طراحی و ساخت فیلتر آکوستیکی به منظور حذف نویزهای آکوستیکی در نشت یاب فوتوآکوستیک

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 کننده 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 نهاتا0یساخته شد. با در نظر گرفتن معادلات سلول فوتوآکوستیک، ابعاد بهینه 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 محفظه 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 هندسه استوانه، پنجره های ZnSe، طول 8 سانتی متر و شعاع 2/5 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 زمره آشکارسازهای فوق حساس قرار می دهد. ×

کلیدواژه ها:

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