[發明專利]牛頓及非牛頓流體間臨界狀態下布里淵散射的研究方法

有效

• 申請號: 201510057412.3
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104614344B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 史久林;王泓鵬;何興道;錢佳鵬;武浩鵬;嚴峰
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所36122
• 代理人: 歐陽沁

技術領域

本發明涉及一種光子探測技術，特別涉及一種探測處于牛頓及非牛頓流體間臨界狀態下布里淵散射的研究方法。

背景技術

非彈性散射中的布里淵散射作為非線性光學中的一個重要研究方向，已經得到了廣泛和深入的研究，其中水體、氣體以及光纖中的布里淵散射都有較為深入的研究。通常所講的流體中布里淵散射的研究，指的是水中和大氣中。對流體力學而言，流體又分為牛頓流體和非牛頓流體，水和大氣屬于牛頓流體。因此，找到一種能夠探測處于牛頓及非牛頓流體間臨界狀態下布里淵散射的方法，對于深入研究牛頓及非牛頓流體間布里淵散射的特性具有十分重要的意義。通過分析水及植物油品混合體中布里淵散射信號的特性，可對流體中布里淵散射的研究做進一步完善。

水是典型的牛頓流體，而植物油是典型的非牛頓流體。水中布里淵散射各參量的特性與植物油中布里淵散射各參量的特性具有明顯的差異，具體表現在：水中布里淵散射的頻移隨溫度的升高而增加，布里淵散射線寬隨溫度的升高而減小；植物油中布里淵散射的頻移隨溫度的升高而減小，布里淵散射線寬隨溫度的升高而增大。由此可知，不同類流體其布里淵散射各參量的特性也是不同的，因此對牛頓及非牛頓流體臨界狀態下布里淵散射的研究，揭示這兩種流體布里淵散射特性差異的意義重大，基于這種思想提出本發明。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的探測方法，其可對牛頓及非牛頓流體間臨界狀態下進行布里淵散射的探測，揭示牛頓及非牛頓流體間布里淵散射特性差異。

本發明采用以下技術方案實現上述目的。牛頓及非牛頓流體間臨界狀態下布里淵散射的研究方法，計算機分別連接激光器、信號采集器ICCD和數控升降臺，長焦鏡頭與信號采集器ICCD對接，激光器前方依次設置有半波片、偏振片、四分之一波片、第一凸透鏡及水浴加熱器，激光器輸出的激光光軸與半波片、四分之一波片及第一凸透鏡共軸，偏振片與激光光軸呈45°角，激光依次透過半波片、偏振片、四分之一波片及第一凸透鏡，再射入數控升降臺上的水浴加熱器中；偏振片的另一側對應設置有反射三棱鏡，反射三棱鏡的一側依次設置有第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標準具、長焦鏡頭及信號采集器ICCD，經反射三棱鏡反射的信號光光軸與第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標準具、長焦鏡頭及信號采集器ICCD共軸，信號光依次透過第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標準具及長焦鏡頭，最后由信號采集器ICCD采集布里淵散射信號并由計算機處理；

所述水浴加熱器呈圓筒狀，由外至內依次設置有外殼、隔熱材料、加熱板、第一玻璃槽、純凈水、第二玻璃槽和混合待測液體；外殼、隔熱材料、加熱板、第一玻璃槽及第二玻璃槽均為圓柱體，外殼緊密包裹隔熱材料，加熱板由隔熱材料包裹，第一玻璃槽與加熱板緊密貼合，第一玻璃槽與第二玻璃槽之間充滿純凈水，第二玻璃槽內裝有混合待測液體；

其步驟如下：

1）取等量的純凈水及純凈植物油，將其置于振蕩器中，使純凈水和純凈植物油充分混合，形成混合液體，將這種混合液體加入密封的水浴加熱器內，水浴加熱器置于陰涼通風處數日并控制混合分層液體的溫度，在第二玻璃槽內形成混合分層液體，且油體位于水體的上方；

2）打開計算機并啟動激光器、信號采集器ICCD及數控升降臺；

3）開啟激光器并使激光依次透過半波片、偏振片、四分之一波片和第一凸透鏡后射入第二玻璃槽中；

4）由計算機控制數控升降臺，使激光依次打在混合分層液體中的水體的下部和中部、水體與油體的分界層以及油體的下部和中部；在檢測不同深度時通過水浴加熱器加熱混合分層液體，計算機通過信號采集器ICCD分別采集不同深度下的不同溫度的布里淵散射信號；

5）計算機將上述采集于不同溫度下的不同混合分層的布里淵散射信號作分析處理，并獲得不同混合分層及臨界狀態下布里淵散射各特性的差異，繪制出各個溫度下不同層次的布里淵散射信號數據。

所述水浴加熱器控制混合分層液體的溫度范圍為25℃～60℃，且每隔一攝氏度采集一個信號。

本發明的優點在于，該探測方法既可探測牛頓流體及非牛頓流體間兩流體不同漸越程度的布里淵散射，又可對牛頓及非牛頓流體臨界狀態的布里淵散射的探測。該方法反應迅速，時效性強。

附圖說明

圖1為本發明裝置示意圖（實線箭頭入射激光傳播方向，虛線箭頭信號光傳播方向）。

圖2為本發明中的水浴加熱器局部剖面結構示意圖。

圖3為圖2中A-A向截面結構示意圖。