CN110686778B - 基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 - Google Patents
基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110686778B CN110686778B CN201910838874.7A CN201910838874A CN110686778B CN 110686778 B CN110686778 B CN 110686778B CN 201910838874 A CN201910838874 A CN 201910838874A CN 110686778 B CN110686778 B CN 110686778B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reflector
- water
- glass
- partition plate
- glass partition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 119
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 20
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 81
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0801—Means for wavelength selection or discrimination
- G01J5/0802—Optical filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
Abstract
本发明公开了一种基于光学频率梳的非接触式水温度测量装置，由飞秒激光器、第一分光镜、第二分光镜、第二反射镜、玻璃水槽、第一反射镜、第三反射镜、双面反射镜、电动位移台、第四反射镜、第一光电探测器和示波器组成了温度传感模块；由连续波固体激光器、第三分光镜、第五反射镜、双面反射镜、电动位移台、第二光电探测器和示波器组成了定位模块，第一和第二光电探测器完成探测，并利用示波器进行数据存储以及现象观测，示波器实时传输数据到电脑中，电脑进行实时处理，当水中温度变化时，水折射率将会发生改变。光程等于几何距离与折射率的乘积，当几何距离不变时，光程随折射率变化。可通过计算此时的折射率，得出此时水温的温度。
Description
技术领域
本发明属于飞秒激光海水温度传感领域，能够进行长时间、宽量程、高精度的温度传感。
背景技术
海水温度是海洋动力学、海洋科学重点研究的物理量之一。其变化会引起海洋内波，对近岸设施、海洋航运会造成很大影响，因此对海洋温度进行长期监测是很有必要的。
目前的水温探测技术，大致可以分为两类，电学式温度计和非电学温度计。
电学温度计以铂电阻温度计为代表，能实现高精度、大量程的温度探测任务。然而该方法只能进行单点式测量，并且具有温度延迟，易被海水腐蚀和电磁干扰等缺陷，无法进行实时温度数据获取。
非电学式温度计以水银式温度计、光学测温法为代表。
水银式测温仪以颠倒温度计为代表。将颠倒温度计放入水中待测区域静置一段时间，温度计上的颠倒水银球中一部分水银受到重力作用流向接受泡，另一部分水银由于表面张力的作用不再运动。测量完毕后将温度计拉出水面，仍显示水下待测点的温度。由于其测量精确，结果可靠，价格低廉，至今仍被广泛应用。但其存在测量时间长、测量点不连续、无实时性的缺点。
光学折射率测温法，将一个已知折射率的棱镜放在待测液体中，由于待测液体何棱镜折射率不同。可以通过激光通过两个不同介质光束后折射角的变化来计算外部液体折射率，最终反演出此时温度。这种方法中，需要对角度进行精确测量，并且需要已知棱镜折射率，放置在水中的棱镜也会让水中温度分布变化，导致最终精度不高。
光学遥感测温仪以布里渊散射原理为代表。当激光入射水中时，会发生无频移的瑞利散射和有频移的喇曼散射和布里渊散射。其中，布里渊散射由于声学多普勒效应会出现与入射光频率有正负频差的散射光。温度越高，布里渊频移越大，具有较强的依赖性，利用这一对应关系即可得出相应温度值。实际上，布里渊频移量是温度与盐度的二次函数，而一般都将盐度当成恒定量，将其近似为温度与频移量的线性函数，这将引入不小的测量误差。并且这类仪器存在散射光收集困难的问题。
光纤式测温法，将光纤放置在待测液体中，当温度变化时，光纤将会产生相应的吸收峰频移，通过这一频移即可算出此时温度。这种方法中，光纤是对温度和应力双敏感型，很难判断是何种因素造成的频移，引入测量误差。
连续光测温法，采用的是连续光激光器对待测液体进行探测，但此种方法需要手动移动位移台，并且需要对干涉条纹移动个数进行记录，操作十分繁琐，很难进行连续的温度监测。
