پذیرفته شده برای ارائه شفاهی

کد مقاله : 1039-ISAV2019 (R1)

¹استادیار گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملی ملایر

²دانشگاه ملایر

از آنجایی که سیگنال آکوستیکی تولیدی در نشت یاب های فوتوآکوستیک بسیار کوچک است لذا هرگونه نویز آکوستیکی می تواند اختلال قابل توجهی در عملکرد سیستم ایجاد کند. نویز حاصل از جذب پرتو لیزر توسط پنجره های رزوناتور، تلاطم های ایجاد شده ناشی از ورود و خروج نمونه به سیستم، و همچنین نویزهای محیط از مهمترین نویزهای مختل کنندۀ این نشت یاب آکوستیکی می باشند. در این کار پژوهشی، دو فیلتر آکوستیکی در طرفین رزوناتور آکوستیکی به منظور حذف این نویزها طراحی، بهینه سازی و نهایتاً ساخته شد. با در نظر گرفتن معادلات سلول فوتوآکوستیک، ابعاد بهینۀ رزوناتور آکوستیکی استوانه ای به شعاع 3 میلی متر و طول 16 سانتی متر محاسبه و ساخته شد. به منظور حذف نویزهای آکوستیکی موجود، دو محفظۀ استوانه ای در دو طرف این رزوناتور به عنوان فیلتر آکوستیکی طراحی و ساخته شد. محاسبات نشان داد که طول این فیلتر آکوستیکی در ربع طول موج، و شعاع آن به ازای شعاع های بزرگتر از دو برابر رزوناتور آکوستیکی دارای بیشترین تضعیف است. از این رو فیلتر آکوستیکی با هندسۀ استوانه، پنجره های ZnSe، طول 8 سانتی متر و شعاع 5/2 سانتی متر برای این رزوناتور، انتخاب و ساخته شد. نمودار وابستگی فرکانسی تضعیف نویز در محل اتصال فیلتر آکوستیکی طراحی شده به رزوناتور مورد نظر، حاکی از تضعیف قابل قبول نویزها بود. برای نمونه، در فرکانس 1057 Hz فیلتر آکوستیکی ساخته شده نویزها را حدود 1000 برابر تضعیف می کند طوری که این نشت یاب آکوستیکی برای استفاده در محیط پر سر و صدایی با شدت صوتی70dB نیز قابل استفاده است. حساسیت این نشت یاب آکوستیکی بصورت تجربی برای گازهای مختلفی از مرتبه ppb در آزمایشگاه اندازه گیری شد که این نتیجه، سیستم ساخته شده را در زمرۀ آشکارسازهای فوق حساس قرار می دهد.

نشت یاب فوتوآکوستیک؛ نویز آکوستیکی؛ فیلتر آکوستیکی؛ بهینه سازی

فیزیک صوت