本发明专利技术提供一种同步测量液膜浓度和厚度的装置，其特征在于，包括：两个激光光源，发出波长不同的激光光束；波分复用器，与两个激光光源相连，将两束激光光束耦合成一束；第一准直器，与波分复用器相连，对激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在第一准直器正下方；第二准直器，设置在液膜载体正下方，用于收集穿过液膜载体的激光光束，并进行聚焦；分波器，与第二准直器相连，将激光光束分成波长不同的两束激光光束；两个光谱采集构件，分别与分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束激光光束的强度；以及计算机，分别与两个光谱采集构件相连，对两个光谱采集构件测得的激光光束的强度进行处理，计算出待测液膜的浓度和厚度值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种同步测量液膜浓度和厚度的装置，其特征在于，包括：两个激光光源，发出波长不同的激光光束；波分复用器，与两个激光光源相连，将两束激光光束耦合成一束；第一准直器，与波分复用器相连，对激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在第一准直器正下方；第二准直器，设置在液膜载体正下方，用于收集穿过液膜载体的激光光束，并进行聚焦；分波器，与第二准直器相连，将激光光束分成波长不同的两束激光光束；两个光谱采集构件，分别与分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束激光光束的强度；以及计算机，分别与两个光谱采集构件相连，对两个光谱采集构件测得的激光光束的强度进行处理，计算出待测液膜的浓度和厚度值。【专利说明】
本专利技术涉及测量装置及测量方法，具体涉及一种基于比尔-朗伯定律、在线同步测量液膜浓度和厚度的测量装置以及测量方法。
技术介绍
在各种工业过程中，液滴撞击到固体表面形成液膜的现象广泛存在，如选择性催化还原(SCR)系统中汽车尾气排放管上形成尿素溶液液膜等。对液膜进行定量分析不仅能够更好地了解液膜的形成和蒸发这个极其复杂的物理过程的本质，而且对优化液膜所涉及的各种工业过程具有非常重要的意义。 溶液液膜厚度以及液膜内部的成分浓度是密切相关的，在对液膜的研究中这些参数往往相互耦合，给模型建立和求解带来困难。传统的测量方法只能实现对液膜的浓度或厚度中单个参数的测量，无法同时测量中液膜的浓度和厚度这两个重要指标。
技术实现思路
本专利技术是针对上述问题进行的，目的在于提供一种能够同时测定出溶液液膜的浓度和厚度的装置以及测量方法。 本专利技术为实现上述目的，采用了以下的技术方案: 本专利技术提供一种同步测量液膜浓度和厚度的装置，其特征在于，包括:两个激光光源，用于发出波长不同的激光光束；波分复用器，与两个激光光源相连，将两个激光光源发出的两束激光光束耦合成一束；第一准直器，与波分复用器相连，对波分复用器耦合的激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在第一准直器正下方，用于承载待测液膜，使第一准直器聚焦后发出的激光光束穿过待测液膜；第二准直器，设置在液膜载体正下方，用于收集穿过液膜载体的激光光束，并对该激光光束进行聚焦；分波器，与第二准直器相连，将第二准直器聚焦后发出的激光光束分成波长不同的两束激光光束；两个光谱采集构件，分别与分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束激光光束的强度；以及计算机，分别与两个光谱采集构件相连，对两个光谱采集构件测得的激光光束的强度进行处理，计算出待测液膜的浓度和厚度值。 本专利技术所提供的同步测量液膜浓度和厚度的装置，还可以具有这样的特征:其中，激光光源是半导体激光器，光谱采集构件是光电探测器。 本专利技术还提供一种采用上述同步测量液膜浓度和厚度的装置来测量液膜浓度和厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一，采用吸收光谱测量装置测量若干不同浓度的溶液液膜的吸收光谱，得到不同浓度的溶液液膜对不同波数的光的吸收系数；步骤二，比较不同浓度的溶液液膜对不同波数的光的吸收系数，选择两个波数V1和V2，使不同浓度的溶液液膜对波数为V1的光的吸收系数差值最小，使不同浓度的溶液液膜对波数为V2的光的吸收系数差值最大；步骤三，分别在两个波数▽1和V2下，对不同浓度的溶液液膜所对应的吸收系数与溶液液膜的浓度作线性拟合，得到如下方程式:Ki = Ai+BiC，式中i =1，2，Ki是浓度为C的溶液液膜对波数为V i的光的吸收系数，C是溶液液膜的浓度，Ai和Bi是拟合系数；步骤四，设置不带有液膜的液膜载体，调节两个激光光源，使两个激光光源分别输出波数为^和V2的激光光束，采用两个光谱采集构件分别测量穿过不带有液膜的液膜载体后波数为^和V2的激光光束的强度，作为背景光强Icii (i = 1，2);步骤五，在液膜载体上负载待测液膜，采用两个光谱采集构件分别测量穿过负载待测液膜的液膜载体后波数为▽1和V2的激光光束的强度，作为透射光强Iti (i = l，2);步骤六，采用计算机收集背景光强Itli (i = 1，2)和透射光强Iti (i = l,2),并进行数据处理，根据比尔-朗伯定律，将透射率表示为:'存=lSj = Kd式中Ti是透射率，d是待测液膜的厚度，计算待测液膜对波 ti i 数为vjp V2的激光光束的透射率的对数比Rm: Rm =誤=::(;'1):°1)) - = f-， 根据Ki = Ai+BiC，可将透射率的对数比R1/2表示为R':=y =，则待测液膜的浓度 Ig(IfJIn) _ lg(/,)；//f:0 c _為〃 1/2 - Λ ，待测液I吴的厚度 ^ I β 4尺1/2 - A A1 + B 4及1/2 - Λ一 B1- B1R, 2 ’'B1- B2Ry2 2 2 B1- B2Ri 2 专利技术的作用与效果 根据本专利技术所涉及的同步测量液膜浓度和厚度的装置，因为两个激光光源可以分别发出波长不同的两束激光光束，两个光谱采集构件分别测定分波器发出的两束透射激光光束的强度，并传输给计算机，计算机计算得到液膜的浓度值和厚度值，因此可以同时测量出液膜的浓度和厚度这两个重要的参数。另外，因为两个准直器的设置可以对激光光束进行聚焦，增大穿过液膜的激光光束的强度，因此，可以实现高精度的测量。 【专利附图】【附图说明】 图1是同步测量液膜浓度和厚度的装置； 图2是波数V1下吸收系数-质量浓度曲线图；以及 图3是波数V2下吸收系数-质量浓度曲线图。 【具体实施方式】 以下结合附图，对本专利技术所提供的作详细阐述。 〈实施例一〉 图1是同步测量液膜浓度和厚度的装置。 如图1所示，同步测量液膜浓度和厚度的装置10包括激光光源11、激光光源12、波分复用器13、第一准直器14、液膜载体15、第二准直器16、分波器17、光谱米集构件18、光谱采集构件19以及计算机20。 在本实施例中，激光光源11是半导体激光器11，激光光源12是半导体激光器12。波分复用器13分别与半导体激光器11和半导体激光器12相连。第一准直器14与波分复用器13相连。液膜载体15设置在第一准直器14正下方,在本实施例中，液膜载体15是石英玻璃。第二准直器16设置在液膜载体15的正下方。分波器17与第二准直器16相连。光谱采集构件18是光电探测器18，光谱采集构件19是光电探测器19，光电探测器18和光电探测器19分别与分波器17相连。计算机20分别与光电探测器18和光电探测器19相连。 半导体激光器11和半导体激光器12分别用于发出波长不同的两束激光光束，两束激光光束被波分复用器13耦合成一束，然后经过第一准直器14聚焦后穿过液膜载体15。穿过液膜载体15的激光光束被第二准直器16聚焦，然后分波器17将聚焦后的激光光束分成波长不同的两束激光光束，光电探测器18和光电探测器19分别收集分波器17发出的两束激光光束，测量激光光束的强度，并传输给计算机20。计算机20用于进行数据处理，计算出液膜的浓度和厚度值。 <实施例二 > 同步测量液膜浓度和厚度的方法如下: 步骤一，取纯水和质量浓度分别为1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步测量液膜浓度和厚度的装置，其特征在于，包括：两个激光光源，用于发出波长不同的激光光束；波分复用器，与两个所述激光光源相连，将两个所述激光光源发出的两束所述激光光束耦合成一束；第一准直器，与所述波分复用器相连，对所述波分复用器耦合的激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在所述第一准直器正下方，用于承载待测液膜，使所述第一准直器聚焦后发出的激光光束穿过所述待测液膜；第二准直器，设置在所述液膜载体正下方，用于收集穿过所述液膜载体的激光光束，并对该激光光束进行聚焦；分波器，与所述第二准直器相连，将所述第二准直器聚焦后发出的激光光束分成波长不同的两束激光光束；两个光谱采集构件，分别与所述分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束所述激光光束的强度；以及计算机，分别与两个所述光谱采集构件相连，对两个所述光谱采集构件测得的所述激光光束的强度进行处理，计算出所述待测液膜的浓度和厚度值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨荟楠，郭晓龙，蔡小舒，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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