The invention discloses a sensor for measuring the properties of fluid interface, which uses the principle of reflective light scattering method to measure the thermophysical properties of various fluid interface contactlessly. Three kinds of sensors suitable for different situations are provided. The three optical sensor construction schemes have the same control methods for polarization state and intensity of detection light and reference light, but differ in geometric construction. Scheme 1 and scheme 3 are biased to small size sensor design. Scenario two is biased towards sensor design for high temperature applications. The three schemes designed by the invention can be selected according to different test requirements and conditions to provide high-speed, accurate and non-contact measurement for the thermophysical properties of the fluid interface.
【技术实现步骤摘要】
一种测量流体界面性质的传感器
本专利技术涉及流体黏度和表面传感器,尤其涉及利用反射式光散射法测量流体界面性质的传感器,属于流体热物理性质测量和表面科学领域。
技术介绍
流体的界面性质,如表/界面张力和黏度是流体重要的热物性性质,其中表/界面张力表征了流体分子由液相向气相迁移过程所需克服的功的大小,因此无论从宏观还是微观上讲,在流体界面上的流动、扩散、传热等物理现象均与界面性质相关。常见的表/界面张力测量方法包括:毛细上升法、滴外形法、吊环/片法、Wilhelmy板法、滴重法、最大气泡法、表面波法和表面光散射法等。黏度测量方法较多,文献中常见的方法有:落体法、毛细管法、振动盘法、振动弦法、扭转晶体法和表面光散射法等。这些测量方法中表面光散射法同时可以测量出所有界面性质,且具有准确性高、绝对测量和非接触等优势,尤其对于界面体系此方法无浸润性要求,而其他的表/界面性质测量方法或多或少依赖于浸润性假设。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种测量流体界面性质的传感器,利用反射式光散射法进行测量,提供了反射式流体表面光学热物性传感器的实现方法,可以用来非接触地测量各种流体界面热物理性质,为实验室科学研究和工业上相关界面性质测试提供高精度及快速测量。本专利技术原理:表面光散射法包含透射式和反射式两种,其中后者还可以测量非透明流体,也正是本专利技术的核心内容。本专利技术提供了一种测量流体界面性质的传感器,利用反射式光散射法原理,非接触地测量各种流体界面热物理性质。具体地说,上述传感器包括以下具体实施方案中的任一种:方案一:所述的测量流体界面性质的传感器,包括两个零级1/2玻片 ...
【技术保护点】
1.一种测量流体界面性质的传感器,其特征在于:利用反射式光散射法原理,非接触地测量各种流体界面热物理性质。
【技术特征摘要】
1.一种测量流体界面性质的传感器,其特征在于:利用反射式光散射法原理,非接触地测量各种流体界面热物理性质。2.根据权利要求1所述的测量流体界面性质的传感器,其特征在于:包括两个零级1/2玻片、三个偏振分光棱镜、五个反射镜、一个零级1/4玻片、三个光挡、一个线性滤光片、一个合束镜、一个光阑;探测光和参考光分别从两侧进入传感器中,通过零级1/2玻片和偏振分光棱镜调整两束光的偏振态和光强度,参考光经线性滤光片进一步衰减;反射镜安装在一个沿垂直于纸面方向转动的高精度转台上,转台安装在沿垂直于纸面方向移动的一维位移台上,通过偏振分光棱镜将水平偏振状态的入射光反射至流体液面,在偏振分光棱镜和流体液面之间放置零级1/4玻片,使圆偏振的散射光信号经液面反射之后改变偏振的方向,通过零级1/4玻片后将偏振状态调整为垂直偏振,进而在偏振分光棱镜处实现99%的透射;散射光在合束镜处与参考光叠加混频,参考光的偏振状态由零级1/2玻片和偏振分光棱镜组合调整,由线性滤光片进一步衰减;混频以后的信号光经由光阑进入探测器。3.根据权利要求2所述的测量流体界面性质的传感器,其特征在于:参考光的衰减范围为0~10-4。4.根据权利要求2所述的测量流体界面性质的传感器,其特征在于:反射镜的反射率为99%,且反射镜镜片表面光洁度应达到λ0/10,λ0为激光波长。5.根据权利要求1所述的测量流体界面性质的传感器,其特征在于:包括激光器、透镜、分光平片、两个零级1/2玻片、两个偏振分光棱镜、两个光挡、七个反射镜、合束镜线性滤光片、光阑;激发器正对透镜,透镜下方设置分光平片;激光器发射的线偏振光经透镜聚焦,经分光平片后,偏振光被一分为二,其中透射的一束为探测光,反射的一束为参考光;探测光经由零级1/2玻片和偏振分光棱镜组合后偏振状态调整为水平偏振或p偏振,经由反射镜入射至流体...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵贯甲,杨艳霞,尹建国,马素霞,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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