RU2460990C1 - Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора - Google Patents
Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460990C1 RU2460990C1 RU2011113619/28A RU2011113619A RU2460990C1 RU 2460990 C1 RU2460990 C1 RU 2460990C1 RU 2011113619/28 A RU2011113619/28 A RU 2011113619/28A RU 2011113619 A RU2011113619 A RU 2011113619A RU 2460990 C1 RU2460990 C1 RU 2460990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- optical axis
- acoustic
- cuvette
- gas
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для количественного определения энергии падающего ИК-излучения в составе фототермоакустического газоанализатора. Кювета состоит из герметичной камеры, наполненной газом, поглощающим оптическое излучение. На противоположных торцах камеры расположены на одной оптической оси входное и выходное окна, которые наклонены к оптической оси под углом 45°. На боковой стороне камеры расположены акустически согласованные между собой излучатель и приемник ультразвуковых колебаний так, что вдоль оптической оси происходит совмещение оптического и акустического излучения. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности за счет увеличения длины оптического пути и области взаимодействия акустического и оптического лучей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в составе фототермоакустического газоанализатора для количественного определения энергии падающего ИК-излучения.
Известны регистрирующие кюветы, использующие эффект изменения давления заключенного в них газа при поглощении этим газом падающего на него оптического излучения (Д.Л.Бронштейн, Н.Н.Александров. Современные средства измерения загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, гл.3, с.147).
Основным их недостатком является низкая защищенность от влияния акустических и вибрационных помех, обусловленная использованием в качестве чувствительного элемента оптико-пневматических приемников акустического микрофона, что приводит к низкой чувствительности кювет.
Наиболее близкой по принципу действия является регистрирующая кювета в составе фототермоакустического газоанализатора (Патент РФ №2207546, бюллетень изобретений 2003, №18. фиг.1, №№4, 8).
Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора состоит из герметичной камеры, наполненной поглощающим оптическое излучение газом. Кювета имеет входное и выходное окна для ввода и вывода оптического излучения, расположенные на одной оптической оси, на противоположных сторонах камеры, и, акустически согласованные между собой, излучатель и приемник ультразвуковых колебаний.
Основным недостатком известной кюветы, регистрирующей количество поглощенной энергии, является низкая чувствительность, обусловленная малой областью взаимодействия ультразвукового луча с областью нагрева газа, определяемой зоной поглощения оптического излучения. В свою очередь, малая зона взаимодействия обусловлена ортогональным совмещением оптического и акустического лучей. Согласно известной зависимости ослабления оптического излучения I=I0e-kl, величина поглощенной энергии зависит от l (длины взаимодействия оптического излучения со средой, в которой это излучение распространяется). Соответственно, в случае ортогонального совмещения эта длина ограничивается диаметром акустического луча, что свидетельствует о малой величине поглощенной энергии и, следовательно, низкой чувствительности всего устройства. Увеличение длины оптического пути за счет многократных отражений в данной кювете нецелесообразно, т.к. это приведет к увеличению оптических потерь и диссипации измеряемой температуры газа на стенки кюветы, в связи с близостью области нагрева газа со стенками.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение длины оптического пути и области взаимодействия акустического и оптического лучей при уменьшении влияния стенок кюветы. Технический результат - увеличение чувствительности патентуемой регистрирующей кюветы.
Указанный технический результат достигается тем, что так же, как и в известном устройстве, регистрирующая кювета состоит из герметичной камеры, наполненной газом, поглощающим оптическое излучение, входного и выходного окон, расположенных на одной оптической оси на противоположных торцах камеры и акустически согласованных между собой излучателя и приемника ультразвуковых колебаний.
Но в отличие от известного устройства входное и выходное окна патентуемой регистрирующей кюветы для фототермоакустического газоанализатора располагают под углом 45° к оптической оси кюветы, при этом излучатель ультразвуковых колебаний располагают таким образом, что его акустическая ось проходит через точку пересечения плоскости входного окна с оптической осью и составляет с ней угол 90°, а приемник ультразвуковых колебаний располагают таким образом, что его акустическая ось проходит через точку пересечения плоскости выходного окна с оптической осью и также составляет с ней угол 90°.
Такое взаимное расположение названных выше элементов регистрирующей кюветы обеспечивает соосное совмещение проходящих через кювету оптического и акустического излучений, что позволяет в десятки раз увеличить длину их взаимодействия одновременно с увеличением длины оптического пути, а также уменьшить потери тепла за счет влияния стенок кюветы.
На чертеже изображена блок-схема патентуемой регистрирующей кюветы для фототермоакустического газоанализатора.
Она состоит из герметичной камеры 1, входного окна 2 и выходного окна 3. Внутри кюветы находятся акустически согласованные излучатель ультразвуковых колебаний 4 и приемник ультразвуковых колебаний 5. Акустическое излучение распространяется по пути 6, оптическое излучение распространяется по пути 7, 8 - оптическая ось устройства.
Кювета для фототермоакустического газоанализатора работает следующим образом. Оптическое излучение 7, в спектре которого имеются составляющие, совпадающие со спектральными полосами поглощения газа, находящегося внутри камеры 1, проходя вдоль оптической оси 8 через входное окно 2, к выходному окну 3, вызывает нагрев этого газа. Одновременно с этим акустический излучатель 4 возбуждает ультразвуковые колебания, распространяющиеся через газовую среду внутри кюветы к приемнику 5 вдоль направления 6 (согласно Фиг.).
