نشر صوتی بررسی نشر شعله ای توسط پردازش تصویر و ارزیابی پارامترهای تجزیه ای

برهم کنش صوت و ماده از زمینه های تحقیقی است که کمتر درباره آن مطالعات لازم صورت گرفته است. از آنجا که تولید صوت یک پدیده ماکروسکوپی می باشد, دخیل نمودن اطلاعات شیمیائی که ماهیت میکروسکوپی دارند در تغییرات پارامترهای صدا امری مشکل به نظر می رسد. دراین تحقیق از تشدید صدای احتراق شعله هیدروژن – هوا در یک لوله استیل بسته استفاده گردیده است. طراحی نهائی دارای امکاناتی جهت تنظیم محل احتراق اولیه, سیستم خنک کننده جداره ودرعین حال پرهیز ازحالت پس زنی شعله و تشکیل مخلوط انفجاری می باشد. جهت تولید و تزریق نمونه های گازی از یک تله مایع که هوای ورودی به سیستم را بصورت حباب ازخود عبور می دهد بهره برداری گردیده است . به منظور مقایسه نوسانات شدت صدای تولید شده با تغییرات غلظت آنالیت درشعله ازنشر مولکولی همزمان با آن استفاده شد. در مطالعات انجام شده از واکنش مقدار مشخص سولفیت سدیم با محلول اسید فسفریک گاز دی اکسید گوگرد تولید شده را بعنوان آنالیت به شعله هیدروژن – هوا تزریق نمودیم. برای ثبت نشر نوری و تغییرات صدای حاصل ازورود نمونه به شعله از یک دوربین دیجیتال (ccd) استفاده گردید. با استفاده از نرم افزارهای مختلف تصویری وصوتی ازفیلم های ضبط شده اطلاعات تجزیه ای مورد نیاز استخراج گردیدند. درفواصل زمانی مختلف فریم هائی درتعداد لازم انتخاب ونهایتاً با اعمال مراحل پردازش وآنالیز تصویر جهت اندازه گیری تغییرات نشر نوری شعله درمقایسه با زمان بکارگرفته شدند. برای آنالیز صوت حاصل از احتراق از نرم افزار spectralab استفاده گردید . این نرم افزار اطلاعات صدا را به کمک آنالیز فوریه بصورت یک اسپکتروگرام نمایش می دهد که تغییرات شدت در فرکانس های مختلف تشکیل دهنده صدای تولیدی را با افزایش و کاهش تیرگی خطوط حاصله ارائه می نماید. برای ترسیم منحنی تغییرات شدت صدا با زمان از پردازش و آنالیز تصویری اسپکتروگرام تولیدی استفاده شد. نتایج حاصل از تغییرات نشر مولکولی درشعله با دقت قابل قبولی در تطابق با تغییرات شدت صوت در محدوه فرکانسی مورد انتخاب بودند. سطح زیر منحنی شدت – زمان در نتایج حاصل از نشر نوری وصوتی بعنوان سیگنال تجزیه ای برای اندازه گیری کمی نمونه های تزریقی انتخاب شد. مطالعات وسیعی درشرایط مختلف از نظر مقدار جریان گازها، شرایط دمائی، محل احتراق و ناحیه ثبت نشر نوری انجام پذیرفتند. نتایج حاصل را می توان در چهار حالت مختلف دسته بندی نمود که شرح مبسوط آنها در قسمتهای تجربی و شرح و بحث آورده شده اند. با انتخاب شرایط بهینه در محدوده mmole s2-10×2- 3-10×5 منحنی های کالیبراسیون y=43312(mmole s)+256.65 y=9663(mmole s)+151.93 به ترتیب برای اندازه گیری های نشری و صوتی حاصل از تزریق نمونه های 2-0/5 میلی لیتراز محلول سولفیت سدیم به سیستم حاصل گردیدند. حد تشخیص برای اندازه گیری نشر نوری شعله mmole s10-4× 2/67 و برای اندازه گیری شدت صوتی درحدودmmole s 10-4× 4/3 با استفاده از منحنی های کالیبراسیون بدست آمدند که با توجه به حجم هوای مورد نیاز این مقادیر در محدوده غلظتی بسیار پایینی (تقریباً 10-10 مولار) از دی اکسید گوگرد مخلوط با هوا می باشد. تکرارپذیری روش در مقادیر متوسط محدوده غلظتی قابل استفاده برای اندازه گیری های شدت نوری – زمان درحدود2/28% وبرای اندازه گیری های شدت صوتی – زمان درحدود3/7% بدست آمدند. به منظور بررسی توانائی سیستم درآنالیز کیفی درمرحله اندازه گیری صوتی بااستفاده از نقاط منحنی دامنه- زمان درحالت time series وایجاد منحنی تابع چگالی احتمال (pdf) برای حالت زمینه در غیاب نمونه و در زمانیکه بالاترین غلظت عبوری آنالیت را در شعله داریم بعنوان پیشنهاد ارائه گردیده است که خود مستلزم تحقیقات گسترده تری درمورد آنالیتهای مختلف و مقایسه آنها می باشد.