[發(fā)明專利]一種測量流體界面性質(zhì)的傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810415025.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108760684B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙貫甲;徐婧;楊艷霞;尹建國;馬素霞
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：利用反射式光散射法原理，非接觸地測量各種流體界面熱物理性質(zhì)；

所述測量流體界面性質(zhì)的傳感器，包括兩個零級1/2玻片、三個偏振分光棱鏡、五個反射鏡、一個零級1/4玻片、三個光擋、一個線性濾光片、一個合束鏡、一個光闌；

探測光和參考光分別從兩側(cè)進(jìn)入傳感器中，通過零級1/2玻片和偏振分光棱鏡調(diào)整兩束光的偏振態(tài)和光強度，參考光經(jīng)線性濾光片進(jìn)一步衰減；反射鏡安裝在一個沿垂直于紙面方向轉(zhuǎn)動的高精度轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺安裝在沿垂直于紙面方向移動的一維位移臺上，通過偏振分光棱鏡將水平偏振狀態(tài)的入射光反射至流體液面，在偏振分光棱鏡和流體液面之間放置零級1/4玻片，使圓偏振的散射光信號經(jīng)液面反射之后改變偏振的方向，通過零級1/4玻片后將偏振狀態(tài)調(diào)整為垂直偏振，進(jìn)而在偏振分光棱鏡處實現(xiàn)99%的透射；散射光在合束鏡處與參考光疊加混頻，參考光的偏振狀態(tài)由零級1/2玻片和偏振分光棱鏡組合調(diào)整，由線性濾光片進(jìn)一步衰減；混頻以后的信號光經(jīng)由光闌進(jìn)入探測器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：參考光的衰減范圍為0~10^-4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：反射鏡的反射率為99%，且反射鏡鏡片表面光潔度應(yīng)達(dá)到λ₀/10，λ₀為激光波長。

4.一種測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：利用反射式光散射法原理，非接觸地測量各種流體界面熱物理性質(zhì)；

所述測量流體界面性質(zhì)的傳感器，包括反射鏡、分光平片、兩個光擋、線性濾光片、合束鏡、光闌；

探測光經(jīng)反射鏡后，偏振狀態(tài)調(diào)整為水平偏振；反射鏡被安裝在高精度旋轉(zhuǎn)臺上，實現(xiàn)垂直于直面方向旋轉(zhuǎn)以改變探測光的入射角度，高精度旋轉(zhuǎn)臺安裝在一維垂直位移臺上，使旋轉(zhuǎn)臺和反射鏡能在垂直于紙面方向的位置調(diào)整；

所述分光平片用于設(shè)定探測光的入射角，相對于流體液面45°放置，其反射和透射比為50：50，即有50%的探測光被反射至液體表面用來激發(fā)散射，同時有50%的散射光透射進(jìn)入探測器；散射光于合束鏡與參考光疊加混頻，并通過光闌進(jìn)入探測器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：在混頻前，參考光的偏振狀態(tài)已調(diào)整為水平偏振，且其光強度通過線性濾光片控制以實現(xiàn)探測條件要求。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：通過零級1/2玻片和偏振分光棱鏡調(diào)整兩束光的偏振態(tài)的具體操作方式為：通過轉(zhuǎn)動零級1/2玻片的角度，改變線偏振光的偏振角度，進(jìn)而改變水平和垂直偏振的比例，以便在偏振分光棱鏡將兩種不同偏振狀態(tài)的光分離，同時也達(dá)到調(diào)整二者光強度的目的。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的測量流體界面性質(zhì)的傳感器，其特征在于：光闌小孔的直徑為1mm-2mm，探測器入口的直徑為2mm，光闌至探測器的距離為3m-3.5m。