Оптико-акустический способ измерения оптического показателя поглощения непрозрачных твердых и жидких сред

Авторы патента:

G01N21/25 - цвет; спектральные свойства, т.е. сравнение воздействия материала на свет двух или более различных длин волн или в двух или более полосах спектра

Применение: изобретение относится к оптико-акустическим способам измерения оптического показателя поглощения и может быть использовано в спектроскопии сильнопоглощающих сред. Сущность изобретения: для повышения точности и чувствительности измерений оптического показателя поглощения определяют частоту максимальной спектральной плотности акустических колебаний, образовавшихся после облучения исследуемого вещества импульсом лазерного излучения, и определяют по этой частоте искомый показатель поглощения. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 21/25

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) да" у,к.г взуз

) к1 - l f ;j,jest. )ÉÈ

:;, Д y t;:„, !-:.. ;-Ъ,.м

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г г г (мн м (21) 4903579/25 (22) 21.01,91 (46) 07.04,93, Бюл. М 13 (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) А.С.Гоменюк, Т.B.Ìàëèícêèé и В.Б,Пясецкий (56) Карабутов А.А, и др. Экспериментальное исследование распространения коротких акустических импульсов при термооптическом возбуждении//Акустический журнал, 1980. Т. 26, 12. С, 296-299. (54) ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПОКАЗАТЕЛЯ

Изобретение относится к оптико-акустическим способам измерения оптического показателя поглощения и может быть использовано в спектроскопии сильнопоглощающих сред.

Цель изобретения вЂ” повышение точности и чувствительности измерений оптического показателя поглощения.

Для этого исследуемое вещество облучают импульсом лазерного излучения, который возбуждает в веществе акустические колебания, измеряют зависимость амплитуды этих колебаний от времени, определяют частоту максимальной спектральной плотНОСТИ. аКУСтИЧЕСКИХ КОЛЕбаНИй Рмакс И ПО этой частоте определяют искомый показатель по формуле

2 7т тгмакс (2) с

„„„ рЦ„„1807345 А1

ПОГЛОЩЕНИЯ НЕПРОЗРАЧНЫХ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ СРЕД (57) Применение: изобретение относится к оптико-акустическим способам измерения оптического показателя поглощения и может быть использовано в спектроскопии сильнопоглощающих сред. Сущность изобретения: для повышения точности и чувствительности измерений оптического показателя поглощения определяют частоту максимальной спектральной плотности акустических колебаний, образовавшихся после облучения исследуемого вещества импульсом лазерного излучения, и определяют по этой частоте искомый показатель поглощения, 1 ил, Точность измерений при этом будет зависеть от отношения амплитуды оптико-акустического сигнала Р(имакс ) на частоте СО к амплитуде шумов оптико-акустиче- С,) ского детектора на той же частоте. 4

Временной спектр оптико-акустическо- (,А) го сигнала (зависимость давления от часто- ф, ты v) определяется по формуле (л

Р(Р) = Г(т ) К(Р); (3) где f(v) вЂ” времен при спектр импульса лазерного излучения;

° Ъ

К(т) вЂ” передаточная функция слоя термооптического преобразования образца, определяемая по формуле

1 + (тгу тумаке)

Характер зависимостей временного спектра импульса лазерного излучения, передаточной функции слоя термооптического преобразования и среднеквадратичного

1807345 значения шумов показан на чертеже. Из-за малой длительности импульса лазерного излучения спектр акустического давления практически определяется спектром передаточной функции слоя термооптического преобразования (в формуле (3) f(v) = const, не оказывающая влияния на положение максимума спектральной плотности акустического давления), поэтому можно записать а (5)

+ (б т макс)

Видно, что эта зависимость имеет максимум на частоте vмакс, Определив частоту умакс, оптический показатель поглощения определяют по формуле (2).

Как видно из чертеже, на частотах

v Ф vM>«верно выражение (6) ш (1 макс) - ш (V) где О а (v) вЂ” среднеквадратичное значение г плотности мощности шума на частоте .

Из (6) следует, что отношение сигнал/шум на частоте максимальной спектральной плотности акустических колебаний больше, чем отношение сигнал/шум в широкой полосе частот оптико-акустического сигнала. Из этого следует, что точность и чувствительность при измерении оптического показателя поглощения на частоте максимальной спектральной плотности акустических колебаний (как предлагается в данной заявке) выше, чем при измерении оптического поглощения по форме фронта акустического импульса (как предлагается в прототипе).

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что он отличается от известного тем, что для измерения оптического показателя поглощения определяют частоту максимальной спектральной плотности акустических колебаний и по этой частоте определяют искомый показатель поглощения по формуле (2).

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволило выявить в них признаки, отличающие данный способ от прототипа.

На чертеже показаны зависимости временного спектра импульса лазерного излучения, передаточной функции слои термооптического преобразования и среднеквадратичного значения плотности мощности шума от частоту.

