牛頓及非牛頓流體間臨界狀態(tài)下布里淵散射的研究方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光子探測技術(shù)，特別涉及一種探測處于牛頓及非牛頓流體間臨界 狀態(tài)下布里淵散射的研究方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非彈性散射中的布里淵散射作為非線性光學(xué)中的一個(gè)重要研究方向，已經(jīng)得到了 廣泛和深入的研究，其中水體、氣體以及光纖中的布里淵散射都有較為深入的研究。通常所 講的流體中布里淵散射的研究，指的是水中和大氣中。對(duì)流體力學(xué)而言，流體又分為牛頓流 體和非牛頓流體，水和大氣屬于牛頓流體。因此，找到一種能夠探測處于牛頓及非牛頓流體 間臨界狀態(tài)下布里淵散射的方法，對(duì)于深入研究牛頓及非牛頓流體間布里淵散射的特性具 有十分重要的意義。通過分析水及植物油品混合體中布里淵散射信號(hào)的特性，可對(duì)流體中 布里淵散射的研究做進(jìn)一步完善。
[0003] 水是典型的牛頓流體，而植物油是典型的非牛頓流體。水中布里淵散射各參量的 特性與植物油中布里淵散射各參量的特性具有明顯的差異，具體表現(xiàn)在：水中布里淵散射 的頻移隨溫度的升高而增加，布里淵散射線寬隨溫度的升高而減小；植物油中布里淵散射 的頻移隨溫度的升高而減小，布里淵散射線寬隨溫度的升高而增大。由此可知，不同類流體 其布里淵散射各參量的特性也是不同的，因此對(duì)牛頓及非牛頓流體臨界狀態(tài)下布里淵散射 的研究，揭示這兩種流體布里淵散射特性差異的意義重大，基于這種思想提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種新的探測方法，其可對(duì)牛頓及非牛頓流體間臨界狀態(tài)下 進(jìn)行布里淵散射的探測，揭示牛頓及非牛頓流體間布里淵散射特性差異。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的。牛頓及非牛頓流體間臨界狀態(tài)下布里淵 散射的研究方法，計(jì)算機(jī)分別連接激光器、信號(hào)采集器ICCD和數(shù)控升降臺(tái)，長焦鏡頭與信 號(hào)采集器ICCD對(duì)接，激光器前方依次設(shè)置有半波片、偏振片、四分之一波片、第一凸透鏡及 水浴加熱器，激光器輸出的激光光軸與半波片、四分之一波片及第一凸透鏡共軸，偏振片與 激光光軸呈45°角，激光依次透過半波片、偏振片、四分之一波片及第一凸透鏡，再射入數(shù) 控升降臺(tái)上的水浴加熱器中；偏振片的另一側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有反射三棱鏡，反射三棱鏡的一側(cè) 依次設(shè)置有第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標(biāo)準(zhǔn)具、長焦鏡頭及信號(hào)采集器ICXD，經(jīng)反 射三棱鏡反射的信號(hào)光光軸與第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標(biāo)準(zhǔn)具、長焦鏡頭及信號(hào) 采集器ICXD共軸，信號(hào)光依次透過第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標(biāo)準(zhǔn)具及長焦鏡頭， 最后由信號(hào)采集器ICCD采集布里淵散射信號(hào)并由計(jì)算機(jī)處理； 所述水浴加熱器呈圓筒狀，由外至內(nèi)依次設(shè)置有外殼、隔熱材料、加熱板、第一玻璃槽、 純凈水、第二玻璃槽和混合待測液體；外殼、隔熱材料、加熱板、第一玻璃槽及第二玻璃槽 均為圓柱體，外殼緊密包裹隔熱材料，加熱板由隔熱材料包裹，第一玻璃槽與加熱板緊密貼 合，第一玻璃槽與第二玻璃槽之間充滿純凈水，第二玻璃槽內(nèi)裝有混合待測液體； 其步驟如下： 1) 取等量的純凈水及純凈植物油，將其置于振蕩器中，使純凈水和純凈植物油充分混 合，形成混合液體，將這種混合液體加入密封的水浴加熱器內(nèi)，水浴加熱器置于陰涼通風(fēng)處 數(shù)日并控制混合分層液體的溫度，在第二玻璃槽內(nèi)形成混合分層液體，且油體位于水體的 上方； 2) 打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)激光器、信號(hào)采集器ICCD及數(shù)控升降臺(tái)； 3) 開啟激光器并使激光依次透過半波片、偏振片、四分之一波片和第一凸透鏡后射入 第二玻璃槽中； 4) 由計(jì)算機(jī)控制數(shù)控升降臺(tái)，使激光依次打在混合分層液體中的水體的下部和中部、 水體與油體的分界層以及油體的下部和中部；在檢測不同深度時(shí)通過水浴加熱器加熱混合 分層液體，計(jì)算機(jī)通過信號(hào)采集器ICCD分別采集不同深度下的不同溫度的布里淵散射信 號(hào)； 5) 計(jì)算機(jī)將上述采集于不同溫度下的不同混合分層的布里淵散射信號(hào)作分析處理，并 獲得不同混合分層及臨界狀態(tài)下布里淵散射各特性的差異，繪制出各個(gè)溫度下不同層次的 布里淵散射信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0006] 所述水浴加熱器控制混合分層液體的溫度范圍為25°C?60°C，且每隔一攝氏度 米集一個(gè)信號(hào)。