بررسی تغییرات دما بر ثابت سلول فوتوآکوستیک در سنسور فوتوآکوستیکی لیزری

روش طیف نگاری فوتوآکوستیک لیزری از جمله روش های تشخیصی آکوستیکی با قابلیت های گزینش پذیری، پاسخ دهی سریع، و حساسیت بسیار بالا (تا مرتبه (ppt می باشد. از آنجایی که تغییرات دما نباید تاثیری بر اندازه گیری سنسورها داشته باشد، دمای محیط مورد استفاده، عامل تعیین کننده ای در استفاده های میدانی از این سنسور آکوستیکی است. در این پژوهش با حل تحلیلی معادلات حاکم بر سلول فوتوآکوستیک، اثر تغییرات دما بر فرکانس تشدید رزوناتور آکوستیکی و همچنین ثابت سلول فوتوآکوستیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات دما، فرکانس تشدید رزوناتور آکوستیکی، ثابت سلول فوتوآکوستیک و در نتیجه سیگنال فوتوآکوستیک که داده خروجی یک سنسور فوتوآکوستیکی است را تغییر می دهد. از این رو رزوناتور آکوستیکی طراحی شده در هر دما، مختص آن دما کالیبره شده و برای دماهای دیگر، باید متناسب با دمای محیط تغییراتی در محاسبات اعمال شود ومجددا0 کالیبره گردد . برای نمونه در شناسایی گاز دی اکسید سولفور با ضریب جذب = 37.531m-1 در صورتی که منبع دمش لیزر دی اکسید کربن پیوسته با توان 0.5W باشد که توسط چاپری با فرکانس 1085Hz مدوله شود، گاز بافر مورد استفاده در سنسور آکوستیکی هوا فرض شود و در رزوناتور آکوستیکی از میکروفونی با حساسیت 20mV/pa استفاده کنیم، محاسبات نشان می دهد که افزایش دما از 290 به 310 کلوین منجر به افزایش 3/4 درصدی فرکانس تشدید رزوناتور آکوستیکی (ωj)، کاهش×1/65×درصدی در مقدار ثابت سلول فوتوآکوستیکو، نتیجتا0کاهش 1/66× درصدی در سیگنال فوتوآکوستیک مد طولی و 1/79 درصدی مد شعاعی می گردد.

کلیدواژه ها:

طیف نگاری فوتوآکوستیک لیزری ، ثابت سلول فوتوآکوستیک ، اثر افزایش دما ، مشدد آکوستیکی