一种液体狭缝光栅以及液体鉴别装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种液体狭缝光栅以及液体鉴别装置，所述液体狭缝光栅，包括中部镂空的方形夹具（7），所述夹具（7）镂空部分夹装有若干纤维细丝（6），所述纤维细丝（6）平行等间距排列构成光栅结构，且这些纤维细丝（6）之间的缝隙中充满待测液体（8）。所述液体鉴别装置，包括光源（1），以及在光轴上沿入射光方向依次布置的第一透镜（2）、上述液体狭缝光栅（3）、第二透镜（4）以及图像采集装置，所述图像采集装置的信号输出端还连接有用于处理和分析数据的计算机。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光学技术以及液体鉴别
，具体涉及一种液体狭缝光栅以及液体鉴别装置。
技术介绍
在海洋污染监测、水资源保护、制药工艺、食品饮料及工业用液等所有涉及液体检测的领域中，迫切需要有别于传统化学检测方法的无二次污染获得被测液体的物理、化学特性参数的液体检测鉴别方法。目前，正在发展和采用的是液滴分析技术。其依据的是在液滴生长过程中，液体的某些特性与液体在一定条件下形成的液滴特性关系密切，例如，在一定条件下液滴的体积大小与液体的表面张力、粘度、浓度以及化学组成成分等特性有关。液滴分析技术具体的实现方法目前主要有:(I)光纤液滴分析技术，通过两根插入液滴内部的光纤分别将光导入液滴和获取经过液滴反射、吸收后的光信号，并由此得到接收发光强度随时间变化的曲线。(2)电容液滴分析方法，由滴头和环形极板构成特殊的电容传感器，将液滴生长过程中的体积变化转变成电容传感器电容量的变化。(3)光纤电容融合分析技术，一方面通过输入输出光纤分别将光导入液滴而获取经过液滴后的光信号，得到接收光强随液滴生长变化的曲线；另一方面通过由滴头和环形极板构成的特殊电容传感器，得到液滴的瞬时体积。两者的有机结合使液滴分析技术涉及了被测液体更多的特性，从而能够更全面地分析、鉴别被测液体，这种分析技术可以获得以液滴体积为基准的“液滴指纹图”。(4)图像液滴分析技术，用CCD直接记录液滴生长过程中的轮廓变化情况，观察分析液滴的几何形状特征，并利用图像处理技术通过边缘提取获得液滴的体积。克服了光纤液滴分析、电容液 滴分析等通过间接方法了解液滴的生长变化过程的缺点。(5)光谱液滴分析技术，以上技术 方法都是着重研究被测液体的物理特性，结合光纤分析技术和微型光谱仪不仅可以获得液体的物理参数还可获得被测液体的吸收光谱信息，满足生命科学，医药和环保等经常需要对液体的化学成分信息进行检测的各领域行业的需求。此外,还发展了液滴散射技术、液滴生长振荡分析技术、虹分析技术等。现有的这些液滴分析技术共同的基本要求就是要有一个能够精确控制液滴发生的装置，或是对自然形成的液滴才能进行检测，这样就限制了它的应用。此外，若要同时检测液滴生长过程所表现的物理、化学特性，建立包含光强信号、液滴体积信号、光谱信号等的三维液滴指纹图，提高液滴分析技术的鉴别能力，必然造成所需设备复杂、昂贵、体积庞大。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种液体狭缝光栅以及液体鉴别装置，该装置不仅能分析液体的物理特性，同时还能同步分析与液体的化学特性相联系的光谱特性。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是:一种液体狭缝光栅，包括中部镂空的方形夹具，所述夹具镂空部分夹装有若干纤维细丝，所述纤维细丝平行排列构成光栅结构，且这些纤维细丝之间的缝隙中充满待测液体。上述若干纤维细丝之间的缝隙为10 100 μ m，纤维细丝的宽度5 30 μ m。上述的纤维细丝的材料为金属丝或玻璃纤维。上述的金属丝的材料为金、银、铜或铝。一种液体鉴别装置，包括光源，以及在光轴上沿入射光方向依次布置的第一透镜、液体狭缝光栅、第二透镜以及图像采集装置，图像采集装置的信号输出端还连接有用于处理和分析数据的计算机。上述光源为白光光源或单色光源。上述液体狭缝光栅包括若干纤维细丝，以及用于固定纤维细丝使其构成光栅结构的夹具。上述图像采集装置为(XD、数字摄像机或照相机。