基于偏振光法油雾浓度检测的研究
发布时间：2020-12-19 15:33
针对油雾具有旋光性,提出了基于偏振光法的油雾浓度检测方法。介绍了油雾浓度检测系统的基本原理,设计了检测系统的结构,建立了检测系统的数学模型,对检测系统进行了实验研究,并对两种实验方案的结果进行了对比分析。检测系统采用双光路检测法,用法拉第旋光器进行补偿,并用称重分析法对系统进行标定。实验结果表明该方法的两种实验方案在低油雾浓度时都具有良好的检测效果,特别是实验方案A的灵敏度和线性度优于实验方案B。
【文章来源】：光学技术. 2011年03期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
检测系统结构
的偏振化方向与渥拉斯顿棱镜的光轴夹角β调整为45°,并固定不动。系统方位坐标以及各角度规定如图2所示:光束传播方向为z轴,起偏器的偏振化方向为x轴,经过渥拉斯顿棱镜后出射光为ξ(对应光电探测器D1)和η(对应光电探测器D2)方向。设雾室中没有油雾时,雾室两端防护镜上吸附的饱和状态油雾所产生的偏转角为Φ。图2 系统方位坐标设经过起偏器后输出光强为I0,且整个光路传323第3期杨伟红,等: 基于偏振光法油雾浓度检测的研究
02则I20- I10= I0sin(2φ0) (6) 如果φ0=0°,则I20- I10=0。可见,通过判断输出光强是否为0或实际应用中寻找输出最小值即可消除角度误差φ0。由于直接判断输出是否为0通常难以实现,故可以在寻找到输出的最小值后再次调节法拉第旋光器的电流,使输出进一步变小并趋近于0。(2)补偿:校准后使光路经过无油雾的雾室,且雾室两端防护镜上吸附有饱和状态油雾,此时调节法拉第旋光器的电流,使线偏振光产生反方向偏转角φ(如图2),补偿防护镜上油雾产生的偏转角Φ。当φ=Φ时,系统的输出光强又重新回到0,以此来实现补偿功能。(3)实时检测:下面用两种方案来实现。方案A:在补偿后,记录法拉第旋光器的电流Iu1,在雾室中通入油雾,然后继续调节法拉第旋光器的电流,使系统的输出光强又重新回到0,此时法 由于校准和补偿后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) 由于激光器输出光强有可能发生起伏,而且整个光路传输过程不可能无光强损失,特别是油雾对光的吸收作用不能忽略,因此必须考虑让输出光强不受输入光强的影响。利用I20-I10I20+I10=2θ,这样便可使输出光强不受输入光强影响。可见,检测系统最终的输出电压(记为U)与θ成正比,即U= kθ,k为比例系数,则可推出油雾浓度的表达式为C =Ukαd(12) 将光电探测器D1和D2的输出电压经过前置放大和滤波后的信号记为I1u和I2u,可实现Iou=
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁致旋光增强效应与微量样品旋光检测方法[J]. 梁忠诚,赵瑞. 光学学报. 2009(08)
[2]基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统[J]. 范玲,宋菲君. 光学技术. 2006(S1)
[3]基于光学旋光法的血糖浓度测量[J]. 王洪,蒋明峰,崔建国,韦云隆,朱九进. 激光杂志. 2006(01)
[4]磁光调制技术在光偏振微小旋转角精密测量中的应用[J]. 钱小陵,常悦. 首都师范大学学报(自然科学版). 2001(01)
[5]光偏振的微小旋转角的测量技术[J]. 常悦,钱小陵. 量子电子学报. 1999(04)
本文编号：2926145
【文章来源】：光学技术. 2011年03期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
检测系统结构
的偏振化方向与渥拉斯顿棱镜的光轴夹角β调整为45°,并固定不动。系统方位坐标以及各角度规定如图2所示:光束传播方向为z轴,起偏器的偏振化方向为x轴,经过渥拉斯顿棱镜后出射光为ξ(对应光电探测器D1)和η(对应光电探测器D2)方向。设雾室中没有油雾时,雾室两端防护镜上吸附的饱和状态油雾所产生的偏转角为Φ。图2 系统方位坐标设经过起偏器后输出光强为I0,且整个光路传323第3期杨伟红,等: 基于偏振光法油雾浓度检测的研究
02则I20- I10= I0sin(2φ0) (6) 如果φ0=0°,则I20- I10=0。可见,通过判断输出光强是否为0或实际应用中寻找输出最小值即可消除角度误差φ0。由于直接判断输出是否为0通常难以实现,故可以在寻找到输出的最小值后再次调节法拉第旋光器的电流,使输出进一步变小并趋近于0。(2)补偿:校准后使光路经过无油雾的雾室,且雾室两端防护镜上吸附有饱和状态油雾,此时调节法拉第旋光器的电流,使线偏振光产生反方向偏转角φ(如图2),补偿防护镜上油雾产生的偏转角Φ。当φ=Φ时,系统的输出光强又重新回到0,以此来实现补偿功能。(3)实时检测:下面用两种方案来实现。方案A:在补偿后,记录法拉第旋光器的电流Iu1,在雾室中通入油雾,然后继续调节法拉第旋光器的电流,使系统的输出光强又重新回到0,此时法 由于校准和补偿后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) 由于激光器输出光强有可能发生起伏,而且整个光路传输过程不可能无光强损失,特别是油雾对光的吸收作用不能忽略,因此必须考虑让输出光强不受输入光强的影响。利用I20-I10I20+I10=2θ,这样便可使输出光强不受输入光强影响。可见,检测系统最终的输出电压(记为U)与θ成正比,即U= kθ,k为比例系数,则可推出油雾浓度的表达式为C =Ukαd(12) 将光电探测器D1和D2的输出电压经过前置放大和滤波后的信号记为I1u和I2u,可实现Iou=
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁致旋光增强效应与微量样品旋光检测方法[J]. 梁忠诚,赵瑞. 光学学报. 2009(08)
[2]基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统[J]. 范玲,宋菲君. 光学技术. 2006(S1)
[3]基于光学旋光法的血糖浓度测量[J]. 王洪,蒋明峰,崔建国,韦云隆,朱九进. 激光杂志. 2006(01)
[4]磁光调制技术在光偏振微小旋转角精密测量中的应用[J]. 钱小陵,常悦. 首都师范大学学报(自然科学版). 2001(01)
[5]光偏振的微小旋转角的测量技术[J]. 常悦,钱小陵. 量子电子学报. 1999(04)
本文编号：2926145
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