Газоанализатор оптико-акустический

Газоанализатор оптико-акустический - это автоматический непрерывно действующий прибор, предназначаемый для изучения концентрации одного из компонентов в сложных газовых смесях.

Среди возможных применений газоанализатора оптико-акустического стоит отметить:

технологический контроль на различных производствах (в т.ч. ацетилена, аммиака, метанола),

оптимизацию процессов горения на основании данных о составе дымовых газов,

контроль содержания в отходящих газах на топливосжигающих установках различных типов (асфальтовых заводов, ТЭЦ, водогрейных котлов) оксида углерода,

научные исследования и проч.

Принцип действия прибора базируется на избирательном поглощении лучистой энергии определяемыми компонентами изучаемой газовой смеси в инфракрасной области спектра. Эта способность присуща всем газам, кроме N2, О2, С12, Н2 и одноатомных газов. Оптико-акустический приемник фиксирует степень ослабления энергии излучения, пропущенного через определенный слой анализируемого газа. Газоанализатор оптико-акустический отображает электрический сигнал, получаемый в результате пульсаций давления газа. Схожие определения:

Термогигрометр беспроводной - это прибор, имеющий своим предназначением круглосуточные (непрерывные) определения и регистрацию температур и влажности воздуха.

Оптико-акустический (ОА) эффект - генерация акустических волн в веществе в результате поглощения им оптического излучения - был обнаружен Беллом, Тиндалем и Рентгеном в 1880-1881 гг. Вскоре после открытия ОА-эффект был практически забыт, и лишь начиная с 1938 г. М.Л. Вейнгеров, проведя серию экспериментов, дал второе рождение этому эффекту и предложил использовать ОА-эффект для количественного и качественного анализов газовых смесей. В 1968 г. появилось сообщение о создании первого лазерного оптико-акустического спектрометра.

ОА-эффект лежит в основе метода оптико-акустической спектроскопии, которая начала развиваться на основе некогерентных источников излучения еще до изобретения лазеров.

Когда оптическое излучение находится в резонансе с колебательно-вращательным переходом в исследуемом молекулярном газе, процесс преобразования энергии излучения в электрический сигнал состоит из следующих последовательных этапов: возбуждение молекул газа; безызлучательная релаксация возбужденных молекул; нагрев газа; генерация импульса давления; вынужденные колебания мембраны микрофона; генерация электрического сигнала.

До появления лазеров ОА-метод широко использовали для количественного и качественного анализа газовых смесей с помощью газоанализаторов с тепловым источником излучения. Появление лазеров дало новые возможности для совершенствования методов лазерной спектроскопии.

Первичным процессом, определяющим преобразованием энергии лазерного излучения в электрический сигнал, является изменение населенности резонансных (с лазерным излучением) энергетических уровней в молекулах (электронных, колебательно-вращательных, вращательных - в зависимости от области спектра). Колебательно-возбужденные молекулы релаксируют со всех вращательных уровней в основное состояние со скоростью, определяемой наличием трех каналов релаксации - излучательного (радиационная релаксация с вероятностью wR), безызлучательного за счет столкновений в объеме (гомогенная релаксация - вращательная и колебательно-поступательная с вероятностями соответственно безызлучательного за счет релаксации возбуждения на стенке ОА-ячейки (гетерогенная релаксация). Лишь часть колебательно-возбужденных молекул, определяемая вероятностью колебательно-вращательной релаксации, релаксирует с выделением тепла в объеме газа, что вызывает генерацию импульса давления в ячейке ОА-детектора. Точное решение задачи генерации акустического сигнала описывается системой двух уравнений - для отклонений температуры и давления в ячейке от их равновесных значений.

Статья в тему

Модуляционно-легированные транзисторы MODFET, биполярные транзисторы на гетеропереходах. Резонансный туннельный эффект
Высокая степень интеграции, характерная для современной кремниевой технологии, не может быть достигнута при использовании полупроводниковых соединений AIIIBV, однако эти соединения обеспечивают большее быстродействие, прежде всего, за счет высокой подвижности р носителей и меньши ...