Предложенный способ может быть реализован на практике на основе известных элементов и устройств. Для измерения on"0 тического показателя поглощения предлагаемым способом необходимо осуществить следующие операции: а) в измерительную ячейку оптико-акустического детектора помещают исследуе15 мый образец; б) осуществляют генерацию лазерного импульса и регистрируют выходной электрический сигнал (на запоминающем или цифровом осциллографе);

20 в) для зарегистрированного сигнала расчетным путем находят частоту его максимальной спектральной плотности; г) вычисляют по формуле (2) искомый коэффициент поглощения.

Использование предлагаемого способа измерения оптического коэффициента поглощения обеспечивает, по сравнению с существующими способами, повышение точности и чувствительности измерений.

Ф о р мул а и зоб рете н и я

Оптико-акустический способ измерения оптического показателя поглощения непрозрачных твердых и жидких сред, включа35 ющий облучение исследуемого вещества импульсом лазерного излучения, возбуждение в веществе акустических колебаний и измерение зависимости амплитуды этих колебаний от времени, отличающийся

40 тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, по измеренной зависимости определяют частоту максимальной спектральной плотности акустических колебаний v и по этой частоте

45 рассчитывают показатель поглощения а по формуле авЂ”

2 Г макс с где с вЂ” скорость звука в исследуемой среде, 50

Составитель В. Пясецкий

Редактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор С. Лисина

Заказ 1374 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Оптико-акустический способ измерения оптического показателя поглощения непрозрачных твердых и жидких сред

Устройство для контроля загрязнений в потоке жидкости // 1807335

Способ определения размера фотосинтетической единицы в клетке фототрофного объекта // 1784877

Универсальный лазерный спектрометр // 1780407

Фотометрический анализатор для экспресс-анализа газовой среды // 1770846

Фотометрический портативный анализатор для экспресс-анализа газовой или жидкой среды // 1770845

Способ определения микроколичеств кремния // 1770844

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении микропримесей кремния в разнообразных промышленных материалах , например в аффинированном палладии , платине, флюоритовых концентратах и др

Способ определения неионогенных поверхностно-активных веществ в воде // 1755187

Способ измерения влажности сыпучих продуктов // 1721476

Изобретение относится к приборостроению для пищевой промышленности и предназначено для автоматического измерения влажности сыпучих продуктов в потоке и лабораторных условиях

Способ определения температуры размягчения высокомолекулярных нефтяных фракций // 1718055

Устройство для неинвазивного определения содержания билирубина в подкожных тканях пациентов // 2119656

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для неинвазивного определения содержания билирубина в крови пациентов, преимущественно новорожденных

Устройство для идентификации объектов // 2123176

Изобретение относится к оптическо-электронным системам, предназначенным для идентификации и сортировки объектов по их оптическим характеристикам, например по цвету, и может быть использовано для автоматической идентификации и сортировки различных объектов по их оптическим свойствам, анализа качества исходного сырья и продукции на всех стадиях ее производства, распознавания состояния природных объектов при их наблюдении аэрокосмическими методами в тех случаях, когда традиционные оптические устройства невозможно применять из-за сильных оптических помех

Способ определения хлорофилла в растениях гречихи // 2244916

Изобретение относится к биологической области и может быть использовано в исследованиях по физиологии растений

Способ определения технологических параметров табака // 2250452

Изобретение относится к контролю технологических параметров табака

Неинвазивное измерение уровня билирубина в коже // 2265397

Способ создания независимых многомерных градуировочных моделей // 2266523

Оптические сенсорные материалы на катионы тяжелых и переходных металлов на основе дитиакраунсодержащих бутадиенильных красителей и способы их получения // 2292368

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новым полимерным материалам - мембранам, пленкам и монослоям на основе нового типа соединений - дитиакраунсодержащих бутадиенильных красителей общей формулы I: в которой R1-R 4 - атом водорода, низший алкил, алкоксильная группа, арильная группа или два заместителя R1 и R 2, R2 и R3, R3 и R4 вместе составляют С4Н4-бензогруппу; R5 - алкильный радикал C mH2m+1, где m=1-18; Х=Cl, Br, I, CiO4, PF6, BF 4, PhSO3, TsO, ClC 6H4SO3, СН 3SO3, CF3SO 3, СН3OSO3; Q - атом серы, атом кислорода, атом селена, группа С(СН 3)2, группа NH, группа NCH 3; n=0-3

Способ создания многомерных градуировочных моделей, устойчивых к изменениям свойств, влияющих на результаты измерений прибора // 2308684

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам создания градуировочных моделей для различного вида измерительных приборов

Способ определения постоянной больцмана // 2327972

Изобретение относится к области измерительной техники

Способ определения красного природного красителя кармина в присутствии красного синтетического красителя е122 в водном растворе // 2398216

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения красного природного красителя кармина в присутствии красного синтетического красителя Е122 при аналитическом контроле водных растворов и пищевых продуктов