इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर इन्फ्रारेड विकिरण के अवशोषण को मापकर गैस एकाग्रता निर्धारित करते हैं। उनका संचालन लैम्बर्ट-बीयर कानून पर आधारित है, जो ऑप्टिकल अवशोषण को गैस एकाग्रता और ऑप्टिकल पथ की लंबाई से संबंधित करता है। हालांकि, व्यावहारिक उपकरणों में, मापा गया संकेत नमूना तापमान, नमूना दबाव, ऑप्टिकल स्थिरता और डिटेक्टर की ऑपरेटिंग स्थिति से भी प्रभावित होता है।
तापमान और दबाव इन्फ्रारेड गैस माप की सटीकता, दोहराव और दीर्घकालिक स्थिरता को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और प्रक्रिया चर में से हैं।
आपतित और प्रेषित इन्फ्रारेड तीव्रता के बीच संबंध को सरलीकृत रूप में व्यक्त किया जा सकता है:
यह संबंध मानता है कि प्रासंगिक माप स्थितियां नियंत्रित रहती हैं। तापमान या दबाव में परिवर्तन गैस आणविक घनत्व, अवशोषण विशेषताओं, ऑप्टिकल पथ की स्थिति और तापमान-संवेदनशील घटकों की प्रतिक्रिया को बदल सकता है। परिणामी प्रभाव शून्य बहाव, स्पैन बहाव, बढ़ी हुई शोर, या कम दोहराव के रूप में दिखाई दे सकते हैं।
तापमान भिन्नता नमूना गैस और विश्लेषक हार्डवेयर दोनों के माध्यम से इन्फ्रारेड गैस विश्लेषण में हस्तक्षेप कर सकती है।
तेज तापमान परिवर्तन आम तौर पर धीमी, स्थिर परिवर्तनों की तुलना में ठीक करना अधिक कठिन होते हैं क्योंकि गैस सेल, इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाश स्रोत और डिटेक्टर एक ही दर पर थर्मल संतुलन तक नहीं पहुंच सकते हैं। यह अस्थायी बहाव पैदा कर सकता है, भले ही तापमान मुआवजा उपलब्ध हो।
इन्फ्रारेड अवशोषण ऑप्टिकल पथ के भीतर अवशोषित गैस अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है। इस कारण से, नमूना-सेल दबाव मापा संकेत पर सीधा प्रभाव डालता है। परिवेशी दबाव भी तब प्रासंगिक हो जाता है जब नमूना प्रणाली या माप कक्ष वायुमंडलीय दबाव को ट्रैक करता है।
| प्रभावित करने वाला कारक | प्राथमिक तंत्र | विशिष्ट माप प्रभाव | सामान्य नियंत्रण विधि |
|---|---|---|---|
| नमूना तापमान | गैस घनत्व और इन्फ्रारेड अवशोषण विशेषताओं को बदलता है | स्पैन बहाव या एकाग्रता पूर्वाग्रह | तापमान माप और स्वचालित मुआवजा |
| विश्लेषक तापमान | प्रकाश स्रोत, डिटेक्टर, फिल्टर, इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टिकल संरेखण को प्रभावित करता है | शून्य बहाव, अस्थिर आधार रेखा, और कम दोहराव | गैस सेल और डिटेक्शन घटकों का थर्मल नियंत्रण |
| कम नमूना तापमान | नमी या संघनित यौगिकों को द्रवीभूत होने का कारण बनता है | विंडो संदूषण, सिग्नल क्षीणन, और प्रवाह प्रतिबंध | नमूना पथ को प्रासंगिक संघनन बिंदु से ऊपर बनाए रखें |
| उच्च नमूना-सेल दबाव | आणविक संख्या घनत्व बढ़ाता है | अवशोषण बढ़ता है; रीडिंग झूठी उच्च हो सकती है | दबाव विनियमन और मुआवजा |
| कम नमूना-सेल दबाव | आणविक संख्या घनत्व कम करता है | अवशोषण कम हो जाता है; रीडिंग झूठी निम्न हो सकती है | दबाव विनियमन और मुआवजा |
| तेज दबाव उतार-चढ़ाव | आणविक घनत्व बदलता है और कक्ष प्रवाह को परेशान करता है | शोरगुल वाली, अनियमित, या अस्थायी रूप से गलत रीडिंग | दबाव और प्रवाह स्थिरीकरण |
औद्योगिक इन्फ्रारेड गैस विश्लेषण प्रणाली आम तौर पर हार्डवेयर स्थिरीकरण, नमूना कंडीशनिंग और सॉफ्टवेयर मुआवजे को जोड़ती हैं। उपयुक्त विन्यास गैस संरचना, प्रक्रिया की स्थिति और विश्लेषक डिजाइन पर निर्भर करता है।
परिवेशी तापमान बदलने पर इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक क्यों बहाव करता है?
