गैस सेंसर परीक्षण में प्रोग्राम किए गए एकाग्रता प्रोफाइलः क्यों "मिक्सर को अनुक्रम चलाएं" मायने रखता है

सामग्री

एक संक्षिप्त इतिहास: प्रोग्रामेबल गैस मिक्सिंग नई नहीं है

1980 — वाशिंगटन विश्वविद्यालय: प्रोग्रामेबल गैस मिक्सर

1987 — यू.एस. नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला: बिना निगरानी के संचालन

आधुनिक संस्करण: सारलैंड विश्वविद्यालय की स्वचालित गैस मिक्सिंग प्रणाली (2014)

2014 — फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय: प्रयोगशाला में वास्तविक दुनिया की स्थितियाँ

2020 — कतर विश्वविद्यालय: प्रोग्राम्ड गैस मिक्सिंग का "कैलिब्रेशन संस्करण"

प्रोग्राम्ड कंसंट्रेशन प्रोफाइल क्या हल करते हैं

गैस मिक्सिंग स्टेज को क्या डिलीवर करना चाहिए

परीक्षण से पहले परिभाषित करने योग्य प्रमुख चर

व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रणालियों में प्रोग्राम्ड मिक्सिंग

स्रोत और अनुप्रयोग का दायरा

बीजिंग एयरपीपीबी के बारे में

एक संक्षिप्त इतिहास: प्रोग्रामेबल गैस मिक्सिंग नई नहीं है

चित्र 1. एक प्रोग्राम्ड कंसंट्रेशन प्रोफाइल: कंसंट्रेशन स्टेप्स, होल्ड टाइम, जीरो-गैस पर्ज और साइकिल काउंट सभी प्रोग्राम द्वारा परिभाषित होते हैं।

1980 — वाशिंगटन विश्वविद्यालय: प्रोग्रामेबल गैस मिक्सर

1980 में, वाशिंगटन विश्वविद्यालय स्कूल ऑफ मेडिसिन में जोनाथन जैकी ने एक प्रोग्रामेबल गैस मिक्सर प्रकाशित किया।जर्नल ऑफ एप्लाइड फिजियोलॉजी. एक माइक्रो कंप्यूटर प्रति गैस एक ऑन/ऑफ सोलनॉइड वाल्व को नियंत्रित करता है; प्रत्येक वाल्व को तेजी से खोला और बंद किया गया था, और प्रत्येक गैस की एकाग्रता प्रत्येक चक्र के उस अंश के समानुपाती हो गई थी जिस वाल्व को खुला रखा गया था (पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन)।

किसी भी मनमानी समय-परिवर्तनशील एकाग्रता तरंगरूप को कंप्यूटर मेमोरी में पूर्व-प्रोग्राम किया जा सकता है और सटीकता और दोहराव के साथ पुन: उत्पन्न किया जा सकता है।

अंतर्दृष्टि सरल और टिकाऊ थी: एकाग्रता मान" को "वाल्व कितनी देर तक खुला रहता है" में बदलें — और एक एकाग्रता-बनाम-समय प्रोफ़ाइल एक अनुक्रम बन जाती है जिसे प्रोग्राम किया जा सकता है, संपादित किया जा सकता है और ठीक उसी तरह दोहराया जा सकता है।

1987 — यू.एस. नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला: बिना निगरानी के संचालन

1987 में, नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला में ग्रेट और सहयोगियों ने एक स्वचालित वाष्प-उत्पादन और डेटा-संग्रह उपकरण का वर्णन किया। इसने 12 वाष्प स्रोतों (बबलर या पारगमन ट्यूब) तक का प्रबंधन किया, प्रत्येक को ~1-10,000 मिलीग्राम/एम³ तक पतला किया, प्रोग्रामेबल प्रवाह वितरित किया, और दो-घटक मिश्रण उत्पन्न कर सकता था।

पूरे सिस्टम को एक छोटे पर्सनल कंप्यूटर द्वारा पूरी तरह से स्वचालित किया गया था और जटिल वाष्प-एक्सपोजर अनुक्रमों के दौरान पूरी तरह से बिना निगरानी के संचालन की अनुमति दी गई, स्वचालित रूप से परीक्षण की स्थिति और सेंसर प्रतिक्रियाओं को संग्रहीत किया गया।

"पूरी तरह से बिना निगरानी के संचालन" वाक्यांश पर ध्यान दें — 1987 के पेपर में। कारण व्यावहारिक है: सेंसर कैलिब्रेशन नियमित रूप से घंटों या दिनों तक दर्जनों एकाग्रता बिंदुओं पर चलता है और दोहराता है; मैन्युअल संचालन न तो यथार्थवादी है और न ही दोहराने योग्य।

