ఆప్టికల్-కరిగిన-ఆక్సిజన్-కొలతల సూత్రాలు

ద్రవాలలో కరిగిన వాయువుల ప్రవర్తన అనేది ఒక చమత్కారమైన మరియు విస్తృతమైన అధ్యయనం, మరియు ఔషధ పరిశోధన నుండి పానీయాల ఉత్పత్తి వరకు అనువర్తనాల్లో ఇది కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.రసాయన ఇంజినీరింగ్ విభాగంలో, అత్యంత వేరియబుల్ పర్యావరణ పరిస్థితులలో ద్రవ/వాయువు వ్యవస్థల ప్రవర్తనను నియంత్రించే చట్టాలు మరియు సంబంధాలపై దృష్టి సారించే ప్రక్రియ ఇంజనీరింగ్ కోర్సుల సమయంలో ఎక్కువ సమయం వెచ్చిస్తారు.ఈ సాంకేతిక చిట్కాలో, ఓషన్ ఇన్‌సైట్ ఆప్టికల్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్‌ల ఆపరేషన్‌కు హెన్రీ చట్టం ఎలా సంబంధం కలిగి ఉందో మేము చర్చిస్తాము.

ఓషన్ ఇన్‌సైట్ ఆప్టికల్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్‌లు

నియోఫాక్స్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్ సిస్టమ్‌లు వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ యొక్క పాక్షిక పీడనాన్ని గుర్తిస్తాయి మరియు ఫ్లోరోసెన్స్ ఫేజ్-షిఫ్ట్ పద్ధతి ద్వారా అలా చేస్తాయి.ఒక ప్రత్యేక రంగును సన్నని ఫిల్మ్ సోల్-జెల్ మ్యాట్రిక్స్‌లో పొందుపరిచారు మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్ ప్రోబ్ లేదా స్వీయ-అంటుకునే ప్యాచ్ యొక్క కొనపై పూత పూయబడుతుంది మరియు రంగు యొక్క ఫ్లోరోసెన్స్‌ను ఉత్తేజపరిచేందుకు నీలం LED ఉపయోగించబడుతుంది (మూర్తి 1).

ఈ ఫ్లోరోసెన్స్ యొక్క అంశాలు డిటెక్టర్ ద్వారా పర్యవేక్షించబడతాయి మరియు పాక్షిక పీడన ఆక్సిజన్ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క విధిగా ప్రవర్తిస్తాయి.సిస్టమ్ ఆక్సిజన్ యొక్క పాక్షిక పీడనానికి మాత్రమే ప్రతిస్పందిస్తుంది కాబట్టి, కరిగిన ఆక్సిజన్ యూనిట్లకు మార్చేటప్పుడు సిస్టమ్ గురించి అనేక పారామితులను తెలుసుకోవాలి.

విలియం హెన్రీ 1803లో ఒక కీలక చట్టాన్ని రూపొందించాడు, ఇది ఇలా పేర్కొంది: “స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఇచ్చిన రకం మరియు ద్రవ పరిమాణంలో కరిగిపోయే వాయువు మొత్తం ఆ ద్రవంతో సమతుల్యతలో ఉన్న వాయువు యొక్క పాక్షిక పీడనానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ”

ప్రాథమికంగా, ఇది రెండు-దశల వాయువు/ద్రవ వ్యవస్థలో వాయువు యొక్క పాక్షిక పీడనం ప్రతి దశలో అదే స్థాయికి సమతౌల్యం అవుతుందని పేర్కొంది, ఇది ఒక సహజమైన భావన.అయినప్పటికీ, కరిగిన ఆక్సిజన్ యూనిట్లు తరచుగా mg/L (లేదా ppm)లో నివేదించబడతాయి - అదే పాక్షిక పీడనం ఉన్నప్పటికీ, ద్రవ రకం మరియు లవణీయత వంటి దాని లక్షణాల ఆధారంగా మారే విలువ.ఇది ఎలా ఉంటుంది?ఇది అంత స్పష్టమైనది కాదు మరియు సరైన మార్పిడి చేయడానికి కొంత తెలివైన గణిత అవసరం.

