Wieloczynnikowa analiza gazowych zanieczyszczeń powietrza

• Autorzy: Pisarek J.

Identyfikatory

DOI

10.16926/tiib.2016.04.27

Warianty tytułu

EN

The multifactorial analysis of gaseous pollutions of the air

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy podane zostały algorytmy analizy danych pomiarowych obarczonych wysokim poziomem szumu informacyjnego. Wynik pomiaru traktowany jest nie jako liczba, ale jako funkcja, niekiedy funkcja wielu zmiennych Proces obróbki danych pomiarowych jest de facto procesem poszukiwania aproksymanty tej funkcji. Stabilność procesu obliczeniowego i możliwość wykorzystywania informacji a’priori zostały uzyskane dzięki zastosowaniu procedur regularyzacyjnych według pomysłu Tichonowa. W przeciwieństwie jednak do klasycznych prac z obszaru teorii regularyzacji, autor nie stosuje jednego parametru regularyzacyjnego, ale zbiór parametrów zale ny od ilości niezależnych baz danych wykorzystywanych w obliczeniach. Przy konsolidacji danych pochodzących ze źródeł o różnej wiarygodności wykorzystane zostały narzędzia teorii zbiorów rozmytych. Zaproponowana w artykule technika obliczeniowa może być wykorzystana do analizy zanieczyszczeń atmosfery w sytuacji, gdy klasyczne techniki pomiarowe, bazujące na założeniu, że w powietrzu znajduje się tylko jedna substancja toksyczna, okazują się bezużyteczne lub mało wiarygodne. Jako podstawowe źródło danych do określenia stężeń różnych substancji występujących równocześnie w tej samej próbce analizowanego powietrza autor proponuje zastosowanie typowych metod spektrometrii widma elektromagnetycznego, spektrometrii masowej oraz spektroskopii adsorbcyjnej. Metody te zostały skrótowo opisane w artykule. Omówiono również wybrane techniki elektrochemiczne, które, ze względu na niską selektywność, nie powinny być stosowane samodzielnie, ale dostarczają danych poprawiających dokładność i selektywność wymienionych wyżej metod spektroskopowych. W podanym opisie zwrócono szczególną uwagę na funkcyjny charakter odpowiedzi układu pomiarowego na występowanie określonego stężenia określonej substancji.

EN

Algorithms of analysis of the measuring data burdened with the high level of the information noise were given in the work. The measuring result is treated not as the number, but as the function, sometimes the function of many variable. The handling process of the of measuring data de facto is a serching of approxmate of this function.. The stability of the computational process and the possibility of using of the information given a'priori became obtained through the use of regularization procedures according to the Tikhonov idea. Contrarily however to classical works from the area of the of the regularizationtheory author does apply not one parameter of regularization, but the set of parameters quantity-dependent of independent databases used in calculations.For consolidation of data coming from sources with the different reliability the tools of fuzzy set theories. were used. The computing technique proposed in the article can by used to the analysis of pollutions of the atmosphere in the situation, when classical measuring techniques basing on the assumption that only one toxic substance is found in the air - they turn out useless or turn out very little reliable. As the basic data source for describing of concentrations of different substances appearing simultaneously in the same air sample the author proposes the use of typical methods of the spectrometry of the electromagnetic spectrum, the mass spectrometry and the surface adsorbtion spectroscopy. These methods became epitomically described in the article. One discussed also chosen electrochemical techniques which due to the low selectivity should not be applied independently, but provide data improving the accuracy and the selectivity of spectroscopic methods. In given description one paid particular attention on the functional character of the answer of the measuring-system on the occurrence of the determined concentration of the determined substance.

Słowa kluczowe

PL

pomiar skażeń atmosfery; skażenia wieloczynnikowe; regularyzacja; metoda Tikhonova; spektroskopia; analiza widm; separacja widm; wykorzystanie wiedzy a'priori

EN

measurement of atmospheric pollutions; multifactorial contaminations; regularization methods; Tikhonov idea; spectroscopy; spectra separation; spectra analysis; a'priori knowledge use

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie. Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 4
• Strony: 333--349
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18. poz., rys.

Twórcy

autor

Pisarek J.

• Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Akademia Jana Długosza w Częstochowie al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bell R.J. – Introductory Fourier Transform Spectroscopy – Academic Press, New York 1972.
• [2] Chachulski T. – Czujniki chemiczne w monitoringu gazowych zanieczyszczeń powietrza – Chemia i inżynieria chemiczna, T.5, Nr 4, str. 268– 279, (1998).
• [3] Detröder W. – Spektroskopia laserowa – PWN, Warszawa 1993.
• [4] Mroziewicz B., Bugajski M., Nakwaski W. – Lasery półprzewodnikowe – PWN, Warszawa 1985.
• [5] NASA Technical Memorandum No 113125/1997 – SiC- Based Gas Sensors – sign. by: L-Y Chen, G.W.Hunter, P.Newudeck, D.Knight, C.C.Liu, Q.H.Wu , Doc.ID 19970034707, E-10891.
• [6] NASA Technical Memorandum No 107444/1997 – Chemical Gas Sensors for Aeronautic and Space Applications –, sign. by: G.W.Hunter, Liang-Yu Chen, P.H.Neudeck, D.Knight, Chun-Chiun Liu,, Quing-Hai Wu, Huan-Jun Zhou, Doc 19970026119.
• [7] NASA Technical Memorandum No 107442/1997 – Development in High Temperature Gas Sensor Technology – sign. by: G.W.Hunter, LiangYu.Chen, P.G.Neudeck, D.Knuht, Chun-Chiun liu, Quing-Hai Wu, HuanJun Zhou nano.
• [8] NASA Technical Memorandum No 107429/1998 – Surface and interface Study of PdCr/SiC Schottky Diode Gas Sensor Liang – sign. by: Yu Chen, G.W.Hunter, P.G.Neudeck, D.Knight.
• [9] NASA Technical Memorandum No 208504/1889 – Chemical Gas Sensors for Aeronautic and Space Applications II – sign. by: G.W.Hunter, Liang-Yu Chen, P.H.Neudeck, D.Knight, Chun-Chiun Liu, Quing-Hai Wu, Huan-Jun Zhou, D.Makel, M.Liu, W.A.Rauch.
• [10] NASA Technical Memorandum No 208504/1998 – Chemical Gas Sensors for Aeronautic and Space Applications II – , sign. by: W.Hunter, L-Y Chen, P.H.Neudeck, D.Knight, C-C Liu,, Quing-Hai Wu, H-J Zhou, D.Makel, M.Liu, W.A.Rauch.
• [11] NASA Technical Memorandum No 208509/1998, Appendix E – Chemical Ionization Mass Spectrometry – sign. by: J.O.Ballenthin, T.M.Miller, A.A.Viggiano.
• [12] NASA Technical Memorandum No 208816/1998 – Microfabricated Chemical sensors for Safety and Emission Control Applications – sign. by: G.W.Hunter, P.G.Neudeck, L.-Y.Chen, D.Knight, C.C.Liu, Q.H.Wu.
• [13] NASA Technical Memorandum -No 1998-208817 – A Hazardous Gas Detection System for Aerospace and Commercial Applications – sign. by: G.W.Hunter, P.G.Neudeck, L.-Y.Chen, D.B.Makel.C.C.Liu, Q.H.Wu, D.Knight.
• [14] NASA Technical Memorandum No 209450/1999 – Chemical Gas Sensors for Aeronautic and Space Applications III – sign. by: G.W.Hunter, Liang-Yu Chen, P.H.Neudeck, D.Knight, Chun-Chiun Liu,, Quing-Hai Wu, Huan-Jun Zhou, D.Makel, M.Liu, W.A.Rauch, M.S.Sawayda, Z.Jin, J.Hammond, G.Hall.
• [15] NASA Technical Memorandum –No 209653/2000 – SiC- Based Gas sensor development – sign. by: G.W.Hunter, P.G.Neudeck, M.Gray, D.Androjna, L.-Y.Chen, R.W.Hofman, C.C.Liu, Q.H.Wu.
• [16] Kojdecki M. – Metoda Tichonowa – , Materiały II Seminarium Analizy obrazów prążkowych, Częstochowa 1993.
• [17] Pisarek J. – Application of Tichonov regularization in image processing - SPIE Vol.2342 Photomechanics (1994) p.60-6.
• [18] Pisarek J., Błaszczuk A.– Pomiary zanieczyszczeń powietrza – Wyd. Pol. Częstochowskiej - (na prawach rękopisu) - 2001, stron 175.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).