कालिख को सटीक रूप से मापने के लिए नई डेटा प्रोसेसिंग तकनीक

नई दिल्ली, 22 सितंबर (इंडिया साइंस वायर): कैम्प फायर की लौ से निकलने वाले छोटे काले कण, जिसे कालिख कहा जाता है, तब बनते हैं जब ईंधन पूरी तरह से नहीं जलता है। जब ईंधन ठीक से जलता है तो नीली लौ दिखाई देती है, जबकि जलने के दौरान कालिख बनने पर लौ पीली होती है और गर्म हो जाती है। कालिख कैंसर और श्वसन और हृदय संबंधी विकारों का कारण बन सकती है। कालिख मशीन के पुर्जों के जीवन को भी कम कर सकती है।

प्रोफेसर नीरज कुंभकर्ण के नेतृत्व में, आईआईटी, बॉम्बे के शोधकर्ताओं ने कम मात्रा में कालिख मौजूद होने पर माप त्रुटियों को प्रभावी ढंग से कम करने के लिए एक नई तकनीक का प्रदर्शन किया है। यह अध्ययन दिखाता है कि कालिख कैसे बनती है और विभिन्न परिस्थितियों में कालिख की मात्रा को मापता है, जैसे कि विभिन्न ईंधनों के लिए हवा की अलग-अलग मात्रा।  

डेटा डिजाइनरों को कालिख को कम करने और आंतरिक दहन इंजन जैसे बेहतर दहन-आधारित उपकरणों को डिजाइन करने में मदद करता है, जैसे ऑटोमोबाइल में उपयोग किया जाता है। कालिख की थोड़ी मात्रा भी नुकसान पहुंचा सकती है, लेकिन कालिख की छोटी मात्रा को सटीक रूप से मापना मुश्किल है। शोधकर्ता इसके तापमान का अनुमान लगाने के लिए जलते हुए ईंधन की डिजिटल छवियों का उपयोग करते हैं और कालिख की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए जानकारी का उपयोग करते हैं। 

कालिख को इकट्ठा करना और तौलना और कालिख के कणों पर चमकने वाले प्रकाश पुंज का अध्ययन करना कालिख की मात्रा को मापने के कुछ अन्य तरीके हैं। वर्तमान अध्ययन अंतिम विधि का उपयोग करता है। शोधकर्ताओं ने जलती हुई ईंधन की एक बूंद के माध्यम से एक विशिष्ट आवृत्ति के लाल लेजर प्रकाश की किरण को पारित किया और इसके जलने पर चित्र लिए। कैमरे पर पड़ने वाली रोशनी में जलते हुए ईंधन से निकलने वाली रोशनी भी होती है।

आईआईटी, बॉम्बे के बयान में कहा गया है कि शोधकर्ताओं ने केवल लेजर लाइट को पास करने और जलने वाले ईंधन द्वारा उत्सर्जित प्रकाश को फ़िल्टर करने के लिए एक संकीर्ण बैंड फ़िल्टर का उपयोग किया। आईआईटी बॉम्बे के डॉ आनंद शंकरनारायणन बताते हैं, “जब कालिख के कणों वाली लौ प्रकाश के साथ चमकती है, जिसे बैकग्राउंड लाइट कहा जाता है, तो कण इस प्रकाश में से कुछ को अवशोषित और बिखेरते हैं, इसलिए कैमरे तक पहुंचने वाली रोशनी कम चमकीली होती है।”  

शोधकर्ताओं ने कालिख की मात्रा की गणना करने के लिए लेजर प्रकाश की प्रारंभिक चमक, कैमरे पर पड़ने वाले प्रकाश की चमक और कालिख की मात्रा के बीच संबंध का उपयोग किया। उनकी छवियों से चमक के मूल्यों की गणना करने के लिए एक डेटा-प्रसंस्करण तकनीक का उपयोग किया गया था। उनकी चुनौती कालिख के कणों पर पड़ने वाले बैकग्राउंड लाइट की शुरुआती चमक का अनुमान लगाना था, क्योंकि यह सीधे छवियों में कैद नहीं होता है।

पिछले अध्ययनों में, वैज्ञानिकों ने ईंधन जलाने से पहले ली गई कुछ अतिरिक्त छवियों से पृष्ठभूमि प्रकाश की औसत चमक की गणना की। उन्होंने औसत का उपयोग पृष्ठभूमि प्रकाश की वास्तविक चमक के अनुमान के रूप में किया। लेकिन हर कुछ मिलीसेकंड में एक लेज़र लाइट टिमटिमाती है। वर्तमान अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने औसत का उपयोग करने के बजाय हर पल पृष्ठभूमि प्रकाश की चमक की भविष्यवाणी की। उन्होंने जलते हुए ईंधन की लौ के बाहर मौजूद क्षेत्रों में पृष्ठभूमि की रोशनी में झिलमिलाहट देखी, जहां कालिख नहीं है।

उन्होंने इसका उपयोग कालिख के कणों पर पड़ने वाले पृष्ठभूमि प्रकाश का अनुमान लगाने के लिए किया। डॉ शंकरनारायणन कहते हैं, “हमारी नई डेटा प्रोसेसिंग तकनीक का उपयोग करते हुए, हमें कम त्रुटियां मिलीं, खासकर जब उत्पादित कालिख की मात्रा कम हो। हमारी तकनीक को किसी अतिरिक्त उपकरण या अतिरिक्त खर्च की आवश्यकता नहीं है, जो एक अतिरिक्त लाभ है।”

प्रयोग में त्रुटियों को और कम करने के लिए, शोधकर्ताओं ने जलती हुई ईंधन पर प्रकाश की घटना से पहले, एक निश्चित और घूर्णन विसारक- एक ग्लास शीट जो प्रकाश को बिखेरती है, के माध्यम से लेजर लाइट बीम को पारित किया। एक विसारक समान रूप से उज्ज्वल प्रकाश देता है और कैमरे की छवि में कई धब्बे से बचा जाता है। एक ईंधन जो आमतौर पर कम मात्रा में कालिख पैदा करता है, जब पर्याप्त ऑक्सीजन और हवा के बिना या जलने के लिए कम समय के साथ अधूरा जलाया जाता है, तो उच्च मात्रा में कालिख दे सकता है।

डॉ शंकरनारायणन का मानना है, “व्यावहारिक दहन उपकरणों के लिए, ऑपरेटिंग परिस्थितियों की एक श्रृंखला होती है जहां कालिख नहीं बनती है और एक ऐसी सीमा होती है जहां अचानक कालिख बनना शुरू हो जाती है। इसलिए यदि हम ऐसी स्थितियों का विश्लेषण करने के लिए एक समान सेटअप का उपयोग करते हैं जिसमें बिना कालिख से बहुत कम कालिख से उच्च कालिख में संक्रमण होता है, तो यह अध्ययन उपयोगी हो सकता है।”

वे कहते हैं, “यह बेहतर उपकरणों को डिजाइन करने और सही परिचालन स्थितियों की पहचान करने के लिए उपयोगी है ताकि कालिख का गठन कम से कम हो।” यह अध्ययन जर्नल ऑफ एरोसोल साइंस में प्रकाशित हुआ है और इसे संयुक्त रूप से औद्योगिक अनुसंधान और परामर्श केंद्र, आईआईटी, बॉम्बे और भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (इसरो) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

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