ఆక్సిజన్ సెన్సింగ్ మార్పిడి అల్గోరిథంలు

సముద్రపు నీటిలో కరిగిన ఆక్సిజన్‌ను కొలవడం హెన్రీ నియమాన్ని వివరించడానికి ఒక మంచి ఉదాహరణ, ఎందుకంటే ఇది దాని లవణీయత యొక్క వివిధ పలుచనలను అనుమతించే ఒక సాధారణ అప్లికేషన్.20 °C వద్ద, సముద్రపు నీరు గాలిలో (20.9% ఆక్సిజన్) 7.2 mg/Lకి సమతుల్యం అవుతుంది, అయితే స్వచ్ఛమైన మంచినీరు కొంచెం ఎక్కువ 9.1 mg/Lకి సమం చేస్తుంది;ఉప్పు లేకుండా ద్రవ దశలోకి గ్యాస్ లోడ్ అయ్యే అవకాశం ఉంది. కానీ రెండు పాక్షిక పీడనాలు ఒకేలా ఉంటాయి, 0.209 atm ఆక్సిజన్‌కు (1 atm మొత్తం పీడనం వద్ద) సమం చేస్తుంది.ఓషన్ ఇన్‌సైట్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్‌లు ఈ రెండు సొల్యూషన్‌ల మధ్య తేడాను గుర్తించలేవు; mg/Lలో విలువ యొక్క ఖచ్చితమైన రిపోర్టింగ్‌కు ప్రతి ద్రావణం యొక్క లవణీయత మరియు ఉష్ణోగ్రత గురించి తెలుసుకోవడం అవసరం.సముద్రపు నీటి యొక్క వివిధ పలుచనల ద్వారా బబుల్ చేయబడిన వివిధ ఆక్సిజన్ సాంద్రతలను చూడటం ద్వారా మరియు నియోఫాక్స్ ఆక్సిజన్ ప్రోబ్స్ ఎలా స్పందిస్తాయో చూడటం ద్వారా మనం దీనిని ప్రదర్శించవచ్చు.

మూర్తి 2లోని ప్లాట్ ఈ పలుచన పరిధిలో సాధ్యమయ్యే తక్కువ నుండి అధిక mg/L ఆక్సిజన్ విలువల పరిధిని చూపుతుంది;ఏకాగ్రత పెరిగేకొద్దీ సంబంధం మరింత గుర్తించదగినదిగా మారుతుంది.గ్యాస్ ఫేజ్ పార్షియల్ ప్రెజర్ ఆక్సిజన్ నుండి లిక్విడ్ ఫేజ్ mg/L (ppm)కి మార్చడం ఈ సంబంధం ద్వారా NeoFox ఫర్మ్‌వేర్‌లో లెక్కించబడుతుంది:

ఓపెన్ వర్సెస్ క్లోజ్డ్ సిస్టమ్స్

నియోఫాక్స్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్ సిస్టమ్ ఆక్సిజన్ పాక్షిక ఒత్తిళ్లు మరియు ఉష్ణోగ్రతల పరిధిలో బహుళ-పాయింట్ కాలిబ్రేషన్ మ్యాట్రిక్స్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.సిస్టమ్‌లో ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులను సరిచేయడానికి సిస్టమ్ ఈ మాతృకను ఉపయోగిస్తుంది.
గ్యాస్ దశలో ఇది సరైనది మరియు సరైన కొలతలకు కూడా అవసరం;ఉష్ణోగ్రత 10 °C పెరిగి ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనం అలాగే ఉంటే, సిస్టమ్ టౌ విలువ (ఫ్లోరోసెన్స్ లైఫ్‌టైమ్)లో తగ్గుదలని అనుభవిస్తుంది, అయితే ఉష్ణోగ్రత డెల్టాను కూడా గుర్తిస్తుంది మరియు ఇప్పటికీ అదే ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడన విలువను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

