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原文传递一种用于微尺度下流体界面性质测量的传感器

专利名称：	一种用于微尺度下流体界面性质测量的传感器
摘要：	本发明公开一种用于微尺度下流体界面性质测量的传感器，包括偏振分光平片、短焦距透镜、1/4玻片、高反射率反射镜、单模光纤；偏振分光平片将光线分为两束，反射的一束光与入射光偏振状态相同，透射的一束光偏振状态与入射光的垂直；反射光作为探测光经过短焦距透镜被准直至待测液体液面，在短焦距透镜和待测液体液面之间设有1/4玻片；1/4玻片能调整散射光的偏振状态，入射至液面的探测光经过1/4玻片后偏振状态变为圆偏振，垂直反射的散射光经1/4玻片后偏振状态变为与纸面平行方向，高效地透射通过偏振分光平片，并与高反射率反射镜反射的相同偏振状态的参考光混频干涉，进入单模光纤进行信号处理。本发明能准确可靠地获得界面性质。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	赵贯甲;元泽民;尹建国;马素霞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910625413.1
公开号：	CN110376164A
代理机构：	太原市科瑞达专利代理有限公司
代理人：	申艳玲
分类号：	G01N21/49(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.一种用于微尺度下流体界面性质测量的传感器，其特征在于：包括：偏振分光平片、短焦距透镜、1/4玻片、光挡、单模光纤；所述偏振分光平片与水平面呈45°角设置，偏振分光平片将光线分为两束，反射的一束光与入射光的偏振状态相同，而透射的一束光的偏振状态与入射光的垂直；反射光作为探测光经过短焦距透镜被准直至待测液体液面，在短焦距透镜和待测液体液面之间，设计有1/4玻片；1/4玻片能调整散射光的偏振状态，入射至液面的探测光经过1/4玻片后，偏振状态变为圆偏振，垂直反射的散射光经过1/4玻片后偏振状态变为与纸面平行方向，高效地透射通过偏振分光平片，并与高反射率反射镜反射的相同偏振状态的参考光混频干涉，并进入单模光纤进一步进行信号处理。 2.根据权利要求1所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器，其特征在于：所述短焦距透镜的焦距依据探测尺度的大小选择，短焦距透镜的焦距为5 mm ~ 500 mm，探测尺度为1μm ~ 1mm。 3.根据权利要求1所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器，其特征在于：通过调整激光光束焦点或激光光束焦平面距离待测液体液面的距离，能调整探测尺度。 4.根据权利要求1所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器，其特征在于：参考光来源于经偏振分光平片透射的部分与纸面平行的入射光，比例在1% ~ 2%。 5.一种权利要求1~4任一项所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器的使用方法，其特征在于：一束偏振态为水平p偏振的高斯激光光束，经偏振分光平片后，反射和透射，反射的部分作为探测光，透射的部分作为参考光；按照偏振态的要求，参考光的偏振状态为垂直s偏振，平行于纸面，而探测光的偏振状态为p偏振；聚焦后的光束经过1/4玻片，入射至待测液体的表面或界面上；光束通过1/4玻片时，探测光由p偏振变为圆偏振，进而与表、界面上的表面波相互作用，受到表面波的调制而被散射，沿着入射光方向的散射光同样为圆偏振，与探测光的方向正好相反。 6.根据权利要求5所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器的使用方法，其特征在于：当散射光通过1/4玻片向上散射时，偏振状态由圆偏振变为了线偏振，偏振状态为s偏振，散射光能透过偏振分光平片进入探测光纤中；透射通过偏振分光平片的s偏振光经过反射镜反射并在偏振分光平片平片的另外一面与散射光混频，然后进入单模光纤中，实现外差探测，即参考光的强度远远大于散射光的强度。 7.根据权利要求5所述的用于微尺度下流体界面性质测量的传感器的使用方法，其特征在于：水平p偏振的高斯激光光束垂直于纸面，或散射面-入射光和散射光形成的平面。
所属类别：	发明专利