目前现有的温度测量技术均有不同的局限性：从实时测量角度来看，以上仪器实时性欠佳，水银式温度计使用时需静置数分钟感温，后取出获取温度值；电学式传感器搭载在温盐深仪上，测温时需将其水密后置入水中，仪器再下沉过程中完成测量工作，而该仪器的响应时间较长，造成位置测量偏差，并且需从水下取出后方能导出数据。而遥感型布里渊后向散射测温仪需要对散射光信号进行后续滤波放大电路，存在很大的时间延迟；光纤式测温仪由光纤布拉格光栅构成，需与外部液体接触，并且外部包裹一层防腐蚀材料后，测温响应时间明显增大。目前已有的温度检测方法无法实现非接触、快速检测的现实需求。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出了一种基于光学频率梳的非接触式水温度测量装置与方法，用于水温的快速检测以及长时间监测。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于光学频率梳的非接触式水温度测量装置，包括玻璃水槽、电动位移台、示波器、电脑和如下的电子器件及光学器件：飞秒激光器、连续波固体激光器、双面反射镜、三个分光镜、五个反射镜和两个光电探测器；所述三个分光镜记为第一分光镜、第二分光镜和第三分光镜；所述五个反射镜记为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和第五反射镜；所述两个光电探测器记为第一光电探测器和第二光电探测器；所述第一光电探测器和第二光电探测器与所述示波器相连；所述示波器与电脑相连；所述双面反射镜固定在所述电动位移台上；所述玻璃水槽包括相互平行的前壁和后壁，所述玻璃水槽内设有两块与前壁平行的玻璃隔板，所述的两块玻璃隔板记为玻璃隔板B1和玻璃隔板B2，所述玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间设有一块与所述前壁垂直的玻璃隔板，从而将玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间空间划分为两个腔体，其中的一个腔体内装有水；所述飞秒激光器发出脉冲光经过第一分光镜分为A、B两路光束，A路光束经过所述双面反射镜反射B路光束经过第二分光镜分为C、D两路光束，C路光束依次穿过所述玻璃水槽的前壁、玻璃隔板B1、盛放有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第一反射镜反射D路光束经过第二反射镜反射后与所述玻璃水槽的前壁垂直、并依次穿过所述玻璃水槽的前壁、玻璃隔板B1、未装有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第三反射镜反射；由所述双面反射镜、第一反射镜和第三反射镜反射的三束光在所述第一分光镜处合束后，由第四反射镜反射进入第一光电探测器；所述连续波固体激光器发出连续光经过第三分光镜分为E、F两路光束，E路光束经过所述双面反射镜反射，F路光束由第五反射镜反射；由双面反射镜和第五反射镜反射的光束在第三分光镜处合束后进入第二光电探测器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明方法的测温原理为：光束在水体中传播时，水体温度变化将导致折射率变化，水中光束光程也随之变化。通过位移台往复扫描运动，可以得到此时测量臂1和测量臂2相对位置，结合连续光干涉条纹可以得到两个测量臂之间距离。将这一变化转换为相应折射率，通过经验公式可得出此时温度。激光与水体之间不会直接发生作用，因此该检测方法为非接触式检测，不会对水体造成干扰。
(2)本方法在一次测量的过程中可以同时得到一条光线上的温度平均值，大幅提高检测效率。
(3)本方法的空间分辨率优于传统的温度检测方法。
(4)本方法可检测的温度范围十分广，并可降低水缸热膨胀补偿引入的误差。
(5)本方法可以完成实时水温测量和长时间的水温监测任务。
附图说明
图1是本发明的非接触式水温度测量装置的结构示意简图；
图2是图1所示非接触式水温度测量装置的一局部的结构放大简图；
图3是图1所示非接触式水温度测量装置的另一局部的结构放大简图；
图4是通过示波器获取的测量臂1与测量臂2相对位置，其中，宽条纹位置为测量臂1位置，窄条纹位置为测量臂2位置；
图5(a)是测量臂1与测量臂2的位置及这两个位置所对应的连续波条纹；
图5(b)是连续波条纹内部结构；
图6(a)是测量臂1与测量臂2在初始时的相对位置波形；
图6(b)是测量臂1与测量臂2在温度变化时的相对位置波形。
图中：101-飞秒激光器，102-第一分光镜，103-第二分光镜，104-第二反射镜，105-玻璃水槽，106-第一反射镜，107-第三反射镜，108-双面反射镜，109-电动位移台，110-第四反射镜，111-第一光电探测器，112-示波器，113-连续波固体激光器，114-第三分光镜，115-第五反射镜，116-第二光电探测器，117、118-电线，119-电脑。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所述，本发明提出的一种基于光学频率梳的非接触式水温度测量装置，包括玻璃水槽105、电动位移台109、示波器112、电脑119和如下的电子器件及光学器件：飞秒激光器101、连续波固体激光器113、双面反射镜108、三个分光镜、五个反射镜和两个光电探测器；所述三个分光镜记为第一分光镜102、第二分光镜103和第三分光镜114；所述五个反射镜记为第一反射镜106、第二反射镜104、第三反射镜107、第四反射镜110和第五反射镜115；所述两个光电探测器记为第一光电探测器111和第二光电探测器116。
