Photoakustischer Sensor zur Detektion strahlungsinduzierter Druckstöße

Der photoakustische Effekt wird zur Detektion von IR-aktiven Gasen genutzt. Die dabei absorbierte Strahlungsenergie wird in einem geschlossenen Volumen als Änderung des Drucks detektiert. Der Effekt beruht auf der Ausbildung von Schallwellen (Druckänderungen) in einem abgeschlossenen Volumen nach Lichteinstrahlung und -absorption in einer Materialprobe. Die Druckamplitude hängt dabei sowohl von der Art der Molekülschwingung als auch von der Zusammensetzung des Gasgemisches ab. Es werden Untersuchungen zur Anwendung des photoakustischen Effektes ohne den Einsatz optischer Filter präsentiert und der theoretische Hintergrund dargestellt. Ein entwickelter Sensoraufbau mit integrierter Auswerteelektronik auf Leiterplattenbasis zur Gasanalytik wird beschrieben. Experimentelle Untersuchungen mit dem entwickelten Sensoraufbau belegen den Filtereffekt der Reduzierung des durch den photoakustischen Effekt erzeugten Schalldruckpegels durch die Dilution von Stickstoff mit einem Prüfgas wie Distickstoffmonoxid (N2O) oder Methan (CH4).