【技术实现步骤摘要】
基于多纵模自混合效应的液体浓度传感测量装置及方法本申请为申请号201810327444.4、申请日2018年4月12日、专利技术名称“基于多纵模自混合效应的传感测量装置及方法”的分案申请。
本专利技术涉及光学测量
,尤其涉及一种基于多纵模自混合效应的液体浓度传感测量装置及方法。
技术介绍
利用光学进行精密测量,一直是计量测量
中的主要方法,目前,光学测量方法因其非接触测量、测量灵敏度高、测量精度高等优点已被成熟应用于温度测量、电压测量、磁场测量、应变测量、液体浓度测量等测量场合。在液体浓度测量
中,相对传统的化学测量方法,物理测量方法具有在测量过程中不易改变液体本身性质的优点,现有的物理测量方法主要包括比重法,光学测量法等。其中,比重法存在测量分辨率低的缺点,而光学测量法因其具有非接触的优势,近年来逐渐受到重视。目前运用光学手段检测液体浓度(或者折射率)的方法主要有掠入射法、等离子共振法、吸收光谱法、法布里-帕罗腔干涉法、马赫-曾德尔干涉法等。掠入射法是根据折射率定律,测定待测物质浓度(或者 ...
【技术保护点】
1.一种基于多纵模自混合效应的液体浓度传感测量装置,其特征在于:包括多纵模激光器、传感单元、反射镜组件、振动目标、滑动装置、分光元件、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元,/n所述振动目标能够发生振动,且振动目标的振动面附着有反射结构;/n所述传感单元为液体池,所述液体池内充有待测浓度的液体;/n所述多纵模激光器用于出射激光,所述多纵模激光器出射的激光进入液体池并经多次反射后从液体池内射出,射出的激光经反射镜组件入射到振动目标的振动面上,入射到振动面上的激光经反射结构反射后沿原路反馈回多纵模激光器谐振腔内,形成激光自混合信号;/n所述振动目标底部固定于滑动装置上,通过调 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于多纵模自混合效应的液体浓度传感测量装置,其特征在于:包括多纵模激光器、传感单元、反射镜组件、振动目标、滑动装置、分光元件、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元,
所述振动目标能够发生振动,且振动目标的振动面附着有反射结构;
所述传感单元为液体池,所述液体池内充有待测浓度的液体;
所述多纵模激光器用于出射激光,所述多纵模激光器出射的激光进入液体池并经多次反射后从液体池内射出,射出的激光经反射镜组件入射到振动目标的振动面上,入射到振动面上的激光经反射结构反射后沿原路反馈回多纵模激光器谐振腔内,形成激光自混合信号;
所述振动目标底部固定于滑动装置上,通过调节滑动装置能够使振动目标沿出射激光方向发生移动;
所述分光元件为分束器,用于将激光自混合信号分束到光电探测器上;
所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元;
所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理,所述预处理包括整形、放大、滤波;
所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理,获得液体池液体的浓度变化。
2.基于权利要求1所述的基于多纵模自混合效应的液体浓度传感测量装置的液体浓度测量方法,其特征在于:振动目标发生振动,多纵模激光器出射激光到振动目标上,出射激光经反射结构反射后,反馈回多纵模激光器谐振腔内形成激光自混合信号,上述过程中液体池液体浓度发生改变,导致激光自混合信号波形发生改变,通过调节滑动装置使振动目标沿出射激光所在光路方向发生微移,以改变振动目标距离多纵模激光器的距离,从而形成所需的在不同激光器外腔长度下的激光自混合信号,利用光电探测器采集不同激光器外腔长度下的激光自混合信号,然后利用信号预处理单元对激光自混合信号进行预处理,最后利用信号处理单元对预处理后的激光自混合信号进行分析,即可得出液体池液体的浓度变化,具体测量分析方法如下:
对于多纵模激光器的激光自混合信号,激光器不同纵模仅和自身模式发生干涉,最终形成的激光器自混合信号是各自纵模形成的激光自混合信号强度叠加,根据相关干涉混频理论模型,在不考虑散斑影响条件下,获得多纵模激光器自混合信号强度:
式(1)中β为多纵模激光器中总的起振模式个数,j表示激光器中第j个纵模模式,I0为初始光强,ΔIj为j模式激光光强变化的幅值...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕亮,周俊峰,毕铁柱,陈由泽,王晨辰,
申请(专利权)人:安徽大学,
类型:发明
国别省市:安徽;34
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