本发明中，所述第一光电探测器111和第二光电探测器116与所述示波器112相连；所述示波器112与电脑119相连；所述双面反射镜108固定在所述电动位移台109上。
如图1和图2所示，本发明中，所述玻璃水槽105包括相互平行的前壁和后壁，所述玻璃水槽105内设有两块与前壁平行的玻璃隔板，所述的两块玻璃隔板记为玻璃隔板B1和玻璃隔板B2，所述玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间设有一块与所述前壁垂直的玻璃隔板，从而将玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间空间划分为两个腔体，其中的一个腔体内装有待测温度的水。
如图2所示，所述飞秒激光器101发出脉冲光经过第一分光镜102分为A、B两路光束，A路光束经过所述双面反射镜108反射。B路光束经过第二分光镜103分为C、D两路光束，C路光束依次穿过所述玻璃水槽105的前壁、玻璃隔板B1、盛放有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第一反射镜106反射。D路光束经过第二反射镜104反射后与所述玻璃水槽105的前壁垂直、并依次穿过所述玻璃水槽105的前壁、玻璃隔板B1、未装有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第三反射镜107反射；由所述双面反射镜108、第一反射镜106和第三反射镜107反射的三束光在所述第一分光镜102处合束后，由第四反射镜110反射进入第一光电探测器111，第一光电探测器111进行探测。
如图3所示，所述连续波固体激光器113发出连续光经过第三分光镜114分为E、F两路光束，E路光束经过所述双面反射镜108反射，F路光束由第五反射镜115反射；由双面反射镜108和第五反射镜115反射的光束在第三分光镜114处合束后进入第二光电探测器116，第二光电探测器116进行探测。
本发明中，由所述的飞秒激光器101、第一分光镜102、第二分光镜103、第二反射镜104、玻璃水槽105、第一反射镜106、第三反射镜107、双面反射镜108、电动位移台109、第四反射镜110、第一光电探测器111和示波器112组成温度传感模块，其中，B路光束和C路光束组成测量臂1，B路光束和D路光束组成测量臂2，A路光束参考臂；如图2所示。由所述连续波固体激光器113、第三分光镜114、第五反射镜115、双面反射镜108、电动位移台109、第二光电探测器116和示波器112组成定位模块，如图3所示。
第一光电探测器111和第二光电探测器116完成探测，并利用示波器112进行数据存储以及现象观测，示波器112实时传输数据到电脑119中，电脑119进行实时处理。经过电脑119的处理，最终测得水温。
温度传感原理：当水中温度变化时，水折射率将会发生改变。光程等于几何距离与折射率的乘积，当几何距离不变时，光程随折射率变化。可通过计算此时的折射率，得出此时温度。
本发明以测量臂1与测量臂2光程距离作为传感量。以测量臂2光程为基准，当水温变化时，测量臂1光程改变，相对测量臂2位置产生偏移，这一位置变化可以利用时域扫位移台得到。如图3所示，宽条纹位置为测量臂1位置，窄条纹位置为测量臂2位置。通过这两个测量臂之间的距离得到具体折射率，此时可以通过折射率得到水温度值。定位模块用于定位此时的测量臂1和测量臂2的实际间隔。
以测量臂1与测量臂2光程距离作为传感量，所述测量臂1的光程为：
D测量臂1＝2n空(d1+d2+d6)+2n0水d4+2n玻璃(d3+d5) (1)
测量臂2的光程为
D测量臂2＝2n空(d1+d7+d2+d4+d8)+2n玻璃(d3+d5) (2)
结合图2，其中的d1为第一分光镜102和第二分光镜103之间的距离，d2为第二分光镜103与玻璃水槽前壁之间的距离，d3为玻璃水槽前壁与玻璃隔板B1之间的距离，d4为玻璃隔板B1与玻璃隔板B2之间的距离，d5为玻璃隔板B2与玻璃水槽后壁之间的距离，d6为玻璃水槽后壁到所述第一反射镜106的距离，d7为第二分光镜103到第二反射镜104的距离，d8为玻璃水槽后壁到所述第三反射镜107的距离；n玻璃为玻璃的群折射率，n空为空气的群折射率，n0水为水的群折射率；
所述测量臂1与测量臂2的光程差为：
D1＝D测量臂1-D测量臂2＝2n空(d6-d7-d4-d8)+2n0水d4 (3)
当水温变化时，n0水随之变化变为n1水，D测量臂1变为D1测量臂1，测量臂1与测量臂2的光程差由D1变为D2，
D2＝D1测量臂1-D测量臂2＝2n空(d6-d7-d4-d8)+2n1水d4 (4)
