Fotoakustični pojav – zvočnik iz saj

Uršič, David (avtor), Krč, Janez (mentor), Debevc, Andraž (komentor)

V diplomskem delu obravnavamo fotoakustični pojav, pri katerem absorpcija amplitudno modulirane svetlobe v snovi preko vmesne pretvorbe v toploto povzroči temperaturno raztezanje in krčenje snovi in s tem oddajanje zvočnega valovanja. Cilj naloge je najprej preučiti teoretično ozadje pojava, ugotoviti kakšne fizikalne lastnosti mora snov imeti in nato sam pojav praktično preizkusiti. Ob tem pojasnimo, zakaj so v kategoriji nanostruktur na osnovi ogljika ogljene saje dovzetne na izkazovanje obravnavanega pojava. Razprava se naveže tudi na možnosti izboljšave izkoristka pretvorbe z uporabo dodatne plasti prozornega elastomera, konkretno polidimetilsiloksana (PDMS). Za preizkus nastanka pojava smo izdelali preprost fotoakustični zvočnik s pripadajočo elektroniko za krmiljenje svetleče diode z uporabo Arduino Uno razvojne plošče. Z njim smo nato izvedli poskuse zajema in meritve jakosti proizvedenega zvočnega signala pojava na vzorcih izbranih materialov. Na podlagi dobljenih frekvenčnih spektrov in predhodno opravljene optične karakterizacije smo naredili primerjavo ocene učinkovitosti fotoakustične pretvorbe analiziranih vzorcev.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: fotoakustični pojav, modulacija svetlobe, zvočno valovanje, saje, ogljikove nanostrukture, PDMS, Arduino, mikrokrmilnik, pulzno-širinska modulacija, frekvenčna analiza, optična karakterizacija
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Tipologija: 2.11 - Diplomsko delo
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-161271
• COBISS.SI-ID: 208476931
• Datum objave v RUL: 09.09.2024

URŠIČ, David, 2024, Fotoakustični pojav – zvočnik iz saj [na spletu]. Diplomsko delo. [Dostopano 3 maj 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=161271

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Photoacoustic phenomenon – Soot-based loudspeaker

Izvleček

The thesis discusses the photoacoustic phenomenon, in which the absorption of amplitude modulated light in a substance causes, through intermediate conversion into heat, thermal expansion and contraction of the substance and thus the emission of sound waves. The goal is to first study the theoretical background of the phenomenon, find out what physical properties the substance must exhibit and then practically test the phenomenon itself. At the same time, we explain why amongst carbon-based nanostructures, soot is susceptible to exhibiting this phenomenon. The discussion also addresses the possibility of improving the conversion efficiency by using a coating of a transparent elastomer, specifically polydimethylsiloxane (PDMS). To test the emergence of the phenomenon, we designed a simple photoacoustic speaker with associated electronics for controlling a light-emitting diode with the use of an Arduino Uno development board. Subsequently, several experiments on samples of selected materials were carried out to capture and measure the strength of the sound produced by the phenomenon. Based on the obtained frequency spectra and previously performed optical characterization, a comparison of the photoacoustic conversion efficiency of the analyzed samples followed.

• Ključne besede: photoacoustic phenomenon, light modulation, sound waves, soot, carbon nanostructures, PDMS, Arduino, microcontroller, pulse-width modulation, frequency analysis, optical characterisation