[發明專利]一種測量單泡聲致發光中氣泡形狀的方法及裝置

有效

• 申請號: 202210031796.1
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114295074B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 于揚新;丁軒;蘇仁杰;賴奇
• 申請（專利權）人: 重慶醫科大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/08
• 代理公司: 重慶渝之知識產權代理有限公司 50249
• 代理人: 鄭小龍

本發明提供一種測量單泡聲致發光中氣泡形狀的方法及裝置，首先向裝滿溶液介質且存在駐波場的目標容器注入氣泡，然后利用激光光源照射氣泡；再利用至少兩個光電倍增管檢測激光光源穿過氣泡后的散射光強；其中，至少兩個光電倍增管在檢測散射光強時，對應檢測位置與激光光源的出射光方向存在不同角度；最后根據每個光電倍增管檢測到的散射光強，確定出氣泡在目標容器內的形狀。通過本發明不僅可以檢測出氣泡在目標容器內的形狀，而且還能降低檢測氣泡形狀時的測量成本，并且本發明中的測量設備操作簡單，方便用戶使用和調節。本發明在測量過程中，還可以實時測量出氣泡半徑變化曲線，從而使得測量結果更加精準。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，特別是涉及一種測量單泡聲致發光中氣泡形狀的方法及裝置。

背景技術

單泡聲致發光是一種氣泡在超聲的作用下隨著聲周期不斷地進行穩定地周期性膨脹塌縮的發光現象。單泡聲致發光需要的外界驅動能量很低，一般在零點幾瓦就可以使得微米級的氣泡發出肉眼可見的光。目前，對單泡聲致發光中氣泡形狀測量方法是利用高速攝像機結合長焦距顯微鏡直接對氣泡的大小進行拍攝，再結合雙路Mie散射裝置實現對氣泡形狀的測量。

但是，目前這種方法有以下幾點缺陷：(1)首先是由于高速攝像和長焦距顯微鏡的價格昂貴，導致測量成本很高；(2)由于測量設備光電倍增管(Photo?Multiplier?Tube，PMT)本身對光源敏感，單泡聲致發光會對散射光強測量造成影響；(3)由于需要高速攝像和長焦距顯微鏡對氣泡進行拍攝，所以需要另一個光源穿過氣泡，導致拍攝氣泡與Mie散射測量不能同時進行；(4)目前的測量方法操作太于復雜，拍攝氣泡后還需要進行后續處理，非常麻煩。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種測量單泡聲致發光中氣泡形狀的方法及裝置，用于解決現有技術中氣泡形狀測量時存在的缺陷問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種測量單泡聲致發光中氣泡形狀的方法，包括以下步驟：

向裝滿溶液介質且存在駐波場的目標容器注入氣泡，并利用激光光源照射所述氣泡；

利用至少兩個光電倍增管檢測所述激光光源穿過所述氣泡后的散射光強；其中，所述至少兩個光電倍增管在檢測散射光強時，對應檢測位置與所述激光光源的出射光方向存在不同角度；

根據每個光電倍增管檢測到的散射光強，確定出所述氣泡在所述目標容器內的形狀。

可選地，根據每個光電倍增管檢測到的散射光強，確定出所述氣泡在所述目標容器內的形狀的過程包括：

獲取所述激光光源照射所述氣泡時的入射光強，并根據所述入射光強和每個光電倍增管檢測到的散射光強計算每個光電倍增管所對應的氣泡半徑；

判斷所有光電倍增管所對應的氣泡半徑是否相同；

若相同，則判定所述氣泡在所述目標容器內的形狀為球形；若不相同，則判定所述氣泡在所述目標容器內的形狀為非球形。

可選地，獲取所述激光光源照射所述氣泡時的光強的過程包括：

將穿過鍍膜平面玻璃的激光光源作為照射所述氣泡的入射光源；其中，所述鍍膜平面玻璃位于所述激光光源與所述目標容器之間，且所述鍍膜平面玻璃與所述激光光源的出射光方向存在傾斜角度；

檢測所述激光光源經過所述鍍膜平面玻璃反射后再穿過預設衰減片后的光強，記為反射光強；

將所述反射光強轉換為電壓值，記為參考電壓值；

根據所述參考電壓值、所述鍍膜平面玻璃的透射率、所述鍍膜平面玻璃的反射率和所述預設衰減片的衰減系數計算出對應的電壓值，并將計算出的電壓值作為所述入射光源的入射光強。