[發明專利]基于聲光效應的波長測量方法及系統

有效

• 申請號: 201710597100.0
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107515051B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 谷庭龍;董錫杰;張茂;劉啟航;胡飛翔;袁培程;袁潔
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

1.一種基于聲光效應的波長測量方法，其特征在于：

S1：打開激光器光源和聲光功率信號源，使激光器出的單色光在聲光器件中發生衍射；

S2：調節聲光功率信號源的頻率直至在圖像載體上發生布拉格衍射，記錄此時的超聲波頻率f；

S3：沿光軸等間距移動圖像載體，并記錄每次移動后衍射圖像上零級衍射光與上一級衍射光的距離R_i和圖像載體距聲光器件之間的距離L_i，i＝1，2，3……n；

S4：以fL_i/2u為橫坐標，以R_i為縱坐標，將記錄的n組R_i、L_i值擬合成函數圖像，得到所述函數圖像的曲率即為單色光波長λ；

其中，u為超聲波在介質中的傳播速度，步驟S3中，圖像載體以5cm為間距移動，移動方向為遠離聲光器件的方向；

在波長測量過程中，先采用光屏作為圖像載體以判斷是否發生布拉格衍射，后采用單反相機作為圖像載體以捕捉衍射圖像，計算零級衍射光與上一級衍射光的距離。

2.如權利要求1所述基于聲光效應的波長測量方法，其特征在于：步驟S2中，采用光屏作為圖像載體，當光屏中出現三個圓心連線重合、且等距的光斑時，判斷為發生布拉格衍射。

3.如權利要求1所述基于聲光效應的波長測量方法，其特征在于：步驟S3中，采用單反相機作為圖像載體。

4.一種基于聲光效應的波長測量系統，其特征在于，包括：激光器、聲光功率信號源、聲光器件、頻率計和圖像載體，所述聲光器件設置于所述激光器的光源與所述圖像載體之間，所述聲光器件中心設有通光孔，所述激光器光源輸出激光的光軸與所述通光孔中心及圖像載體中心重合，所述頻率計的頻率信號輸入端與所述聲光功率信號源的頻率信號輸出端電連接，所述聲光功率信號源的控制信號輸出端與聲光器件的控制信號接收端電連接；

該系統基于聲光效應進行波長測量的方法包括：打開激光器光源和聲光功率信號源，使激光器出的單色光在聲光器件中發生衍射；調節聲光功率信號源的頻率直至在圖像載體上發生布拉格衍射，記錄此時的超聲波頻率f；沿光軸等間距移動圖像載體，并記錄每次移動后衍射圖像上零級衍射光與上一級衍射光的距離R_i和圖像載體距聲光器件之間的距離L_i，i＝1，2，3……n；以fL_i/2u為橫坐標，以R_i為縱坐標，將記錄的n組R_i、L_i值擬合成函數圖像，得到所述函數圖像的曲率即為單色光波長λ；其中，u為超聲波在介質中的傳播速度。

5.如權利要求4所述的基于聲光效應的波長測量系統，其特征在于：所述聲光器件的聲光介質為鉬酸鉛，壓電換能器材料為鈮酸鋰晶體。

6.如權利要求4所述的基于聲光效應的波長測量系統，其特征在于：所述聲光器件中聲光介質的有效長度和寬度分別為1.7cm和1.4cm，通光孔有效直徑為1.8mm。

7.如權利要求4所述的基于聲光效應的波長測量系統，其特征在于：還包括升壓穩壓模塊，所述升壓穩壓模塊的電源信號輸出端與聲光功率信號源的供電輸入端電連接。

8.如權利要求4所述的基于聲光效應的波長測量系統，其特征在于：所述圖像載體為光屏或單反相機，在波長測量過程中，先采用光屏作為圖像載體以判斷是否發生布拉格衍射，后采用單反相機作為圖像載體以捕捉衍射圖像，計算零級衍射光與上一級衍射光的距離。