[發明專利]非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710347123.6
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107421909A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 楊薈楠;蔣永;吳威;陳晶晶
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，用于同步測量尿素水溶液液膜的多個參數，其特征在于，包括：

四個激光光源，用于產生四束波長不同的激光；

波分復用器，對所述四束激光進行耦合形成一束發散光；

準直器，將所述發散光形成平行光并進行聚焦；

非透射固體表面，用于承載尿素水溶液液膜；

凸透鏡，對所述液膜表面的光以及所述非透射固體表面的光進行聚焦；

積分球，具有入口以及出口，所述入口用于收集所述凸透鏡聚焦的光；所述出口用于將所述積分球內多次反射的光輸出；

多模光纖，對所述積分球輸出的光進行進行傳輸；

非球面鏡，用于增大所述多模光纖傳輸的光的直徑；

光柵，將經過所述非球面鏡的光進行分束，分成四束波長不同的光；

光譜采集構件，用于接收四束所述光的強度，以及

計算機，與所述光譜采集構件連接，對四束所述光進行分析，得到所述尿素水溶液液膜的多個參數。

2.根據權利要求1所述的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，其特征在于，還包括：

透鏡組，

其中，該透鏡組位于所述積分球以及所述光膜多纖之間，用于對所述積分球輸出的光進行聚焦。

3.根據權利要求1所述的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，其特征在于：

其中，四個所述激光光源均為半導體激光器。

4.根據權利要求1所述的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，其特征在于：

其中，所述光譜采集構件為四個光電探測器。

5.根據權利要求1所述的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置，其特征在于：

其中，所述多個參數為所述尿素水溶液液膜的厚度、溫度、濃度以及其他因素造成的光強衰減。

6.一種如權利要求1所述的非透射固體表面尿素水溶液液膜多參數的同步測量裝置的測量方法，其特征在于，包括：

采用四個激光光源產生四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的激光；

采用波分復用器對所述四束激光進行耦合形成一束發散光；

采用準直器將所述發散光形成平行光并進行聚焦；

采用非透射固體表面承載尿素水溶液液膜，記錄非透射固體表面的反射光強I_ti(i＝1,2,3,4)；

采用凸透鏡對所述液膜表面的光以及所述非透射固體表面的光進行聚焦；

采用具有入口以及出口的積分球，所述入口用于收集所述凸透鏡聚焦的光；所述出口用于將所述積分球內多次反射的光輸出；

采用多模光纖對所述積分球輸出的光進行進行傳輸；

采用非球面鏡增大所述多模光纖傳輸的光的直徑；

采用光柵將經過所述非球面鏡的光進行分束，分成四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的光；

采用光譜采集構件接收所述四束波長為V₁、V₂、V₃、V₄的光的強度，并記錄光的背景光光強I_oi(i＝1,2,3,4)，以及

采用與所述光譜采集構件連接計算機，對四束所述光的反射光強I_ti(i＝1,2,3,4)以及背景光光強I_oi(i＝1,2,3,4)進行分析，通過聯立以下公式：

ItiI0i=(1-u)exp(-Ki·d),i=(1,2,3,4)]]>

K_i＝f(T),i＝(1,2)

K_i＝f(c),i＝3

得到所述尿素水溶液液膜的多個參數，所述多個參數為所述尿素水溶液液膜的厚度、溫度、濃度以及其他因素造成的光強衰減，

其中，上述公式中I_ti為反射光強、I_oi為背景光光強、T為溫度、d為厚度、c為濃度、u為其他因素造成的光強衰減。