由于测量臂1是未发生改变的，因此，此时光程差变化是由温度变化引起测量臂2光程变化引起的，n1水为水群折射率。
D2-D1＝D1测量臂1-D测量臂1＝2(n1水-n0水)d4 (5)
如图3所示，当水温变化时，过水臂光程将发生变化，过水臂包络与未过水臂包络之间的距离随之变化。当水温变化时，可通过测量两个包络之间的距离来实现温度传感。
d4为光束在水中的几何长度，测量过程如下：
当玻璃水槽中无水时，测量臂1与测量臂2的长度差值为，
D3＝2n空(d6-d7-d2-d8)+2n空d4 (7)
当玻璃水槽装水后，测量臂1与测量臂2的长度差值为
D4＝2n空(d6-d7-d2-d8)+2n0水d4 (8)
n0水和n空由Harvey和Ciddor公式求得，其中，n0水作为实验初始值，此时已经获得d4和n0水，当温度变化时，利用公式(6)算出此时水的群折射率n1水；
水的相折射率与水的群折射率关系式如下：
水的相折射率与水温、密度及波长的关系如下：
公式(10)，公式(11)，公式(12)中，
n为水的相折射率；
λ为实际激光波长，由激光器本身决定，此处飞秒激光波长为0.518μm，λ*为波长参考值0.589μm，
为波长与波长参考值的比值；
T为实际水温度绝对温度值，T*为绝对温度参考值273.15K，
绝对温度与绝对温度参考值的比值，t为实际水温摄氏温度值，摄氏温度与绝对温度转换关系式为T＝t+273.15；
ρ为实际水密度值，ρ*为水密度参考值1000kg/m3,
密度与密度参考值的比值；
公式(11)中,
a0＝0.224257733,a4＝1.58920570*10-3,a1＝9.74634476*10-3,a3＝2.68678472*10-4,a4＝2.45934259*10-3,a5＝2.45934259*10-3,a6＝0.900704920,a7＝-1.66626219*10-2,
公式(13)中，
a11＝-3.983035,a12＝301.797,a13＝522528,a14＝69.34881,a15＝999.974950；
利用n1水和公式(10)求出水的相折射率n；
结合公式(11)、公式(12)和公式(13)，将求得的水的相折射率n带入公式(11)，即得此时水温的摄氏温度值t。
实施例：
本实施例中所使用的器件参数为：518nm波长的飞秒激光器101，532nm连续波固体激光器113，所有分光镜的分光比均为1：1，玻璃水槽105的为长22cm宽15cm高30cm壁厚0.5cm，玻璃水槽内液体为较清澈的水。电动位移台109的扫描速度为10mm/s，测量臂1信号幅值为0.5V，测量臂2信号幅值为0.2V。
本实施例中，通过电动位移台109的往复运动，得到两个测量臂对应的光程差。光程差之间的相对位置变化即可得到此时的折射率信息，从而得到此时温度，具体步骤如下：
步骤一、打开飞秒激光器101和连续波固体激光器113，搭建如图1所示的装置，构建紧凑型的光路。其中，为保证能较好补偿玻璃热膨胀，第二分光镜103到第二反射镜104几何长度d7应尽量短，在几mm范围内。其中，为避免引入大气变化误差，需要在相对稳定实验环境下进行。由于整个光路十分紧凑，可以近似认为空气群折射率n空变化对整个光路贡献不大。
步骤二、在玻璃水槽105未装水状态下，通过电动位移台109的往复运动，得到如图4所示两个测量臂位置，两个测量臂之间光程差为D3。其中，通过两个测量臂位置对应的时间段，找到这段时间段内对应的连续光干涉条纹位置，得到对应的连续光干涉仪的干涉条纹数量，从而实现测量臂1和测量臂2相对距离测量，如图5(a)所示，图5(b)为虚线框内部分条纹。
步骤三、将玻璃水槽105对应测量臂1部分装满水，通过电动位移台109的往复运动测量此时测量臂1与测量臂2对应光程差D4,并利用第四步描述的干涉条纹进行距离测量。此外，还需使用传感器探测此时水和大气的折射率参数，利用Harvey公式和Ciddor经验公式计算出初始水折射率n0水和大气折射率n空。
步骤四、利用公式(9)即可算出水的几何距离d4。
步骤五、进行温度测量。当缸内水温变化时，两个测量臂的相对位置将发生变化，如图6(a)和图6(b)所示，两者光程差由D1变为D2。利用示波器记录下此时的D2对应的两个测量臂相对位置，并将数据传输入电脑，电脑进行实时数据处理。使用公式6即可得出此时折射率，再利用公式(10)至(13)算出此时的温度值。
步骤六、对示波器112波形设置自动存储，并利用示波器112实时传输数据给电脑119，电脑119进行同步数据处理，即可进行实时水温测量和长时间的水温监测。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (1)
1.一种基于光学频率梳的非接触式水温度测量装置，其特征在于，包括玻璃水槽(105)、电动位移台(109)、示波器(112)、电脑(119)和如下的电子器件及光学器件：飞秒激光器(101)、连续波固体激光器(113)、双面反射镜(108)、三个分光镜、五个反射镜和两个光电探测器；所述三个分光镜记为第一分光镜(102)、第二分光镜(103)和第三分光镜(114)；所述五个反射镜记为第一反射镜(106)、第二反射镜(104)、第三反射镜(107)、第四反射镜(110)和第五反射镜(115)；所述两个光电探测器记为第一光电探测器(111)和第二光电探测器(116)；
