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声光作用装置光波

发布时间:2023-09-09 23:26:09

A. 声光频移器是如何形成驻波超声相位光栅的

超声光栅是一种特殊的光栅,在大学物理实验教学中,在光信息实验中,在研究声对光的调制中,有着特殊的作用。
超声光栅的原理如图1所示,它由高频信号发生器、频率计、频率调节器、超声换能器、液体介质和液槽组成。各部分的作用如下:高频信号发生器产生一个超声频率的交变电压信号,频率计是用来测量这个交变信号频率的,而调节器则可以在一定范围内改变交变电压信号的频率和振幅。超声换能器可以将高频交变电压信号转变为同频率的机械振动,从而产生超声波发射出去。超声波必须对液体介质作用才能形成超声光栅,液槽是用来装载液体的,并且可以提供超声波的反射面,以便于形成超声驻波。
超声光栅的形成机理是:超声波在液体中时以弹性纵波的形式传播,它使液体的密度在超声波传播方向上发生周期性的大小变化,即密度呈现“密集——稀疏——密集…”的周期性变化,从而使液体的折射率也发生周期性变化。当有光线垂直于声波传播方向通过液体时,不同位置的光波经历的光程不同,原来是平面波的光波经过液体后,平面波变为弯曲的非平面波,与位相光栅对光的作用相类似,如图2所示。这种有超声波场的液体就被称为超声光栅,光线通过超声光栅时也会发生光栅衍射现象,此种衍射被称为声光衍射。超声光栅的光栅常数就是液体折射率在空间变化的周期,即超声波的波长。
声光衍射同样满足光栅方程:

上式中λs为超声波波长,λ为光波波长,θk为第k级衍射光的衍射角。
超声光栅与普通刻线光栅或全息光栅的不同之处主要有两点:第一是光栅形成的机理不同;第二是普通的光栅其光栅常数是固定不变的,而超声光栅的光栅常数是随超声波的波长变化的。超声波在液体中形成超声光栅的模式有两种,一种是超声行波光栅,另一种是超声驻波光栅。当液体内只有换能器发射的超声波时,形成的超声光栅称为行波光栅,其结构如图3(a)所示,在换能器的对面安装有吸收声波的材料,液体中只有换能器发射的超声波,没有反射波。行波光栅的栅面在空间是随时间移动的。驻波光栅的结构如图3(b)所示,在换能器的对面有声波的反射面,液体中有换能器的发射波和反射面的反射波,当发射波与反射波叠加且满足驻波形成的条件时,就会形成超声驻波,从而形成超声驻波光栅,驻波光栅光栅的栅面在空间的位置是固定的。驻波的振幅是发射波的2倍,将使液体的折射率发生更强的变化,从而使通过超声光栅的光波发生更强的衍射。
由于超声驻波使液体密度的疏密变化更强,对光的衍射效果也更强,所以,通常实验研究中都采用超声驻波光栅。形成超声驻波的条件是:(1)发射波与反射波互相平行,使其能够叠加。实验中采用调节换能器发射面与玻璃液槽内表面(即超声波的反射面)互相平行来满足这个条件。

B. 声光报警器的作用

声光报警器的作用及应用领域:
声光报警器是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号。产品专用领域:钢铁冶金、电信铁塔、起重机械、工程机械、港口码头、交通运输、风力发电、远洋船舶等行业; 是工业报警系统中的一个配件产品。
安装方法:
声光报警器由探测器与报警控制主机构成,广泛应用于石油、燃气、化工、油库等存在有毒气体的石油化工行业,用以检测室内外危险场所的泄漏情况,是保证生产和人身安全的重要仪器。当被测场所存在有毒气体时,探测器将气信号转换成电压信号或电流信号传送到报警仪表,仪器显示出有毒气体爆炸下限的百分比浓度值。当有毒气体浓度超过报警设定值时发生声光报警信号提示,值班人员及时采取安全措施,避免燃爆事故发生。
应用时的注意事项:
声光报警器固定式安装一经就位,其位置就不易更改,具体应用时应考虑以下几点。
(1)弄清所要监测的装置有哪些可能泄漏点,分析它们的泄漏压力、方向等因素,并画出探头位置分布图,根据泄漏的严重程度分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种等级。
(2)根据所在场所的气流方向、风向等具体因素,判断当发生大量泄漏时,有毒气体的泄漏方向。
(3)根据泄漏气体的密度(大于或小于空气),结合空气流动趋势,综合成泄漏的立体流动趋势图,并在其流动的下游位置作出初始设点方案。
(4)研究泄漏点的泄漏状态是微漏还是喷射状。如果是微漏,则设点的位置就要靠近泄漏点一些。如果是喷射状泄漏,则要稍远离泄漏点。综合这些状况,拟定出最终设点方案。这样,需要购置的数量和品种即可估算出来。
(5)对于存在较大有毒气体泄漏的场所,根据有关规定每相距10—20m应设一个检测点。对于无人值班的小型且不连续运转的泵房,需要注意发生有毒气体泄漏的可能性,一般应在下风口安装一台检测器。
(6)对于有氢气泄漏的场所,应将检测器安装在泄漏点上方平面。
(7)对于气体密度大于空气的介质,应将检测器安装在低于泄漏点的下方平面上,并注意周围环境特点。对于容易积聚有毒气体的场所应特别注意安全监测点的设定。
(8)对于开放式有毒气体扩散逸出环境,如果缺乏良好的通风条件,也很容易使某个部位的空气中的有毒气体含量接近或达到爆炸下限浓度,这些都是不可忽视的安全监测点。根据现场事故的分析结果,其中一半以上是由不正确的安装和校验造成的。因此,有必要介绍正确的安装和校验的注意事项以减少故障。

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