اندازه‌گیری میزان جذب نور ذرات جامد با آنالیزکننده جذبی به‌روش نوری چند طول موجی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، واحد تهران-غرب، دانشگاه آزاد اسلامی

2 گروه مهندسی برق- واحد تهران-غرب، دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

به‌منظور پایش ذرات معلق با روش نوری، نیاز است میزان جذب نور ذرات جامد با استفاده از تجهیزات ساده و ارزان اندازه‌گیری شود. در این پژوهش، یک سامانه نوری خودکار و غیرمخرب مبتنی بر روش چند طول موجی طراحی و ساخته شده است که طیف جذبی ذرات جامد را تعیین می‌کند. کالیبراسیون پاسخ‌های سامانه ساخته‌شده با دستگاه اسپکترومتر مرجع انجام، ضرایب تصحیح مورد نیاز به‌دست آمدند.  با توجه به محدودبودن تعداد داده‌های نمودار شدت نور بر حسب طول موج، داده‌ها با روش درون‌یابی هرمیت افزایش داده شدند. بر خلاف روش‌های مرسوم، به‌جای منابع مختلف تولیدکننده نوری از یک منبع استفاده شده است که در آن طیف‌های مختلف نوری با فیلترهای نوری ایجاد گردید. سامانه طراحی شده قادر است طیف جذبی مواد مختلف را در گستره طول موجی nm1000< λ nm

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Light Absorption Measurement of Solid Particles by Absorption Analyzer using Multi-Wavelength Optical Method

نویسندگان [English]

  • A. Amini 1
  • Seyed Sajjad Mahmoudi 2
1 Department of Electrical Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Electrical Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In order to monitor the particulates by optical sensor, the amount of absorbed light by particles should be measured simply and cheaply. In this research, an automated, nondestructive system is designed and fabricated using multi-wavelength method that can measure absorption spectrum of solid particles. Calibration of proposed system was also carried out by reference spectrometer and the correction coefficients were obtained. Due to scarcity of data in resulted spectrograph, Hermit interpolation was applied to improve graph resolution. Moreover, instead of utilizing different light sources with different spectrum which is currently common in this field, a wide range of light source was used with various optical filters. The proposed system can measure absorption spectrum of materials in the range of  with the accuracy of 1 nm. The absorption spectrum of three different samples were measured that the results show the similarity with the reference system. Comparing this high accurate optical sensing method with other similar methods reveals that the proposed system is cost-effective and can be utilized as a portable absorption analyzer.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Light absorption
  • Solid particle
  • Spectrometry
  • Multi-Wavelength
  • Particle sensor

مراجع

[1]      B .Giechaskiel, M. Maricq, L. Ntziachristos, C. Dardiotis, X. Wang, H.  Axmann, A. Bergmann and W. Schindler, “Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number”, Journal of Aerosol Science., vol. 67, pp. 48–86, 2014.
[2]      D. Massabò, V. Bernardoni, M. C. Bove, A. Brunengo, E. Cuccia, A. Piazzalunga, P. Prati, G. Valli. and R. Vecchi, ”A multi wavelength optical setup for the characterization of carbonaceous particulate matter”. Journal of Aerosol Science., vol. 60, pp.34–46, 2013.
[3]      راستی، مطلوب و  رستمی، «مدل‌سازی و امکان‌سنجی شناسایی ریزگردهای آلاینده هوا مبتنی بر طیف‌سنجی تراهرتز در حوزه زمان»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 47، شماره 4، صفحات1430-1422، زمستان 96.
[4]      اکبرپور و  دانشور، «افزایش کیفیت ادغام تصاویر  PET و MRI  با استفاده از ترکیب موجک گابور و مدل شبکیه»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 45، شماره 4، صفحات 85-74 ، زمستان 94.
[5]      S. Dadgar, J. R. Troncoso and N.  Rajaram , “Optical spectroscopic sensing of tumor hypoxia”, Journal of Biomedical Optics, vol. 23, Issue 67, pp. 1-6, 2018.
[6]      J. M. Antosiewic and D. Shugar, “UV–Vis spectroscopy of tyrosine side-groups in studies of protein structure. Part 2: selected applications”, Biophysical Reviews, vol.8, Issue 2, pp. 163–177, 2016.
[7]      Y. H. Zhang, Y. Litvinov, T. Uesaka and H. S. Xu , “Storage ring mass spectrometry for nuclear structure and astrophysics research”, Physica Scripta, vol.91, pp. 1-21, 2016.
[8]      A. M. Kellerman, D. N. Kothawala and T. Dittmar, “Persistence of dissolved organic matter in lakes related to its molecular characteristics”, Nature Geoscience, pp.454-457, 2015.
[9]      C. F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and scattering of light by small particles, Wiley, 2008.
[10]      R. Zhang, A. Bayanheshig, L. Yin, X.  Li, J. Cui, J. Yang  and C. Sun, “Wavelength calibration model for prism-type echelle spectrometer by reversely solving prism’s refractive index in real time”,  Applied Optics vol. 55, Issue 15, pp. 4153-4158 ,2016.
[11]      C. Palmer, Diffraction grating handbook, Newport Corporation, New York, USA, 2005.
[12]      M. Makita, P. Karvinen, V.A. Guzenko, N. Kujala, P. Vagovic  and C. David, “Fabrication of diamond diffraction gratings for experiments with intense hard x-rays”, Microelectronic Engineering, vol. 176, pp. 75-78, 2017.
[13]      A. D. Hansen, The aethalometer, Magee Scientific Company Berkeley, California, USA, 2005.
[14]      L. Chen, J. Chow, X. L. Wang,.J.A. Robles, B.Sumlin, D. Lowenthal, R. Zimmermann and J.G.Watson, “Multi-wavelength optical measurement to enhance thermal/optical analysis for carbonaceous aerosol”. Atmos. Meas. Tech, vol. 8, pp.451–461, 2015.
[15]      Mini-Spectrometer Series, C10083MD, https://www.hamamatsu.com
[16]      F. G. Smith, T. A. King and D. Wilkins, Optics and photonics:  An Introduction, Wiley, 2009.
[17]      Borernan, Glenn. D, Basic electro-optics for electrical engineers, Spie optical engineering press, 1998.
[18]      Optical Filters, http://www.hoya.co.jp.
[19]      H. A Macleod, Thin-Film optical filters, Thin Film Center Inc.Tucson,  Arizona, Taylor and Francis Group, New York, 2010.
[20]      Hamamatsu Photonics. https://www.hamamatsu.com.
[21]      F. N.Fritsch and R. E. Carlson, “Monotone Piecewise Cubic Interpolation”, J.Siam Numerical Analysis, vol.17, pp.238-246, 1980.
[22]      D. Kahaner, C. Moler and S. Nash, Numerical methods and software, Prentice Hall, 1989.
Global Trade, https://www.alibaba.com

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار