Газоанализаторы на основе оптико-акустического эффекта

Оптические методы газового анализа принадлежат к числу наиболее избирательных и чувствительных. Одно из первых мест среди них в этом отношении занимает оптико-акустический метод, избирательность которого, в противоположность обычным спектроскопическим методам, достигается без спектрального разложения, за счет применения селективных оптико-акустических приемников, использующих специфичность инфракрасных спектров поглощения газообразных, парообразных и жидких веществ.

Оптико-акустический эффект был открыт в 1880 году Беллом, Тинделем и Рентгеном. Этот эффект состоит в следующем. Если в сосуд, содержащий газ, способный поглощать инфракрасное излучение, направлять прерываемый с некоторой частотой поток излучения, то в газе возникает пульсация давления, субъективно воспринимаемая как звук, если частота прерывания имеет соответствующую величину. Пульсация давления происходит из-за того, что молекулы газа, поглощая кванты падающего излучения, приходят в возбужденное состояние, а затем энергия возбуждения их колебательно-вращательных степеней свободы переходит, в результате неупругих ударений между молекулами, в энергию поступательного движения последних, т.е. в тепло, соответствующее повышению давления.

Оптико-акустический метод весьма универсален: он позволяет анализировать все газообразные вещества, за исключением одноэлементных.

Оптико-акустический метод и первый лабораторный образец оптико-акустического газоанализатора были разработаны в СССР М.Л. Вейнгеровым.

Оптико-акустический метод основывается на нескольких явлениях, главными из которых являются процессы поглощения прерывистого инфракрасного излучения и процессы преобразования энергии акустических колебаний в электрическое напряжение.

В основу разработки оптико-акустических газоанализаторов была положена оптическая схема измерения, основанная на дифференциальном методе. Сущность всякого дифференциального метода измерения сводится к определению разности значений измеряемой величины и величины известной, служащей мерой сравнения.