Благодаря известной зависимости скорости распространения акустического колебания С в газовой среде от температуры среды Т: (где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта газа, его давления и являющийся в данном случае константой), время прихода ультразвукового колебания на акустический приемник 5 будет изменяться в зависимости от величины падающего оптического излучения.
Заявленный технический результат обеспечивается тем, что в отличие от прототипа данная кювета для фототермоакустического газоанализатора имеет максимальное совмещение акустического и оптического лучей, что делает возможным наиболее эффективно использовать падающую энергию оптического излучения и, следовательно, регистрировать меньшие значения этой энергии.
Claims (1)
- Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора, состоящая из герметичной камеры, наполненной поглощающим оптическое излучение газом, входного и выходного окон, расположенных на одной оптической оси на противоположных торцах камеры и акустически согласованных между собой излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, отличающаяся тем, что входное и выходное окна расположены под углом 45° к оптической оси кюветы, при этом излучатель ультразвуковых колебаний расположен так, что его акустическая ось проходит через точку пересечения плоскости входного окна с оптической осью и составляет с ней угол 90°, а приемник ультразвуковых колебаний расположен так, что находится с излучателем по одну сторону от оптической оси и его акустическая ось проходит через точку пересечения плоскости выходного окна с оптической осью и также составляет с ней угол 90°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113619/28A RU2460990C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011113619/28A RU2460990C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2460990C1 true RU2460990C1 (ru) | 2012-09-10 |
Family
ID=46939033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011113619/28A RU2460990C1 (ru) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2460990C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2207546C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-06-27 | Институт оптического мониторинга СО РАН | Фототермоакустический газоанализатор |
US6662627B2 (en) * | 2001-06-22 | 2003-12-16 | Desert Research Institute | Photoacoustic instrument for measuring particles in a gas |
EP1582857A1 (de) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | Siemens Building Technologies AG | Photoakustischer Gassensor mit einer Strahleranordnung mit einem Reflektor, und Verfahren zur Optimierung der Kontur des Reflektors |
RU2335761C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-10 | Валерий Андреевич Базыленко | Акустооптический индикатор критических концентраций опасных газов |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113619/28A patent/RU2460990C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6662627B2 (en) * | 2001-06-22 | 2003-12-16 | Desert Research Institute | Photoacoustic instrument for measuring particles in a gas |
RU2207546C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-06-27 | Институт оптического мониторинга СО РАН | Фототермоакустический газоанализатор |
EP1582857A1 (de) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | Siemens Building Technologies AG | Photoakustischer Gassensor mit einer Strahleranordnung mit einem Reflektor, und Verfahren zur Optimierung der Kontur des Reflektors |
RU2335761C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-10 | Валерий Андреевич Базыленко | Акустооптический индикатор критических концентраций опасных газов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БРОНШТЕЙН Д.Л. и др. Современные средства измерения загрязнения атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989, с.147. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110072886A1 (en) | Gas Sensor Based On Photoacoustic Detection | |
US20050117155A1 (en) | Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy | |
US8848191B2 (en) | Photoacoustic sensor with mirror | |
CN104280340B (zh) | 基于led光源并采用电学调制相消法的气体探测装置及方法 | |
US10168275B2 (en) | Untuned resonance traced gas sensing | |
Zhang et al. | Miniature 3D-printed resonant photoacoustic cell for flowing gas detection | |
CN105136702A (zh) | 一种声共振式全保偏光纤光热干涉的气溶胶吸收系数测量方法 | |
CN102103071A (zh) | 一种在位式吸收光谱气体分析系统 | |
Fonsen et al. | Dual cantilever enhanced photoacoustic detector with pulsed broadband IR-source | |
RU2460990C1 (ru) | Регистрирующая кювета для фототермоакустического газоанализатора | |
CN108139319A (zh) | 消除噪声式检测器 | |
JP4035582B2 (ja) | 粒子分析装置 | |
CN112098355A (zh) | 一种适用于宽带发散光束的光声光谱痕量气体检测装置 | |
US20190113443A1 (en) | Multi-passage photoacoustic device for detecting gas | |
CN206132625U (zh) | 一种基于libs技术的远程测量装置 | |
ES2223928T3 (es) | Dispositivo de medida en linea de pulsaciones de un laser y procedimiento de medida por espectroscopia foto-acustica. | |
CN109001168A (zh) | 一种导光毛细管光度仪 | |
CN109374529B (zh) | 一种半开腔共振式光声池 | |
RU2628675C1 (ru) | Фотоприемник для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм | |
RU2484436C1 (ru) | Способ измерения импульсного давления и устройство для его осуществления | |
RU2208224C2 (ru) | Способ измерения энергии оптического и свч-излучения | |
CN110006828B (zh) | 一种改进光声光谱痕量气体传感器性能的装置及方法 | |
JP2010048638A (ja) | 赤外分光用プローブ | |
Kauppinen et al. | Sensitive and fast gas sensor for wide variety of applications based on novel differential infrared photoacoustic principle | |
RU2207546C2 (ru) | Фототермоакустический газоанализатор |