針對油霧具有旋光性,提出了基于偏振光法的油霧濃度檢測方法。介紹了油霧濃度檢測系統(tǒng)的基本原理,設(shè)計(jì)了檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),建立了檢測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對檢測系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并對兩種實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)果進(jìn)行了對比分析。檢測系統(tǒng)采用雙光路檢測法,用法拉第旋光器進(jìn)行補(bǔ)償,并用稱重分析法對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法的兩種實(shí)驗(yàn)方案在低油霧濃度時(shí)都具有良好的檢測效果,特別是實(shí)驗(yàn)方案A的靈敏度和線性度優(yōu)于實(shí)驗(yàn)方案B。 

【文章來源】：光學(xué)技術(shù). 2011年03期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

的偏振化方向與渥拉斯頓棱鏡的光軸夾角β調(diào)整為45°,并固定不動。系統(tǒng)方位坐標(biāo)以及各角度規(guī)定如圖2所示:光束傳播方向?yàn)閦軸,起偏器的偏振化方向?yàn)閤軸,經(jīng)過渥拉斯頓棱鏡后出射光為ξ(對應(yīng)光電探測器D1)和η(對應(yīng)光電探測器D2)方向。設(shè)霧室中沒有油霧時(shí),霧室兩端防護(hù)鏡上吸附的飽和狀態(tài)油霧所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角為Φ。圖2　系統(tǒng)方位坐標(biāo)設(shè)經(jīng)過起偏器后輸出光強(qiáng)為I0,且整個(gè)光路傳323第3期楊偉紅,等:　基于偏振光法油霧濃度檢測的研究

02則I20- I10= I0sin(2φ0) (6)　　如果φ0=0°,則I20- I10=0。可見,通過判斷輸出光強(qiáng)是否為0或?qū)嶋H應(yīng)用中尋找輸出最小值即可消除角度誤差φ0。由于直接判斷輸出是否為0通常難以實(shí)現(xiàn),故可以在尋找到輸出的最小值后再次調(diào)節(jié)法拉第旋光器的電流,使輸出進(jìn)一步變小并趨近于0。(2)補(bǔ)償:校準(zhǔn)后使光路經(jīng)過無油霧的霧室,且霧室兩端防護(hù)鏡上吸附有飽和狀態(tài)油霧,此時(shí)調(diào)節(jié)法拉第旋光器的電流,使線偏振光產(chǎn)生反方向偏轉(zhuǎn)角φ(如圖2),補(bǔ)償防護(hù)鏡上油霧產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角Φ。當(dāng)φ=Φ時(shí),系統(tǒng)的輸出光強(qiáng)又重新回到0,以此來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能。(3)實(shí)時(shí)檢測:下面用兩種方案來實(shí)現(xiàn)。方案A:在補(bǔ)償后,記錄法拉第旋光器的電流Iu1,在霧室中通入油霧,然后繼續(xù)調(diào)節(jié)法拉第旋光器的電流,使系統(tǒng)的輸出光強(qiáng)又重新回到0,此時(shí)法　　由于校準(zhǔn)和補(bǔ)償后β=45°,Φ=φI10= I0[1-sin(2θ)]/2(9)　　由于θ非常小I10≈I0(1-2θ)/2(10)　　同理I20= I0sin2(β+θ+Φ-φ)≈I0(1+2θ)/2(11)　　由于激光器輸出光強(qiáng)有可能發(fā)生起伏,而且整個(gè)光路傳輸過程不可能無光強(qiáng)損失,特別是油霧對光的吸收作用不能忽略,因此必須考慮讓輸出光強(qiáng)不受輸入光強(qiáng)的影響。利用I20-I10I20+I10=2θ,這樣便可使輸出光強(qiáng)不受輸入光強(qiáng)影響�？梢�,檢測系統(tǒng)最終的輸出電壓(記為U)與θ成正比,即U= kθ,k為比例系數(shù),則可推出油霧濃度的表達(dá)式為C =Ukαd(12)　　將光電探測器D1和D2的輸出電壓經(jīng)過前置放大和濾波后的信號記為I1u和I2u,可實(shí)現(xiàn)Iou=

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁致旋光增強(qiáng)效應(yīng)與微量樣品旋光檢測方法[J]. 梁忠誠,趙瑞.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2009(08)
[2]基于調(diào)制偏振光的空間正交方位信息傳遞系統(tǒng)[J]. 范玲,宋菲君.  光學(xué)技術(shù). 2006(S1)
[3]基于光學(xué)旋光法的血糖濃度測量[J]. 王洪,蔣明峰,崔建國,韋云隆,朱九進(jìn).  激光雜志. 2006(01)
[4]磁光調(diào)制技術(shù)在光偏振微小旋轉(zhuǎn)角精密測量中的應(yīng)用[J]. 錢小陵,常悅.  首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2001(01)
[5]光偏振的微小旋轉(zhuǎn)角的測量技術(shù)[J]. 常悅,錢小陵.  量子電子學(xué)報(bào). 1999(04)



本文編號：2926145