तापमान गैस अवशोषण प्रतिक्रिया, ऑप्टिकल पथ, इन्फ्रारेड स्रोत आउटपुट, डिटेक्टर आधार रेखा, फिल्टर और इलेक्ट्रॉनिक घटकों को प्रभावित कर सकता है। संयुक्त प्रभाव शून्य बहाव, स्पैन बहाव, या कम दोहराव के रूप में दिखाई दे सकता है।
क्या वायुमंडलीय दबाव हमेशा गैस सेल के अंदर दबाव के बराबर होता है?
नहीं। सेल दबाव नमूना प्रणाली, प्रक्रिया कनेक्शन, प्रवाह प्रतिरोध, निकास व्यवस्था और दबाव-नियंत्रण घटकों पर निर्भर करता है। माप सुधार उस दबाव पर आधारित होना चाहिए जो वास्तविक गैस-सेल स्थितियों का प्रतिनिधित्व करता है।
क्या सॉफ्टवेयर मुआवजा तापमान और दबाव त्रुटियों को पूरी तरह से समाप्त कर सकता है?
मुआवजा अनुमानित त्रुटियों को काफी कम कर सकता है, लेकिन यह जरूरी नहीं कि गंभीर क्षणिक, संघनन, दूषित ऑप्टिक्स, अस्थिर प्रवाह, या विश्लेषक के सुधार सीमा के बाहर संचालन स्थितियों को ठीक कर सके। स्थिर नमूना कंडीशनिंग आवश्यक बनी हुई है।
संघनन इन्फ्रारेड माप के लिए विशेष रूप से हानिकारक क्यों है?
संघनित ऑप्टिकल खिड़कियों को कोट कर सकता है, इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित या बिखेर सकता है, नमूना संरचना को बदल सकता है, और प्रवाह को प्रतिबंधित कर सकता है। इन प्रभावों को मानक तापमान या दबाव एल्गोरिथम द्वारा अकेले मज़बूती से ठीक नहीं किया जा सकता है।
तापमान और दबाव सीधे गैस अवशोषण प्रक्रिया और इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक की संचालन स्थिरता को प्रभावित करते हैं। तापमान परिवर्तन आणविक अवशोषण, गैस घनत्व, ऑप्टिकल पथ की स्थिति और घटक प्रतिक्रिया को बदल सकते हैं, जबकि दबाव परिवर्तन माप कक्ष में अवशोषित अणुओं की संख्या को प्रभावित करते हैं। तेज उतार-चढ़ाव शोर बढ़ा सकते हैं और पारंपरिक मुआवजा विधियों की क्षमता से अधिक हो सकते हैं।
इसलिए, औद्योगिक अनुप्रयोगों में सटीक और दोहराने योग्य इन्फ्रारेड गैस माप बनाए रखने के लिए स्थिर कक्ष तापमान, प्रभावी तापमान और दबाव मुआवजा, नियंत्रित नमूना दबाव और प्रवाह, और उचित संघनन रोकथाम आवश्यक हैं।
