[发明专利]一种采用同步测量液膜浓度、厚度和温度的装置来测量液膜的浓度、厚度和温度的方法

摘要

本发明提供一种同步测量液膜浓度、厚度和温度的装置，其特征在于，包括三个激光光源，发出波长不同的激光光束；波分复用器，与三个激光光源相连，将三束激光光束耦合成一束；第一准直器，与波分复用器相连，对激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在第一准直器正下方；第二准直器，设置在液膜载体正下方，用于收集穿过液膜载体的激光光束，并进行聚焦；分波器，与第二准直器相连，将激光光束分成波长不同的三束激光光束；三个光谱采集构件，分别与分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束激光光束的强度；以及计算机，分别与三个光谱采集构件相连，对三个光谱采集构件测得的激光光束的强度进行处理，计算出待测液膜的浓度、厚度和温度值。

主权项

一种采用同步测量液膜浓度、厚度和温度的装置来测量液膜的浓度、厚度和温度的方法，该装置包括：三个激光光源，用于发出波长不同的激光光束；波分复用器，与三个所述激光光源相连，将三个所述激光光源发出的三束所述激光光束耦合成一束；第一准直器，与所述波分复用器相连，对所述波分复用器耦合的激光光束进行聚焦；液膜载体，设置在所述第一准直器正下方，用于承载待测液膜，使所述第一准直器聚焦后发出的激光光束穿过所述待测液膜；第二准直器，设置在所述液膜载体正下方，用于收集穿过所述液膜载体的激光光束，并对该激光光束进行聚焦；分波器，与所述第二准直器相连，将所述第二准直器聚焦后发出的激光光束分成波长不同的三束激光光束；三个光谱采集构件，分别与所述分波器相连，接收并测量该分波器分出的每束所述激光光束的强度；以及计算机，分别与三个所述光谱采集构件相连，对三个所述光谱采集构件测得的所述激光光束的强度进行处理，计算出所述待测液膜的浓度、厚度和温度值，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，采用吸收光谱测量装置测量若干不同浓度、不同温度的溶液液膜的吸收光谱，得到所述不同浓度、不同温度的溶液液膜对不同波数的光的吸收系数；步骤二，比较所述不同浓度、不同温度的溶液液膜对不同波数的光的吸收系数，选择三个波数ν1、ν2和ν3，使所述不同浓度、不同温度的溶液液膜对波数为ν1和ν2的光的吸收系数对浓度的变化率为零，使所述不同浓度、不同温度的溶液液膜对波数为ν3的光的吸收系数对温度的变化率为零；步骤三，分别在两个所述波数ν1和ν2下，对所述不同浓度、不同温度的溶液液膜所对应的吸收系数与所述溶液液膜的温度作拟合，得到如下方程式：Ki＝f(T)，式中i＝1,2，Ki是浓度为c、温度为T的溶液液膜对波数为νi的光的吸收系数，在所述波数ν3下，对所述不同浓度、不同温度的溶液液膜所对应的吸收系数与所述溶液液膜的浓度作拟合，得到如下方程式：K3＝f(c)，式中K3是浓度为c、温度为T的溶液液膜所对应的吸收系数；步骤四，设置不带有液膜的所述液膜载体，调节三个所述激光光源，使三个所述激光光源分别输出波数为ν1、ν2和ν3的激光光束，采用三个所述光谱采集构件分别测量穿过所述不带有液膜的液膜载体后所述波数为ν1、ν2和ν3的激光光束的强度，作为背景光强I0i(i＝1,2,3)；步骤五，在所述液膜载体上负载待测液膜，采用三个所述光谱采集构件分别测量穿过负载所述待测液膜的液膜载体后所述波数为ν1、ν2和ν3的激光光束的强度，作为透射光强Iti(i＝1,2,3)；步骤六，采用所述计算机收集所述背景光强I0i(i＝1,2,3)和所述透射光强Iti(i＝1,2,3)，并进行数据处理，根据比尔‑朗伯定律，将透射率表示为：式中τi是透射率，d是所述待测液膜的厚度，计算所述待测液膜对所述波数为ν1、ν2和ν3的激光光束的透射率的对数lnτi，(i＝1,2,3)，则：lnτ1＝‑K1d＝‑f(T)d (1)，lnτ2＝‑K2d＝‑f(T)d (2)，lnτ3＝‑K3d＝‑f(c)d (3)，由公式(1)和公式(2)组成方程组可求解出所述待测液膜的温度T和厚度d，再将求解出的所述厚度d带入公式(3)中，即可求得所述待测液膜的浓度c。