203153. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázok összetételének mérésére, fotoakusztikus módon
1 HU 203 153 B 2 az ilyen típusú rezonátor jóság tényezője alacsony, a tengelymenti hosszirányú gerjesztés pedig nem elég hatékony. A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amely az eddig ismert megoldások hátrányos tulajdonságait kiküszöböli, a koherens hibajelet lecsökkenti. Felismertük, hogy olyan megoldást kell létrehozni, amely nemcsak lecsökkenti az ablakokon elnyelődő koherens hibajelet, hanem eleve kizárja annak, tehát a koheres zaj keletkezését. Kísérleteink során rájöttünk arra, hogy a koherens zaj abban az esetben küszöbölhető ki teljes mértékben, amennyiben a zajt kiváltó okot, vagyis az ablakot megszüntetjük. Ezálatal egy optikailag nyitott kamra keletkezik, amelynek az akusztikai zártságát biztosítani kell. Az optikai nyitottság célszerűen oly módon biztosítható, hogy a szaggatott fénynyalábot a kamrába(ból) az optikai kinyitáson keresztül vezetjük be(ki). A kamra akusztikai zártságát pedig zaj szűrésével biztosítjuk. Ismeretes ugyanis, hogy a fotoakusztikus rezonátor bemeneti impedanciája az alábbi módon határozható: ZÁch8 1+ Zoshd 1 Zb OZ0ch§ 1+ ZÁshd 1 ahol ZB bemeneti impedancia, ZA lezáró impedancia, Zo akusztikai impedancia, (a levegősűrűség, a hangsebsség és a keresztmetszet függvénye) ß átviteli tényező, 1 hossz. ZaZb-Zb Veszteségmentes esetben a fenti képlet leegyszerűsödik: Vagyis ez azt jelenti, hogy XI4 nyitott csövek esetén ezek a csövek kis impedanciát (nagy admittanciát) nagy impedanciává (kis admittanciává) transzformálnak. Ezen össezfüggés alkalmazásával biztosítható, hogy optikailag nyitott - nyílással rendelkező - kamra akusztikai szempontból zárt legyen. A találmány tárgya eljárás gázok összetételének mérésére fotoakusztikus módon, amelynek során a vizsgálandó gázkeveréket tisztítjuk, akusztikailag zárt fotoakusztikus kamrába vezetjük. Infravörös fényforrás hullámhosszát a felhasználni kívánt színképvonalra hangoljuk, monokromatikus fénynyalábot pedig a kamra rezonanciaffekvenciájával megegyező frekvencián megszaggatjuk és a kamrába vezetjük, ahol folyamatosan mérjük a hangnyomást. Az eljárás lényege, hogy az akusztikailag zárt fotoakusztikus kamrát optikailag kinyitjuk és az ily módon nyitott fotoakusztikus kamra akusztikai zártságát zaj szűrésével biztosítjuk. Szükség esetén az infravörös fényforrás hullámhosszát további színképvonal(ak)ra hangoljuk és ismételt mérést végzünk. A találmány tárgya továbbá berendezés is, gázok összetételének mérésére fotoakusztikus módon, amelynek fotoakusztikus kamrája mikrofont tartalmaz, amelyhez jelfeldolgozó egység van kötve. A fotoakusztikus kamra gázbevezető nyílással rendelkezik, a berendezésnek továbbá fényszaggatóval ellátott infravörös fényforrása van. A berendezés úgy van kialakítva, hogy a fotoakusztikus kamra rezonátorként van kiképezve, a kamra egymással szemközti falain nyílások vannak elrendezve, melyek tengelye egy egyenesbe esik. Az infravörös fényforrás pedig az egyenes mentén van elhelyezve. A nyílásokhoz pedig akusztikai aluláteresztő szűrők csatlakoznak. A berendezés előnyős megoldása esetén az akusztikai aluláteresztő szúrók negyedhullámú csőszakaszokként vannak kiképezve. A találmány szerinti berendezés lehetséges, példakénti megoldását a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesen, ahol- az 1. ábra a berendezés blokkvázlatát,- a 2. ábra pedig a berendezés vázlatos felépítését ábrázolja. Az 1. ábrán látható fotoakusztikus 1 kamra 3 mikrofont tartalmaz, amelyhez 6 jelfeldolgozó egység van kötve. A fotoakusztikus 1 kamra gázbevezető 11 nyílással rendelkezik. A berendezésnek 5 fényszaggatóval (chopperrel) ellátott infravörös 4 fényforrása van. A fotoakusztikus 1 kamra rezonátorként van kiképezve. Az 1 kamra egymással szemközti 9,9’ falain 7,7’ nyílások vannak elrendezve, melyek tengelye egy 8 egyenesbe esik. Az infravörös 4 fényforrás pedig a 8 egyenes mentén van elhelyezve. A 7,7’ nyílásokhoz akusztikai aluláteresztő 2 szűrők csatlakoznak. Az infravörös 4 fényforrás fénye tehát a 8 egyenes mentén az akusztikai alulátersztő 2 szűrőkön keresztül jut be, illetve ki a fotoakusztikus 1 kamrába(ból). A találmány szerinti berendezés előnyös vázlatos felépítését a 2. ábra szemlélteti. A fotoakusztikus 1 kamra a 2. ábra szerint előnyösen fémből készült henger, amelynek 9,9’ falain aszimmetrikusan vannak elhelyezve a 7,7’ nyílások, amelyekhez csatlakoznak az akusztikai alulátersztő 2 szűrők. A 2 szűrők legegyszerűbb, előnyös kivitele esetén negyedhullámú csőszakaszokként vannak kiképezve. A 7,7’ nyílások tengelye a negyedhullámú csőszakaszok tengelyvonalával egybeesik, mely 8 egyenes egyben az infravörös 4 fényforrás fénysugarának az útja. A 3 mikrofon elhelyezésére szolgáló 10 furat az egyik 7,7’ nyílásra tükörszimmetrikusan van elrendezve. Akusztikai aluláteresztő 2 szűrők negyedhullám csőszakaszokként történő kiképzése nagy lezáró impedanciát jelent az 1 kamra, mint üregrezonátor számára, amely kívülről nézve alulátersztő szűrőként viselkedik. A találmány szerinti berendezés az alábbiak szeimt működik részletesen. A vizsgálandó gázkeveréket - például különféle szennyező gázokat tartalmazó levegőt - célszerűen kialakított lágszivattyú vagy kompresszor segítségével gáztisztító berendezésen vezetjük keresztül ismert módon, amely leválasztja a lebegő porszemeket és megköti a vízgőzt. Az ily módon megtisztított gázt előnyösen szintén akusztikus 2 szűrőn keresztül vezetjük be a bevezető 11 nyíláson keresztül az 1 kamrában. Az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