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:本技术相对于现有的各种液滴分析方法不同之处在于，本技术不需要液滴发生装置，只需用纤维细丝材料制成的液体狭缝光栅这一核心元件，装置构成简单。同时相对于现有的超声液体光栅和固体材料制成的透射、反射、全息、复制等各种光栅，液体狭缝光栅是一种新型光栅。另外，本技术利用了液体自然发生的毛细现象，液体狭缝光栅的液体表面形状由液体表面张力决定，同时表面张力由液体的浓度、粘度、组成成分等特性所决定，而同时光栅的液体表面形状又决定了光栅衍射光强分布，故这种液体狭缝光栅的光谱衍射峰位置及对应的光强反映了液体由浓度、粘度、组成成分等决定的表面张力的物理特性。进一步的，本技术采用白光或红外波段的光照射液体狭缝光栅，同时液体的某些化学组成成分对某些波长的光有吸收，则衍射光强分布还能反映出液体化学成分组成。本技术 所述方法可以同时获得液体的物理和化学特性参数，极大的提高了液体鉴别的准确性与可靠性。最后，本技术机构简单，容易操作，且鉴别时间短，相对于传统的液体鉴别方法的鉴别时间以及准确度都具有明显的优势。附图说明图1为本技术液体狭缝光栅及狭缝间液体形状示意图；图2为本技术采用液体狭缝光栅的液体鉴别装置示意图。其中，I为光源；2为第一透镜；3为液体狭缝光栅；4为第二透镜；5为CXD ;6为纤维细丝；7为夹具；8为待测液体。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细的说明:参见图1，本技术一种液体狭缝光栅，包括中部镂空的方形夹具7，所述夹具7镂空部分夹装有由金属或玻璃制成的若干纤维细丝6，且这些纤维细丝6之间的缝隙为10 100 μ m,纤维细丝6的宽度5 30 μ m，上述的金属丝的材料为金、银、铜或铝；所述纤维细丝6平行等间距排列构成光栅结构，且这些纤维细丝6之间的缝隙中充满待测液体8。参见图2，本技术一种液体鉴别装置，包括光源1，以及在光轴上沿入射光方向依次布置的第一透镜2、液体狭缝光栅3、第二透镜4以及(XD5，(XD5的输出端还连接有用于处理和分析数据的计算机。其中，光源I为白光光源或单色光源。上述液体狭缝光栅3包括若干纤维细丝6，以及用于固定纤维细丝6使其构成光栅结构的夹具7。本技术还公开了一种液体鉴别方法，包括以下步骤:I)制作液体狭缝光栅，用夹具将纤维细丝夹紧，使纤维细丝彼此间留有间隙，构成光栅结构；将制作好的光栅用支撑架固定，下端浸入待测液体中，待测液体将在表面张力的作用下，沿纤维细丝间隙充满光栅，形成液体狭缝光栅；2)搭建测量装置，设置光源，在光轴上，沿入射方向依次设置第一透镜、液体狭缝光栅、第二透镜以及图像采集装置；图像采集装置的信号输出端连接有用于处理和分析数据的计算机；3)用平行白光或单色光源照射间隙充满待测液体的液体狭缝光栅，用图像采集装置采集光栅衍射光强分布，并将图像送入计算机，得到峰值所在的像素位置以及对应的灰度值，通过对比光谱衍射峰位置以及光强，实现对待侧液体的鉴别。本技术的原理如下:本技术液体狭缝光栅及液体鉴别方法，其核心是制作一种液体狭缝光栅。使用时将制作好的光栅下端·浸入待测液体8中，使待测液体充满光栅间隙。用平行白光或单色光源照射待测液体狭缝光栅，用CCD探测器采集光栅衍射光强分布。并送入计算机处理和分析，根据光谱衍射峰位置及光强值等特征，实现对待测液体的鉴别。当同时鉴别两种液体时，也可采用并排平行放置两个液体光栅，用平行光同时照射这两个光栅，对采集到的两组数据直接比较和鉴别。由于不同液体的成分不同，导致每种液体的表面张力不同，使其在形成狭缝光栅时液体的表面形状不同，从而导致衍射光的相位和振幅存在差异；用白光对其进行照射时会形成光谱强度不同的衍射光，用CCD采集衍射光，并送入到计算机中对其进行处理，得到峰值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体狭缝光栅，其特征在于：包括中部镂空的方形夹具（7），所述夹具（7）镂空部分夹装有若干纤维细丝（6），所述纤维细丝（6）平行等间距排列构成光栅结构，且这些纤维细丝（6）之间的缝隙中充满待测液体（8）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕岑，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：实用新型
国别省市：