आधुनिक संस्करण: सारलैंड विश्वविद्यालय की स्वचालित गैस मिक्सिंग प्रणाली (2014)

2014 में, सारलैंड विश्वविद्यालय में मापन प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला (LMT) (हेल्विग एट अल., मापन विज्ञान और प्रौद्योगिकी 25, 055903) ने गैस सेंसर के स्वचालित लक्षण वर्णन के लिए एक कंप्यूटर-नियंत्रित गैस मिक्सिंग प्रणाली प्रकाशित की। इसके डिजाइन लक्ष्य:

· पारगमन भट्टियों का उपयोग करके ट्रेस गैसें (जैसे, बेंजीन, नेफ़थलीन) उत्पन्न करें;

· एक विस्तृत एकाग्रता सीमा को कवर करने के लिए परीक्षण गैसों को पूर्व-पतला करें;

· लैबव्यू-आधारित उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस के तहत स्वचालित परीक्षण प्रक्रियाएं चलाएं।

मुख्य वाक्य है: छह परीक्षण गैसों तक, आर्द्रता, ऑक्सीजन सामग्री, कुल प्रवाह और समय के साथ उनकी भिन्नता को नियंत्रित किया जा सकता है। एक परीक्षण रन में, एकाग्रता, पृष्ठभूमि आर्द्रता और ऑक्सीजन सभी समय कार्यक्रम के अनुसार बदल सकते हैं — ठीक वही "नियंत्रित वातावरण स्क्रिप्ट" जिसकी सेंसर परीक्षण कक्ष को आवश्यकता होती है।

2014 — फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय: प्रयोगशाला में वास्तविक दुनिया की स्थितियाँ

2014 में भी, फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय (IMTEK) में नीर एट अल. ने एक उपकरण प्रकाशित किया जो एमओएक्स (धातु-ऑक्साइड अर्धचालक) सेंसर लक्षण वर्णन के लिए प्रयोगशाला में वास्तविक दुनिया की स्थितियों का अनुकरण करता है: ट्रेस गैस सांद्रता का सटीक नियंत्रण, ऑक्सीजन और आर्द्रता का स्तर (एमओएक्स सतह रसायन विज्ञान के लिए सभी महत्वपूर्ण), सटीक सेंसर तापमान नियंत्रण, और प्रति-उपकरण बिजली की खपत माप।

सेंसर का परीक्षण एक आदर्श गैस में नहीं, बल्कि एक नियंत्रित वातावरण में लक्षित परिदृश्य पर सेट किया जाता है।

2020 — कतर विश्वविद्यालय: प्रोग्राम्ड गैस मिक्सिंग का "कैलिब्रेशन संस्करण"

यदि सारलैंड ने लक्षण वर्णन हल किया, तो कतर विश्वविद्यालय ने कैलिब्रेशन हल किया। बेनम्मर एट अल. (सेंसर, 2020) ने समानांतर/बैच कैलिब्रेशन और पूर्ण स्वचालन के साथ, इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर नोड्स के लिए एक समर्पित स्मार्ट कैलिब्रेशन रिग प्रस्तावित किया:

यहां मिक्सिंग प्रोग्राम सिर्फ "एक एकाग्रता वितरित करें" नहीं है — यह पूरे कैलिब्रेशन प्रक्रिया की समयरेखा है: किस समय कौन सी एकाग्रता, प्रत्येक स्तर को कितनी देर तक रखना है, कैसे चक्र करना है, सब कुछ प्रोग्राम द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चित्र 2. सेंसर अनुसंधान में प्रोग्राम्ड गैस मिक्सिंग के चार दशक, 1980 के प्रोग्रामेबल गैस मिक्सर से लेकर 2020 के स्मार्ट कैलिब्रेशन रिग तक।

प्रोग्राम्ड कंसंट्रेशन प्रोफाइल क्या हल करते हैं

चार दशकों के स्वतंत्र शोध में, मूल्य प्रस्ताव सुसंगत है:

मूल्य	यह क्या डिलीवर करता है	सबूत
दोहराव	एक ही प्रोग्राम को ठीक उसी तरह फिर से चलाया जा सकता है, जिससे ऑपरेटर परिवर्तनशीलता समाप्त हो जाती है	जैकी 1980; हेल्विग 2014
कवरेज	एक प्रोग्राम एक विस्तृत एकाग्रता सीमा (जैसे, 1:62,500) या कई घटकों को बोतलों को बदले बिना कवर करता है	ग्रेट 1987; हेल्विग 2014
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