Espectrófono fotoacústico de bajo costo basado en LED utilizando cavidad resonante acústica hemisférica para la medición de gases hidrocarburos
Autores: Wang, Gaoxuan; Hou, Lingxiao; Li, Fangjun; Wang, Lihui; Fei, Chao; Hong, Xiaojian; He, Sailing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Espectrófono fotoacústico de bajo costo basado en LED utilizando cavidad resonante acústica hemisférica para la medición de gases hidrocarburos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Cavidades resonantes esféricas
Espectroscopía fotoacústica
Sistema de detección de gases basado en LED
Gases hidrocarburos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Las cavidades acústicas resonantes esféricas se han reportado cada vez más en espectroscopía fotoacústica debido a su pequeño volumen y la longitud de camino de absorción de gas efectiva mejorada. Para reducir aún más el volumen de la cavidad acústica y aprovechar los LED de banda ancha como fuente de luz, este artículo informa sobre un sistema de detección de gas fotoacústico de bajo costo basado en LED que utiliza una cavidad resonante acústica hemisférica (HAR) con un radio de 15 mm y un volumen de 7.07 mL. La colocación tanto de la fuente de luz de excitación como del transductor, como elementos importantes en la espectroscopía fotoacústica, fue sistemáticamente optimizada para mejorar la eficiencia de generación de la señal fotoacústica. La respuesta de frecuencia de la cavidad HAR fue caracterizada a fondo para explorar una frecuencia de operación óptima de la fuente de luz. A través de la optimización posicional y de frecuencia, el espectrófono fotoacústico desarrollado de bajo costo y basado en LED logró mediciones altamente sensibles de gases hidrocarburos con sensibilidades de medición de 111.6 ppm (3) para isobutano, 140.1 ppm (3) para propano y 866.4 ppm (3) para etileno con un tiempo de integración de 1 s. Estos resultados demuestran el gran potencial de los sistemas de detección PA basados en LED-HAR de bajo costo en el campo de la detección de gases para un despliegue generalizado en redes de sensores distribuidos y plataformas de monitoreo atmosférico.
Descripción
Las cavidades acústicas resonantes esféricas se han reportado cada vez más en espectroscopía fotoacústica debido a su pequeño volumen y la longitud de camino de absorción de gas efectiva mejorada. Para reducir aún más el volumen de la cavidad acústica y aprovechar los LED de banda ancha como fuente de luz, este artículo informa sobre un sistema de detección de gas fotoacústico de bajo costo basado en LED que utiliza una cavidad resonante acústica hemisférica (HAR) con un radio de 15 mm y un volumen de 7.07 mL. La colocación tanto de la fuente de luz de excitación como del transductor, como elementos importantes en la espectroscopía fotoacústica, fue sistemáticamente optimizada para mejorar la eficiencia de generación de la señal fotoacústica. La respuesta de frecuencia de la cavidad HAR fue caracterizada a fondo para explorar una frecuencia de operación óptima de la fuente de luz. A través de la optimización posicional y de frecuencia, el espectrófono fotoacústico desarrollado de bajo costo y basado en LED logró mediciones altamente sensibles de gases hidrocarburos con sensibilidades de medición de 111.6 ppm (3) para isobutano, 140.1 ppm (3) para propano y 866.4 ppm (3) para etileno con un tiempo de integración de 1 s. Estos resultados demuestran el gran potencial de los sistemas de detección PA basados en LED-HAR de bajo costo en el campo de la detección de gases para un despliegue generalizado en redes de sensores distribuidos y plataformas de monitoreo atmosférico.