[发明专利]一种测量单泡声致发光中气泡形状的方法及装置

说明书

本发明提供一种测量单泡声致发光中气泡形状的方法及装置，首先向装满溶液介质且存在驻波场的目标容器注入气泡，然后利用激光光源照射气泡；再利用至少两个光电倍增管检测激光光源穿过气泡后的散射光强；其中，至少两个光电倍增管在检测散射光强时，对应检测位置与激光光源的出射光方向存在不同角度；最后根据每个光电倍增管检测到的散射光强，确定出气泡在目标容器内的形状。通过本发明不仅可以检测出气泡在目标容器内的形状，而且还能降低检测气泡形状时的测量成本，并且本发明中的测量设备操作简单，方便用户使用和调节。本发明在测量过程中，还可以实时测量出气泡半径变化曲线，从而使得测量结果更加精准。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种测量单泡声致发光中气泡形状的方法及装置。

背景技术

单泡声致发光是一种气泡在超声的作用下随着声周期不断地进行稳定地周期性膨胀塌缩的发光现象。单泡声致发光需要的外界驱动能量很低，一般在零点几瓦就可以使得微米级的气泡发出肉眼可见的光。目前，对单泡声致发光中气泡形状测量方法是利用高速摄像机结合长焦距显微镜直接对气泡的大小进行拍摄，再结合双路Mie散射装置实现对气泡形状的测量。

但是，目前这种方法有以下几点缺陷：(1)首先是由于高速摄像和长焦距显微镜的价格昂贵，导致测量成本很高；(2)由于测量设备光电倍增管(Photo Multiplier Tube，PMT)本身对光源敏感，单泡声致发光会对散射光强测量造成影响；(3)由于需要高速摄像和长焦距显微镜对气泡进行拍摄，所以需要另一个光源穿过气泡，导致拍摄气泡与Mie散射测量不能同时进行；(4)目前的测量方法操作太于复杂，拍摄气泡后还需要进行后续处理，非常麻烦。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测量单泡声致发光中气泡形状的方法及装置，用于解决现有技术中气泡形状测量时存在的缺陷问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测量单泡声致发光中气泡形状的方法，包括以下步骤：

向装满溶液介质且存在驻波场的目标容器注入气泡，并利用激光光源照射所述气泡；

利用至少两个光电倍增管检测所述激光光源穿过所述气泡后的散射光强；其中，所述至少两个光电倍增管在检测散射光强时，对应检测位置与所述激光光源的出射光方向存在不同角度；

根据每个光电倍增管检测到的散射光强，确定出所述气泡在所述目标容器内的形状。

可选地，根据每个光电倍增管检测到的散射光强，确定出所述气泡在所述目标容器内的形状的过程包括：

获取所述激光光源照射所述气泡时的入射光强，并根据所述入射光强和每个光电倍增管检测到的散射光强计算每个光电倍增管所对应的气泡半径；

判断所有光电倍增管所对应的气泡半径是否相同；

若相同，则判定所述气泡在所述目标容器内的形状为球形；若不相同，则判定所述气泡在所述目标容器内的形状为非球形。

可选地，获取所述激光光源照射所述气泡时的光强的过程包括：

将穿过镀膜平面玻璃的激光光源作为照射所述气泡的入射光源；其中，所述镀膜平面玻璃位于所述激光光源与所述目标容器之间，且所述镀膜平面玻璃与所述激光光源的出射光方向存在倾斜角度；

检测所述激光光源经过所述镀膜平面玻璃反射后再穿过预设衰减片后的光强，记为反射光强；

将所述反射光强转换为电压值，记为参考电压值；

根据所述参考电压值、所述镀膜平面玻璃的透射率、所述镀膜平面玻璃的反射率和所述预设衰减片的衰减系数计算出对应的电压值，并将计算出的电压值作为所述入射光源的入射光强。