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原文传递一种新型非线性Z扫描测量方法及装置

专利名称：	一种新型非线性Z扫描测量方法及装置
摘要：	本发明提出了一种新型非线性Z扫描测量方法及装置，用以解决传统Z扫描装置测量某些液体材料非线性时，作用过程中气泡散射出现Z扫描曲线而产生非线性特性，从而错误判断此类液体材料非线性的技术问题。本发明在被测液体中放置超声探测器探测激光与液体相互作用过程中的光声信号，设置带显微镜头的CCD观察激光作用点是否出现气泡，后面设置光谱仪记录激光作用过程中被测样品拉曼频移信号，综合分析光声信号、CCD图像和拉曼频移信号，判断Z扫描过程中引起透过率下降的原因，排除气泡散射对测量结果的干扰，提高了测量精度。本发明适用于任何液体，测量结果更加准确，而且操作方便、简单。
专利类型：	发明专利
申请人：	河南工程学院
发明人：	张秋慧;武兴会;朱彤珺;付国定;周洪;栗晨;姚成
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN202010026860.8
公开号：	CN111024676A
代理机构：	郑州优盾知识产权代理有限公司
代理人：	栗改
分类号：	G01N21/65;G01N21/59;G01N21/17;G01N21/84;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/65;G01N21/59;G01N21/17;G01N21/84
申请人地址：	451191 河南省郑州市新郑市龙湖镇祥和路1号
主权项：	1.一种新型非线性Z扫描测量方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：将被测液体样品放入比色皿并固定在样品台上，超声波探测器浸没在被测液体样品中；步骤二：打开激光器，根据被测液体样品调节激光器发出激光脉冲的功率，激光脉冲经透镜聚焦后耦合进入被测液体样品，透过被测液体样品的激光由功率计接收；步骤三：调节CCD的显微镜头聚焦点位置，使显微镜头聚焦在激光与被测液体样品相互作用处；步骤四：计算机控制系统通过步进电机控制样品台按设定步长沿Z方向自左向右扫描，每走一个设定步长，功率计测量透过被测液体样品激光的功率，并将测量结果通过路由器送给计算机控制系统；步骤五：步进电机每走一个设定步长，CCD记录激光与被测液体样品相互作用处的视频或图像，并将频或图像通过路由器传送给计算机控制系统；步骤六：步进电机每走一个设定步长，超声探测器记录被测液体样品的光声信号，并将光声信号通过路由器传送给计算机控制系统；步骤七：步进电机每走一个设定步长，光谱仪记录激光作用下被液体样品的拉曼频移信号，并将拉曼频移信号传送给计算机控制系统；步骤八：计算机控制系统根据功率计传送的实时数据绘制被测液体材料的Z扫描曲线，根据拉曼频移信号计算激光与被测液体材料相互的作用点温度，同时计算机控制系统根据CCD和超声探测器传送的实时数据，以及计算得到的作用点温度判断引起透过率下降的原因是激光作用下气泡的产生还是被测液体材料非线性特性，如果是非线性特性引起的，则根据Z扫描曲线计算被测液体材料的非线性系数。 2.根据权利要求1所述的新型非线性Z扫描测量方法，其特征在于，所述CCD通过显微镜头探测激光作用过程中，被测液体样品中是否出现气泡；所述超声探测器探测激光作用过程中被测液体样品是否出现光致超声信号，从侧面验证激光作用过程中气泡的产生。 3.根据权利要求1或2所述的新型非线性Z扫描测量方法，其特征在于，所述显微镜头聚焦在激光传输路径上；所述CCD和光谱仪均固定在样品台上，CCD和光谱仪均随着样品台同时沿Z方向移动；所述步进电机的设定步长为1-5mm，步进电机每走一个设定步长停滞10秒；所述样品台固定测液体样品处和功率计放置在激光器的输出光路上，激光器和样品台之间设有透镜，透镜的中心在激光器的输出光路上。 4.根据权利要求1所述的新型非线性Z扫描测量方法，其特征在于，所述被测液体样品为除对超声探测器有腐蚀作用的液体外的所有液体。 5.根据权利要求1、2或4所述的新型非线性Z扫描测量方法的测量装置，包括激光器（1）、透镜（2）、样品台（3）、功率计（5）和计算机控制系统（11），样品台（3）上设有比色皿夹持器，比色皿夹持器上固定有装有被测液体样品的比色皿，透镜（2）、样品台（3）上比色皿的中部和功率计（5）设置在激光器（1）的输出光路上，其特征在于，所述被测液体样品中浸没有超声波探测器（4），样品台（3）的前面固定有CAD（6），样品台（3）的后部固定有光谱仪（8），样品台（3）的下部固定有步进电机（7），超声波探测器（4）、功率计（5）、CAD（6）、光谱仪（8）均与计算机控制系统（11）相连接，计算机控制系统（11）与同步控制器（9）相连接；同步控制器（9）分别与步进电机（7）、激光器（1）、超声波探测器（4）、功率计（5）、CAD（6）、光谱仪（8）相连接。 6.根据权利要求5所述的新型非线性Z扫描测量装置，其特征在于，所述超声波探测器（4）、功率计（5）、CCD（6）、光谱仪（8）均与路由器（10）相连接，路由器（10）与计算机控制系统（11）相连接。 7.根据权利要求5或6所述的新型非线性Z扫描测量装置，其特征在于，所述透镜（2）固定在实验台上，透镜（2）的焦距是可调的；所述激光器（1）为连续激光器或脉冲激光器；所述激光器（1）发出的激光正入射进入比色皿，比色皿的两个侧面垂直放置于激光器（1）发出的激光。 8.根据权利要求7所述的新型非线性Z扫描测量装置，其特征在于，所述CCD（6）上固定有显微镜头，显微镜头聚焦在激光器（1）的输出光路上。 9.根据权利要求8所述的新型非线性Z扫描测量装置，其特征在于，所述CCD（6）为光电探测器，CCD（6）的像素大小为1280×1024。 10.根据权利要求7或8所述的新型非线性Z扫描测量装置，其特征在于，所述样品台（3）固定在沿水平方向的步进电机（7）上，样品台（3）可在步进电机（7）的作用下沿Z方向左右移动。
所属类别：	发明专利