[发明专利]一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于光声效应的耦合同步测量系统，其特征在于，包括激光器(1)，激光器(1)发出的激光依次经光圈(2)、聚光透镜(3)、针孔(4)、ND滤光器(5)、光纤准直器(6)、第一物镜(7)、光束取样镜(8)、平面镜(10)、第二物镜(11)、矫正透镜(12)、直角棱镜(13)和长菱形透镜(15)后照射在样本(16)上，样本(16)设置在充满水的水箱内，长菱形透镜(15)上方设置有超声探头(17)，超声探头(17)经放大器(18)与数据获取PC(19)点连接，数据获取PC(19)通过扫描控制PC(20)与激光器(1)连接，长菱形透镜(15)的底部设置有声透镜，声透镜浸没在充满水的水箱中能够进行声学耦合；

在第一物镜(7)和平面镜(10)之间设置有能够监测激光强度波动的光电二极管(9)，光电二极管(9)设置在光束取样镜(8)的下方，直角棱镜(13)和长菱形透镜(15)之间设置有硅油(14)用于声光同轴对准，长菱形透镜(15)贴近硅油(14)侧会透过光信号反射声信号，针孔(4)的位置偏离聚光透镜(3)的焦点设置，用于匹配针孔(4)和基模光束的直径实现有效的空间滤波，激光和声波位于样本(16)的同侧。

2.根据权利要求1所述的基于光声效应的耦合同步测量系统，其特征在于，长菱形透镜(15)的底部设置出声透镜。

3.根据权利要求1所述的基于光声效应的耦合同步测量系统，其特征在于，激光器(1)为二极管泵浦固态激光器。

4.一种基于光声效应的耦合同步测量方法，其特征在于，利用权利要求1所述的基于光声效应的耦合同步测量系统，具体测量步骤如下：

S1、激光器进行光声辐射，输出激光束由光圈重新整形，然后通过聚光透镜聚焦；

S2、聚焦后的激光束通过针孔实现空间滤波；

S3、滤波后的激光束由中性密度滤光片进行衰减，并发射到单模光纤耦合器；

S4、单模光纤的输出由显微镜物镜准直，由固定镜反射，并射入另一个相同物镜的后孔径实现近衍射限制的光学聚焦；

S5、在长菱形透镜的底部研磨出声透镜，将声透镜浸没在充满水的水箱中以进行声学耦合；

S6、激光束聚焦到样本中，所产生的光声信号由声透镜收集，然后由超声探头接收，来自超声探头的电信号被数据获取PC放大，数字化和分析，并使运动控制器与DAQ卡和激光器同步，实现温度和压力信号的耦合同步测量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4中，步骤S2中，针孔的直径为50μm。