మల్టీ-పాయింట్ కాలిబ్రేషన్ మ్యాట్రిక్స్ దాని చుట్టూ ఉన్న గ్యాస్-ఫేజ్ ఎన్విరాన్‌మెంట్‌తో సమతౌల్యం చేయడానికి స్వేచ్ఛగా ఉండే ఓపెన్ సిస్టమ్‌లో ద్రవ దశలో ఉపయోగించబడితే, ఇది కూడా చెల్లుబాటు అవుతుంది, ఎందుకంటే పాక్షిక పీడన మార్పిడి దాని ప్రకారం జరుగుతుంది. గ్యాస్ దశ.అలాగే, తదుపరి కరిగిన ఆక్సిజన్ యూనిట్ మార్పిడి ఉష్ణోగ్రత ఆధారంగా సర్దుబాటు చేయబడుతుంది, ఎందుకంటే mg/L ఆక్సిజన్ దాని పైన ఉన్న గ్యాస్ దశతో మారవచ్చు.అయితే, క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో, విషయాలు అంత సూటిగా ఉండవు.మీరు సంతృప్తతకు సమీపంలో లేని ఆక్సిజన్ స్థాయి (2 mg/L అనుకుందాం), మరియు పాత్రలో గ్యాస్ లేకుండా, ఉష్ణోగ్రత మార్పు నివేదించబడిన కరిగిన ఆక్సిజన్ యూనిట్లలో తప్పుడు మార్పుకు కారణమవుతుంది. .మా ఓపెన్ సిస్టమ్‌లో, ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు ద్రవం పర్యావరణంతో ఆక్సిజన్‌ను మార్పిడి చేసుకోవడానికి ఉచితం, మరియు మార్పిడి గణిత mg/Lలో ఈ మార్పుకు కారణమైంది.అయినప్పటికీ, మన క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో - పర్యావరణంతో సంకర్షణ చెందదు - ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు కూడా, mg/Lలో మార్పును నివేదించడానికి మార్పిడి గణితాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది, అయినప్పటికీ మన 1 L పాత్రలో మన 2 mg ఆక్సిజన్ ఇప్పటికీ ఉందని మాకు తెలుసు. .ఈ దృష్టాంతంలో సులభమయిన పరిష్కారం ఏమిటంటే, ఉష్ణోగ్రత మార్పును పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి సెకండరీ కన్వర్షన్‌ను (పాక్షిక పీడనం mg/Lకి) అనుమతించదు మరియు బదులుగా ఉష్ణోగ్రతను భర్తీ చేయడానికి మొదటి మార్పిడిని (టౌ నుండి పాక్షిక పీడనం) మాత్రమే అనుమతించడం.ఈ విధానం , అయినప్పటికీ, వినియోగదారుకు కొంత ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో ఆక్సిజన్ యొక్క నిజమైన విలువ తెలుసునని ఊహిస్తుంది;సరైనది లేకుండా ఈ రకమైన క్లోజ్డ్-సిస్టమ్ మార్పిడికి వెళ్లడం

ప్రారంభ పాయింట్లు లెక్కించడం అసాధ్యం కాకపోయినా చాలా కష్టతరం చేస్తుంది.

ముగింపులు
ఓషన్ ఇన్‌సైట్ మా ఆక్సిజన్ సెన్సార్‌లు డేటాను ప్రాసెస్ చేసే విధానాన్ని మరియు వినియోగదారుకు డేటాను నివేదించే విధానాన్ని నిరంతరం మెరుగుపరుస్తుంది, తద్వారా విలువలు సాధ్యమైనంత వరకు చెల్లుబాటు అయ్యేవి మరియు ఖచ్చితమైనవి.

ఉపయోగకరమైన వనరులు
• US జియోలాజికల్ సర్వే కరిగిన ఆక్సిజన్ ద్రావణీయత పట్టికలు.
• US జియోలాజికల్ సర్వే టేబుల్స్ ఆఫ్ కరిగిన ఆక్సిజన్ సంతృప్త విలువలు.