03 خرداد 1403
محمدرضا محبي فر

محمدرضا محبی فر

مرتبه علمی: دانشیار
نشانی: ملایر، کیلومتر 4 جاده اراک، دانشگاه ملایر، دانشکده علوم پایه، گروه فیزیک
تحصیلات: دکترای تخصصی / فیزیک-اپتیک
تلفن: +988132355404
دانشکده: دانشکده علوم پایه

مشخصات پژوهش

عنوان
طراحی و ساخت فیلتر آکوستیکی به منظور حذف نویزهای آکوستیکی در نشت یاب فوتوآکوستیک
نوع پژوهش مقاله ارائه شده
کلیدواژه‌ها
نشت یاب فوتوآکوستیک؛ نویز آکوستیکی؛ فیلتر آکوستیکی؛ بهینه سازی.
سال 1398
پژوهشگران محمدرضا محبی فر

چکیده

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.