طراحی و ساخت آشکارساز لکه ای جهت اندازه گیری گازهای موجود در هوا به کمک پردازش تصویر

در این تحقیق توانایی ثبت انواع اطلاعات مورد نیاز حین انجام پژوهش ها به صورت تصویر مورد بررسی قرار گرفت. ثابت گردید که در این زمینه هیچگونه محدودیتی وجود ندارد. دیگر اینکه مصور نمودن فرایندهای شیمیایی در شرایطی که مانع از مخلوط شدن سریع واکنشگرها می گردد، امکان حصول اطلاعات فراوانتری را در مقایسه با آزمایشات متداول فراهم می نماید؛ این امتیاز در به دست آوردن نتایج کمی و کیفی وسعت عمل ما را به مراتب افزایش خواهد داد. برای اندازه گیری گازهای خطرناک جو با استفاده از روش حلالیت، از یک آشکارساز لکه ای استفاده شد. کلیه پارامترهای تجربی و نکات لازم در طراحی و ساخت یک سیستم جریانی جهت اندازه گیری نمونه ها در خارج از آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفتند و شرایط بهینه جهت انجام آنالیزهای سریع به صورت تکرار پذیر با ایجاد لکه ای مناسب در قسمت نمایشگر آشکارساز تعیین گردید. کربن دی اکسید به عنوان نماینده گازها انتخاب گردید. تزریق حجم مشخصی از محلول کربنات سدیم درون محفظه ی تولید گاز حاوی اسید کلریدریک به مقدار اضافی، باعث تولید کربن دی اکسید شده که توسط پمپ هوا با فلوی مشخص به درون آشکارساز منتقل می شود. تماس گاز کربن دی اکسید با محلول درون آشکارساز به خاطر انحلال در آن باعث ایجاد یون هیدروژن می شود که در حضور شناساگر متیل قرمز باعث تغییر شدت رنگ در قسمت صفحه نمایشگر آشکارساز می شود. جهت استفاده معمولی از آشکارساز، مساحت و شدت رنگ لکه متناسب با افزایش غلظت کربن دی اکسید نمونه تزریقی افزایش پیدا می کند. چشم انسان جهت مقایسه نمونه های مجهول با استانداردها قابل استفاده است. به منظور بررسی تخصصی عملکرد آشکارساز کلیه وقایع از ابتدا تا انتهای اندازه گیریها توسط دوربین دیجیتالی ccd ثبت و ضبط می شود. الحاق این امر در کنار آشکارساز، کاربر را از صرف توجه زیاد در طول آزمایش فارغ می-کند، همچنین جهت انتقال اطلاعات بین افراد معمولی و متخصصین به عنوان یک روش ارتباطی مناسب عمل می نماید. تا 10 نمونه را می توان در طی یک ساعت آنالیز نمود، محاسبه مساحت و شدت رنگ عکس لکه با استفاده از روشهای پردازش تصویر امکان پذیر است که برنامه های مورد نیاز در نرم افزار photoshop وجود دارد. منحنی کالیبراسیون برای دتکتور نوع سوم دارای دو محدوده خطی در محدوده های غلظتی 5-10×25/1 -6-10×5/7 مولار و 4-10×1/2-5-10×0/5 مولار و برای نوع چهارم داری یک محدوده خطی 4-10×40/1- 4-10×10/7 مولار کربن دی اکسید در هوا در شرایط بهینه استفاده شده برای کالیبراسیون است. حد تشخیص برای دتکتور نوع سوم و چهارم به ترتیب 6-10×31/6 و 5-10×00/1 مولار می باشد. انحراف استاندارد نسبی در غلظتهای معمول محدوده عملکردی سیستم در بهترین حالت برای دتکتور نوع سوم و چهارم به ترتیب در حدود %20/5 و %65/4 به دست آمد. این روش با موفقیت برای اندازه گیری گاز کربن دی اکسید موجود در هوای بازدم استفاده شد.