因:在日常工作中未指定专门的负责人员对该表检查维护,未生成台账每天填写设备检查记录,未设立考核制度,从而导致巡检人员在巡检过程中走马观花,久而久之,引发此次故障。巡检人员在日常巡检过程中未能发现此问题,以及发现问题未能及时排除可能存在的危险因素,也是导致此次故障的管理原因。

3.故障性质

阀芯经过长时间的高压力、高流速冲蚀表面出现腐蚀,导致测量趋势出现正比例现象,偶尔出现测量数值跳零故障;属器件年久老化故障类型;巡检人员未能及时发现三通接头老化泄露现象。

四防范措施及建议

1.经验教训
(1)巡检人员加强巡检,每天在巡检过程中携带泡沫水,对可能存在泄露的转接处进行试漏,发现有轻微泄露,先紧固,再进行试漏,若还未解决,更换备用件。

(2)每周定期对发射端跟接收端探头进行反吹或清洁工作,做好仪表维护,防止有大块污物出现,从而影响仪表测量。

(3)预处理箱内目前使用的三通阀,四通阀适用条件为常温常压,而高压蒸汽与低压蒸汽为采样探头正常工作必备条件(防止硫结晶污染准直器末端玻璃柱),在高温高压工作条件下,需换耐高温高压材质备件,增加使用寿命。

2.持续改进

(1)重要仪表专人管理,对班组人员进行仪表专业知识培训,让每个人了解该仪表工作原理,能够独立处理事故。

(2)改造完善气路回路测量管路的保温,避免样气在镜片处凝固。

五知识拓展

1.TLG-837硫黄比值仪特点

采用硫黄比值仪最新的、第三代技术:原位测量探头(图9)+全谱分析(图10)单元,采用原位测量探头(简称探头)进行原位取样,将全谱分析单元(图11)安装在管道旁,两者采用软连接(光纤、电缆),在结构形式上类似PH计;探头内置冷手指,可以确保单质硫在采样管和冷手指上液化,并在重力作用下流回工艺管道,避免污染气体室的透镜及堵塞气体室;探头高温蒸气伴热,确保没有固态硫析出;蒸气反吹时,可有效清洗采样管壁的残余硫。

2.TLG-837硫黄比值仪优势(如图12)

具有第二代所有优点,同时:①采样全谱分析技术可有效避免COS(羰基硫)、CS2、SV(二芐胺基苯磺酸钠)对H2S、SO2测量的干扰;②特殊设计的探头无需捕雾器,不易堵塞,响应时间也进一步缩短;③仪表安装管道旁边,采用软连接,安装、操作、维护方便。

系统外观及构成、原位防雾化取样探头以及取样流程如图13-15。

便携式ADS-B发射机GAE260

 

市场主流的便携式ADS-B发射机GAE260,是一款低成本、高效率、小体积实现ADS-B信号发送的便携式设备,主要为不具备ADS-B功能航空器、机场场面车辆,以及地面障碍物等实现ADS-B信号发射功能。具体产品功能介绍:

1 设备概述
  GAE260不需要与飞机进行任何接口交联,其自带独立式电池仓和信号收发的天线,电池仓完整充电一次可以提供发射器连续工作24小时。GAE260具备外接电源接口,可以根据需要外接其他供电设备进行长时间连续工作。
  GAE260体积小巧,自带LCD用户操控面板,可方便快捷的根据用户需求进行参数配置,有效降低用户在业务转换过程中的操作复杂度,提升用户业务效率。简洁的参数设置操作无需专门培训即可参考说明书进行作业。

2 设备介绍
2.1 设备外观
GAE260的整机如图2所示,整机小巧便携,出行携带方便不占用太多空间;GAE260的主机如图3,设备平面设计,迷你方形适合任意包装携带出行,独立式电池仓如图4,简洁设计,续航时间长。

2.2 主要技术指标
a) 符合D0-260B;
b) 发射功率:250瓦;
c) 射频信号中心频率:1090MHz±100KHz;
d) GNSS定位精度:优于2.5米;
e) GNSS更新率:5Hz;
f) 输出报文:DF18(ICAO,呼号,经纬度,高度,速度,航向等);
g) 外部供电电压:DC8~15V;
h) 工作温度范围:-10℃~+55℃;
i) 设备尺寸:主机108*70*15mm,电池仓97*83*28mm(不含天线及凸出部分);
j) 整机重量:480g,其中发射机主机190g,电池仓290g。

2.3 发射机组件清单,具体功能可参考图片5:
①GAE260主机
② 全向天线
③GNSS天线
④外部电源线
⑤电池仓
⑥充电器
⑦电源适配器
⑧天线延长线

注:电池仓、充电器、电源适配器及天线延长线为选件,用户可以在订货时自己选配。

如需订制或了解其他信息,请联系责任销售
13810733869(微信同号)
QQ:2958946949
邮箱:shaohy@gaetech.com.cn

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