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)進行了實驗研究,并對兩種實驗方案的結(jié)果進行了對比分析。檢測系統(tǒng)采用雙光路檢測法,用法拉第旋光器進行補償,并用稱重分析法對系統(tǒng)進行標(biāo)定。實驗結(jié)果表明該方法的兩種實驗方案在低油霧濃度時都具有良好的檢測效果,特別是實驗方案A的靈敏度和線性度優(yōu)于實驗方案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:光束傳播方向為z軸,起偏器的偏振化方向為x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,霧室兩端防護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為I0,且整個光路傳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�？梢�,通過判斷輸出光強是否為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,使輸出進一步變小并趨近于0。(2)補償:校準(zhǔn)后使光路經(jīng)過無油霧的霧室,且霧室兩端防護鏡上吸附有飽和狀態(tài)油霧,此時調(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),補償防護鏡上油霧產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角Φ。當(dāng)φ=Φ時,系統(tǒng)的輸出光強又重新回到0,以此來實現(xiàn)補償功能。(3)實時檢測:下面用兩種方案來實現(xiàn)。方案A:在補償后,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)的輸出光強又重新回到0,此時法　　由于校準(zhǔn)和補償后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有可能發(fā)生起伏,而且整個光路傳輸過程不可能無光強損失,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不受輸入光強的影響。利用I20-I10I20+I10=2θ,這樣便可使輸出光強不受輸入光強影響�？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,可實現(xiàn)Iou=

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2926145