所述第一光电探测器(111)和第二光电探测器(116)与所述示波器(112)相连；
所述示波器(112)与电脑(119)相连；
所述双面反射镜(108)固定在所述电动位移台(109)上；
所述玻璃水槽(105)包括相互平行的前壁和后壁，所述玻璃水槽(105)内设有两块与前壁平行的玻璃隔板，所述的两块玻璃隔板记为玻璃隔板B1和玻璃隔板B2，所述玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间设有一块与所述前壁垂直的玻璃隔板，从而将玻璃隔板B1和玻璃隔板B2之间空间划分为两个腔体，其中的一个腔体内装有水；
所述飞秒激光器(101)发出脉冲光经过第一分光镜(102)分为A、B两路光束，A路光束经过所述双面反射镜(108)反射；
B路光束经过第二分光镜(103)分为C、D两路光束，C路光束依次穿过所述玻璃水槽(105)的前壁、玻璃隔板B1、盛放有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第一反射镜(106)反射；
D路光束经过第二反射镜(104)反射后与所述玻璃水槽(105)的前壁垂直、并依次穿过所述玻璃水槽(105)的前壁、玻璃隔板B1、未装有水的腔体、玻璃隔板B2和后壁，出射后的光束经过第三反射镜(107)反射；
由所述双面反射镜(108)、第一反射镜(106)和第三反射镜(107)反射的三束光在所述第一分光镜(102)处合束后，由第四反射镜(110)反射进入第一光电探测器(111)；
所述连续波固体激光器(113)发出连续光经过第三分光镜(114)分为E、F两路光束，E路光束经过所述双面反射镜(108)反射，F路光束由第五反射镜(115)反射；由双面反射镜(108)和第五反射镜(115)反射的光束在第三分光镜(114)处合束后进入第二光电探测器(116)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910838874.7A CN110686778B (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910838874.7A CN110686778B (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110686778A CN110686778A (zh) | 2020-01-14 |
| CN110686778B true CN110686778B (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=69107825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910838874.7A Active CN110686778B (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110686778B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973853A (en) * | 1989-07-28 | 1990-11-27 | Gte Government Systems Corporation | Remote subsurface water temperature measuring apparatus with Brillouin scattering |
| CN103175629A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-06-26 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种快速测量海水温度的方法 |
| CN105044032A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-11-11 | 陕西师范大学 | 液体折射率与温度关系的实验装置与实验方法 |
| CN108051108A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种基于低脉冲能量高重频激光器的海水测温系统及方法 |
| CN108844613A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-20 | 天津大学 | 一种基于光学频率梳干涉的高精度海水声速测量方法 |
-
2019