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該探測方法既可探測牛頓流體及非牛頓流體間兩流體不同漸 越程度的布里淵散射，又可對(duì)牛頓及非牛頓流體臨界狀態(tài)的布里淵散射的探測。該方法反 應(yīng)迅速，時(shí)效性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明裝置示意圖（實(shí)線箭頭入射激光傳播方向，虛線箭頭信號(hào)光傳播方 向)。
[0009] 圖2為本發(fā)明中的水浴加熱器局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖3為圖2中A-A向截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖4為第二玻璃槽內(nèi)探測混合分層液體中的水體下部的激光光路圖。
[0012] 圖5為第二玻璃槽內(nèi)探測混合分層液體中的水體中部的激光光路圖。
[0013] 圖6為第二玻璃槽內(nèi)探測混合分層液體中的水體與油體分界層（臨界狀態(tài))激光光 路圖。
[0014] 圖7為第二玻璃槽內(nèi)探測混合分層液體中的油體下部的激光光路圖。
[0015] 圖8為第二玻璃槽內(nèi)探測混合分層液體中的油體中部的激光光路圖。
[0016] 圖9為本發(fā)明的布里淵散射二維環(huán)狀譜(黑色區(qū)域）和對(duì)應(yīng)黑色區(qū)域AB⑶點(diǎn)的一 維布里淵譜（白色區(qū)域)。
[0017] 圖中：1.計(jì)算機(jī)，2.激光器，3.半波片，4.偏振片，5.四分之一波片，6.第一凸透 鏡，7.水浴加熱器，701.外殼，702.隔熱材料，703?加熱板，704.第一玻璃槽，705.純凈 水，706.第二玻璃槽，707.混合待測液體，8.數(shù)控升降臺(tái)，9.反射三棱鏡，10.第二凸透鏡， 11.狹縫，12.第三凸透鏡，13.F-P標(biāo)準(zhǔn)具，14.長焦鏡頭，15.信號(hào)采集器ICXD。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 現(xiàn)根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1，牛頓及非牛頓流體間臨 界狀態(tài)下布里淵散射的研究方法，計(jì)算機(jī)1分別連接激光器2、信號(hào)采集器ICCD15和數(shù)控 升降臺(tái)8,長焦鏡頭14與信號(hào)采集器ICCD15對(duì)接，激光器2前方依次設(shè)置有半波片3、偏振 片4、四分之一波片5、第一凸透鏡6及水浴加熱器7,激光器2輸出的激光光軸與半波片3、 四分之一波片5及第一凸透鏡6共軸，偏振片4與激光光軸呈45°角，激光依次透過半波 片3、偏振片4、四分之一波片5及第一凸透鏡6,最后射入數(shù)控升降臺(tái)8上的水浴加熱器7 中；偏振片4的另一側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有反射三棱鏡9,反射三棱鏡9的一側(cè)依次設(shè)置有第二凸透 鏡10、狹縫11、第三凸透鏡12、F-P標(biāo)準(zhǔn)具13、長焦鏡頭14及信號(hào)采集器ICXD15,經(jīng)反射三 棱鏡反射9的信號(hào)光光軸與第二凸透鏡10、狹縫11、第三凸透鏡12、F-P標(biāo)準(zhǔn)具13、長焦鏡 頭14及信號(hào)采集器ICXD15共軸，信號(hào)光依次透過第二凸透鏡10、狹縫11、第三凸透鏡12、 F-P標(biāo)準(zhǔn)具13及長焦鏡頭14,最后由信號(hào)采集器ICCD15采集布里淵散射信號(hào)并由計(jì)算機(jī) 1處理； 所述水浴加熱器呈圓筒狀，由外至內(nèi)依次設(shè)置有外殼701、隔熱材料702、加熱板703、 第一玻璃槽704、純凈水705、第二玻璃槽706和混合待測液體707 ;外殼701、隔熱材料702、 加熱板703、第一玻璃槽704及第二玻璃槽706均為圓柱體，外殼701緊密包裹隔熱材料 702,加熱板703由隔熱材料702包裹，第一玻璃槽704與加熱板703緊密貼合，第一玻璃槽 704與第二玻璃槽706之間充滿純凈水705,第二玻璃槽706內(nèi)裝有混合待測液體707 ; 探測步驟如下： 1) 取純凈水及純凈植物油按1:1的比例混合，將其置于振蕩器中，使這兩種液體充分 混合，形成混合液體，將這種混合液體加入密封的水浴加熱器7內(nèi)，水浴加熱器7置于陰涼 通風(fēng)處數(shù)日，水浴加熱器7控制混合分層液體的溫度變化范圍在25°C至60°C之間，且每隔 一攝氏度米集一個(gè)信號(hào)；并在第二玻璃槽706內(nèi)形成混合分層液體，由于密度的不同，兩種 液體開始