Лазерный оптико-акустический газоанализатор внутрирезонаторного типа

Вследствие простоты ОА метода лазерный оптико-акустический газоанализатор прост в обслуживании, обладает высокой надежностью, малыми массогабаритными параметрами, низкой стоимостью. Благодаря простой схеме возможны оперативные измерения в реальном масштабе времени, например, при помощи такой системы, установленной на летательном аппарате или на автомобиле.

По сравнению с известными газоанализаторами у ОА газоанализатора выше (в 2-10 раз) чувствительность определения концентрации большинства газовых компонент, точность измерения и селективность.

Оптико-акустический эффект используется при измерении времен жизни возбуждения молекул,в ряде работ по определению влажности и потоков излучения. Отметим, что оптико-акустический эффект возможен так же в жидкостях и твердых телах.

Реализации эффекта

Прибор предназначен для проведения оперативного газоанализа атмосферного воздуха методом оптико-акустической лазерной спектроскопии. Принцип действия газоанализатора основан на генерации акустических волн в воздухе при взаимодействии модулированного лазерного луча с молекулами газовой примеси, поглощающей лазерное излучение на заданной длине волны. Акустические волны преобразуются микрофоном в электрические сигналы, пропорциональные концентрации поглощающего газа. Перестраивая длину волны лазера и используя известные спектральные данные о коэффициентах поглощения различных газов, можно определить состав детектируемой газовой примеси. Отличительной особенностью данного газоанализатора является совмещение в единой конструкции перестраиваемого волноводного СО2-лазера и прокачного оптико-акустического детектора дифференциального типа. Детектор располагается внутри лазерного резонатора и образует единую конструкцию с лазером. Благодаря этому уменьшаются потери на оптических элементах, повышается мощность внутри рабочего канала детектора и жесткость всей конструкции. В газоанализаторе используется автоматически перестраиваемый по линиям волноводный СО2-лазер с высокочастотным (ВЧ) возбуждением, в котором импульсно-периодический режим генерации задается модуляцией мощности ВЧ-генератора, что дает возможность оптимизировать энергопотребление путем регулировки скважности импульсов возбуждения. В конструкции используемого детектора дифференциального типа имеется два резонансных акустических канала, в которых формируются противофазные акустические волны, что позволяет при введении соответствующей обработки свести к минимуму шумы при протекании воздуха через каналы. Данные особенности прибора являются уникальными и в совокупности обеспечивают предельно высокую для оптико-акустических устройств чувствительность детектирования, низкий уровень аппаратурных шумов и относительно малое общее энергопотребление. Газоанализатор способен регистрировать минимальные коэффициенты поглощения газовых примесей в атмосфере в потоке газа на уровне ~ 5 × 10-10 см-1 с высоким быстродействием, присущим оптическим методам газоанализа. Благодаря этим качествам, а также возможности перестройки длины волны лазерного излучения в области 9,3÷10,9 мкм газоанализатор позволяет проводить в реальном времени измерения малых концентраций атмосферных и антропогенных газов (на уровне 1 ppb и менее), таких как С2Н4, NH3, O3, C6H6, SO2, SF6, N2O, CH3F, CH3Cl и т.д., включая пары ряда взрывчатых и отравляющих веществ (всего около 100 веществ). Указанные свойства позволяют применять прибор для контроля концентраций химических молекулярных соединений в атмосферном воздухе и технологических процессах, проводить анализ выдыхаемого воздуха с целью выявления различных заболеваний и т.д.

Статья в тему

Металлобумажные конденсаторы
конденсатор напряжение электрический диэлектрика Изобретение электрического конденсатора относится к середине 18 века, но начало развития конденсаторостроения следует отнести только к самому концу 19 века, когда после изобретения радио А.С. Поповым возникла большая потребность в конден ...