Газоанализатор оптико-акустический

Импульс давления в ячейке ОАД приводит к изменению положения мембраны микрофона и затем к генерации электрического сигнала, снимаемого с детектора.

Уникальные свойства лазерного излучения (высокая спектральная плотность энергии, монохроматичность, возможность плавной перестройки длины волны излучения) позволили разработать детекторы, обладающие высокой чувствительностью и высоким спектральным разрешением. Применение лазерных источников излучения вносит существенные особенности в принципы построения и проектирования соответствующих измерительных схем и приборов.

Все лазерные оптико-акустические газоанализаторы построены по схеме прямого детектирования, в которой детектором поглощенной мощности является сам образец.

Лазерный ОА-метод выгодно отличается от других методов следующими особенностями:

• высокое спектральное разрешение, определяющееся шириной линии лазерного излучения;

• высокая чувствительность по показателю поглощения. Принципиальное ограничение предельной чувствительности определяется тепловыми флуктуациями в исследуемой среде;

• отсутствие сигнала, если спектральная линия излучения лазерного источника находится вне линий поглощения газа (однако следует иметь в виду наличие фонового сигнала, связанного с поглощением излучения окнами и стенками кюветы с исследуемой газовой смесью);

• отношение сигнал/шум увеличивается пропорционально мощности источника. Принципиальное ограничение на мощность налагается лишь явлением насыщения поглощения на исследуемой линии;

• ОА-сигнал пропорционален показателю поглощения газа, что существенно упрощает обработку данных измерения;

• концентрационная характеристика (зависимость амплитуды регистрируемого оптико-акустического сигнала от концентрации газа) линейна при изменении концентрации в пределах 4-5 порядков;

• измеряемая величина (амплитуда колебания давления) является интенсивным параметром образца, т. е. не зависит от его размеров. В силу этой особенности ОА-измерения проводят при малых объеме и длине измерительной камеры;

• шумы приемников из-за высокой спектральной плотности мощности лазерных источников, как правило, не имеют значения. Стабилизация интенсивности лазерного излучения (или нормировка на опорный сигнал) еще более увеличивает чувствительность аппаратуры;

• область, используемых в ОА-газоанализаторах лазерных источников, охватывает спектральный диапазон от УФ- до ИК-области;

• возможность быстрой перестройки длины волны излучения, что позволяет проводить оперативный количественный анализ многокомпонентных газовых смесей;

• малый объем и длина измерительной камеры представляют большие преимущества при исследовании нелинейных эффектов (спектроскопический эффект насыщения, многофотонное поглощение), требующих высокой плотности мощности по сечению лазерного пучка, поддержание постоянного высокого значения мощности на длинной оптической трассе невозможно, а в короткой ячейке ОА-детектора сравнительно легко можно получить интенсивности вплоть до оптического пробоя газа.

Основными недостатками газоанализаторов являются: чувствительность к вибрациям и акустическим помехам, а также зависимость чувствительности ОА-детектора от давления и типа исследуемого газа.

Статья в тему

Беспроводные мобильные сети
Мобильные устройства принято классифицировать по поколениям (G - generation), к которому они принадлежат. Наименование началось с появления телефонов поколения 1G, которые часто называют "кирпичами”. Они действительно были первыми телефонами, появившимися на рынке. Далее последовало второ ...