[发明专利]一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学探测领域，特别是涉及气体荧光测试领域，也就是在荧光探测时如何确定多少体积的发光气体发出的光子能够进入测试系统的方法。

背景技术

在对气体荧光测试时，测试系统对容器中气体的发光区域直接测试荧光发光光强，测试系统由于入口光阑限制，只能接收到容器中一部分气体发出的荧光光强转变成电信号，而这部分被测试系统接收到光强的发光气体的体积却很难直接确定，通常通过几何光学的计算方法来确定。而利用几何光学计算气体体积时，边界附近的气体发出的光子被测试系统探头接收的立体角由于入口光阑的遮挡而小于轴线中心部位气体发出的光子被探头接受的立体角，使得计算变得复杂。另外气体发光会被测试系统入口管路内壁反射而被探头接收，使得误差变大。

发明内容

本发明是通过均匀发光面光源模拟均匀气体发光，来标定均匀气体发出的光能够进入测试系统的发光气体的体积。

本发明所采用的技术方案是：

一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法，所述容器具有二个相互平行的平板状侧壁（如图1），于其中一个平板状侧壁上设透明窗口，透明窗口为平板状结构；于容器带有透明窗口的平板状侧壁外部设有光探测器，光探测器的光信号接收面与透明窗口相对设置，于光信号接收面与透明窗口间设有入口光阑；容器中的光透过透明窗口经入口光阑后进入光信号接收面；

光信号接收面与入口光阑相互间隔、同轴、平行设置；入口光阑与透明窗口相贴接或相互间隔、同轴、平行设置；

1）于容器内放置均匀发光面光源，均匀发光面光源的出光口与透明窗口相互间隔、同轴、平行设置，均匀发光面光源出光口可沿垂直于透明窗口的方向移动；

均匀发光面光源出光口的移动位置从透明窗口至远离透明窗口的平板状侧壁的内表面；

入口光阑于面光源出光口所在平面上的投影处于面光源出光口上；且当面光源出光口移动至远离透明窗口的平板状侧壁的内表面位置时，面光源出光口四周边缘所发出的光为入口光阑所屏蔽，而面光源出光口中部所发出的光可通过入口光阑；

2）固定均匀发光面光源出光口于容器内的位置B处，使均匀发光面光源发光，其发出的光经面光源出光口、透明窗口、入口光阑后到达光探测器的光信号接收面，光信号接收面采集的光信号经光探测器转换成电信号A₁；

于均匀发光面光源的出光口处设置一出口光阑，出口光阑与入口光阑同轴、平行设置，出光口与出口光阑相贴接；出口光阑与入口光阑形状相同、且出口光阑的面积S小于或等于入口光阑的面积；使均匀发光面光源发光，其发出的光经面光源出光口、透明窗口、入口光阑后到达光探测器的光信号接收面，光信号接收面采集的光信号经光探测器转换成电信号A₂；

将A₁乘以S再除以A₂获得的数值定义为均匀发光面光源所处固定位置的等效均匀发光面积；

3）均匀发光面光源出光口沿垂直于透明窗口的方向移动；

按步骤2）的操作过程获得均匀发光面光源于透明窗口至远离透明窗口的平板状侧壁的内表面间任意位置的等效均匀发光面积；

4）对均匀发光面光源于透明窗口至远离透明窗口的平板状侧壁的内表面间所有位置（B₁、B₂、B₃、B₄、…B_n，其中n为≥2的整数）的等效均匀发光面积进行积分求和，获得等效均匀发光气体体积。

所述等效均匀发光体积即为：气体于容器中均匀发光时，光经由透明窗口、入口光阑后被光信号接收面所接收的等效均匀发光气体体积。

所述等效均匀发光体积即可认定为气体于容器中均匀发光时，被光探测器光信号接收面所接收的容器中有效的均匀发光气体体积。

可采用带通孔的平板或二端开口的筒体形成入口光阑或出口光阑。

所述光探测器又可称之为光电转换器或光探头。

所述所有位置的等效均匀发光面积进行积分求和是指对均匀发光面光源于透明窗口至远离透明窗口的平板状侧壁的内表面间取2个以上位置，并对取点位置进行连续积分求和。

本发明的优点是采用均匀面光源模拟均匀发光气体面元发光，在标定过程中消除测试系统内壁等部位对光信号反射所引入的误差，也消除在采用几何光学计算时测量器件尺寸引入的测量误差。本发明采用的标定均匀发光气体的方法简单可靠，引入的测量误差小，精度高。

附图说明