- 2019-09-05 CN CN201910838874.7A patent/CN110686778B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973853A (en) * | 1989-07-28 | 1990-11-27 | Gte Government Systems Corporation | Remote subsurface water temperature measuring apparatus with Brillouin scattering |
| CN103175629A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-06-26 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种快速测量海水温度的方法 |
| CN105044032A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-11-11 | 陕西师范大学 | 液体折射率与温度关系的实验装置与实验方法 |
| CN108051108A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种基于低脉冲能量高重频激光器的海水测温系统及方法 |
| CN108844613A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-20 | 天津大学 | 一种基于光学频率梳干涉的高精度海水声速测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110686778A (zh) | 2020-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | A review of recent developed and applications of plastic fiber optic displacement sensors | |
| CN109974758B (zh) | 用于海水温盐深三参数同时测量的光纤传感器及制备方法 | |
| CN102175711B (zh) | 一种热膨胀系数的测量方法及装置 | |
| CN1333230C (zh) | 激光回馈纳米位移测量装置 | |
| CN101308091B (zh) | 测量光学非线性的4f相位相干成像方法 | |
| CN101825590A (zh) | 一种高精度测量金属线膨胀系数的装置与方法 | |
| CN106940220B (zh) | 一种简易低成本的激光波长实时测量装置 | |
| CN101799318A (zh) | 一种激光零差测振光学系统及其信号处理方法 | |
| CN106017333B (zh) | 基于相位调制的双激光单频干涉纳米位移测量装置及方法 | |
| CN107505477B (zh) | 一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器及系统 | |
| CN103557960A (zh) | 光纤法珀温度传感系统及方法 | |
| CN1601244B (zh) | 焦点检测单元和使用其的折射率测定装置与非接触温度计 | |
| CN103364371A (zh) | 同轴式光热干涉的大气气溶胶吸收系数差分测量新方法 | |
| CN102735646A (zh) | 透明介质折射率的测量装置及测量方法 | |
| CN201247199Y (zh) | 测量光学非线性的4f相位相干成像装置 | |
| CN102253073B (zh) | 多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置及方法 | |
| Le Menn et al. | Review of acoustical and optical techniques to measure absolute salinity of seawater | |
| CN208595984U (zh) | 一种高灵敏度光纤温度传感器 | |
| Li et al. | Fabry-Perot cavity enhanced prism for highly sensitive refractive index measurement of water | |
| CN110686778B (zh) | 基于光学频率梳的非接触式水温测量装置与方法 | |
| US6718281B2 (en) | Apparatus and method for volumetric dilatometry | |
| CN204043623U (zh) | 薄膜厚度测量装置 | |
| CN214541271U (zh) | 一种光纤法布里-珀罗传感教学实验装置 | |
| CN102564613B (zh) | 一种波长跟踪器 | |
| CN113494890B (zh) | 基于fpi干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |