ד"ר ויקטור צ'רנוב - מערכת מדידת פיח פסיבית ללהבות למינריות

Burnerמדידת פיח היא משימה מאתגרת. הקשיים במדידה הם רבים: הריכוזים של פיח הם בד"כ נמוכים (לפעמים ppms בודדים) וסביבת העבודה היא סביבה עוינת בעלת טמפרטורות גבוהות וריאקציות כימיות רבות שמתרחשות במקביל. גם העדר שיטות כיול אמינות מקשה על המדידות.

ישנן שתי דרכים עיקריות למדידה של פיח. הדרך הראשונה היא דגימה של פיח בעזרת מדיד. אם המדיד הוא קר מספיק, ונמצא בלהבה זמן מצומצם, הפיח נשאב אליו כתוצאה מהפרש טמפרוטות. ישנם מדידים בהם משתמשים בשאיבה ממש. השיטה הזאת מאפשרת מדידה טובה של מבנה הפיח, אך קשה למדוד איתה ריכוזים של הפיח בלהבה. כמו כן, נוכחות של המדיד משנה את שדה הזרימה בתוך הלהבה, וכיוון שפיח מושפע גם משדה הזרימה, ישנה כאן השפעה לא רצויה על המדידה.

הדרך השניה למדוד פיח היא בעזרת שיטות אופטיות. במקרה זה, מדידת קרינה מהלהבה מאפשרת, בתיאוריה, מציאה של תכונות הפיח שנמצא בלהבה. ישנן כמה שיטות שונות - שיטת הדעיכה, שבא לייזר עובר דרך הלהבה, ולפי הדעיכה של האות ניתן לדעת את ריכוז הפיח בלהבה; שיטת LII, שבה איזור מסויים בלהבה מחומם על ידי קרן לייזר חזקה, והדעיכה של האות מהפיח מאפשרת ניתוח של אופי הפיח בלבה;  ועוד.

אנחנו בחרנו להתמקד בשיטת SSE. זוהי שיטה פסיבית שמודדת קרינה שנפלטת מהלבה בכמה תדרים שונים, ואחרי ניתוח מתמטי מסויים ניתן לקבל את אחוז הפיח בלהבה ואת הטמפרטורה שלה. לשיטה מספר חסרונות - המדידות מתקבלות רק אחרי איבוד מתמטי ולא On-line, השיטהמניחה שהתכונות האופטיות של פיח ידועות, וכיוון שהמדידה היא בקו ראיה, עבור להבות גליליות, דרושה דה-קונוולוציה מוכרבת על מנת לקבל תוצאות. לצערינו, חסרונות אלה משותפים לשיטות מדידה אופטיות רבות, ולשיטת SSE יש יתרון מהותי - היא שיטה פסיבית לחלוטין, ואין התערבות בלהבה לא בעזרת חיישן ולא בעזרת קרן לייזר. המערכת הוקמה והובאה לדרגת פעולה, אך תרם נעשו מחקרים עליה.