CN104280088B - 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法 - Google Patents

一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104280088B
CN104280088B CN201310291471.8A CN201310291471A CN104280088B CN 104280088 B CN104280088 B CN 104280088B CN 201310291471 A CN201310291471 A CN 201310291471A CN 104280088 B CN104280088 B CN 104280088B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
emitting
transparent window
window
area source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310291471.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104280088A (zh
Inventor
王景龙
许晓波
陈文武
刘宇时
刘振东
吕国盛
马月仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201310291471.8A priority Critical patent/CN104280088B/zh
Publication of CN104280088A publication Critical patent/CN104280088A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104280088B publication Critical patent/CN104280088B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明公开了一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法。在对气体荧光测试中，测试***直接对接发光气体区域进行测试，利用均匀面光源模拟均匀发光气体面元发光，利用测试***接收到的光强转化成电信号对比该均匀面光源中心区域固定面积面元发光转化的电信号，再与该均匀面光源中心区域固定面积乘积，计算出该面元位置被测试***转化成电信号的均匀发光气体的面积。对整个区域进行积分，获得被测试***转化成电信号的均匀发光气体的体积。利用本方法计算均匀发光气体的体积，避免了几何光学计算的繁琐，同时消除了设备内壁反光等***误差，使得测试精确度进一步得到提高。

Description

一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法
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***的方法。
背景技术
在对气体荧光测试时，测试***对容器中气体的发光区域直接测试荧光发光光强，测试***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***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***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***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***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、…Bn，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***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
图1容器中均匀面光源模拟气体发光标定发光气体体积；
图2面光源放置出口光阑后对光探测器发光。
图中：1为光探测器，2为入口光阑，3为透明窗口，4为相互平行的平板状侧壁，5为位置B处的均匀发光面光源，6为放置均匀面光源的发光气体容器，7为面光源出口光阑。
具体实施方式：
实施例1
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、…Bn，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。
如图1和2所示，本发明采用均匀面光源标定自发辐射的激发态发光氧气体积。容纳激发态氧气的容器（长方体）两侧内壁间距为100mm，设计测试***入口光阑为直径为Ф18mm圆孔，均匀面光源采用120mm×120mm方形均匀面光源，标定时均匀面光源的出口光阑设计为Ф16.3mm的圆孔，表1中为实验标定数据，B是指面光源距离带有透明窗口侧壁的距离；SV1是指在容器内的面光源发出的光信号被光探测器接收并转化为电信号的值；SV2是指在面光源上设置一个Ф16.3mm圆孔的出口光阑后发出的光被光探测器接受并转化为电信号的值；比值是SV1/SV2；As是标定后该位置的等效发光面积。经过模拟标定，计算得到能够被测试***接收的激发态氧气的体积为23803.97mm3。
表1:标定自发辐射的激发态发光氧气的体积数据
B（mm） SV1(V) SV2(V) 比值 As（mm2）
0 6.312 5.526 1.142237 238.2323
5 6.173 5.465 1.129552 235.5866
10 6.089 5.422 1.123017 234.2238
15 6.021 5.384 1.118314 233.2427
20 5.973 5.346 1.117284 233.028
25 5.930 5.308 1.117182 233.0067
30 5.893 5.277 1.116733 232.9131
35 5.861 5.240 1.118511 233.284
40 5.834 5.205 1.120845 233.7708
45 5.811 5.168 1.12442 234.5162
50 5.796 5.132 1.129384 235.5517
55 5.781 5.096 1.134419 236.6018
60 5.768 5.056 1.140823 237.9374
65 5.757 5.020 1.146813 239.1867
70 5.749 4.985 1.15326 240.5314
75 5.739 4.953 1.158692 241.6643
80 5.731 4.910 1.16721 243.4409
85 5.723 4.877 1.173467 244.746
90 5.717 4.845 1.179979 246.1042
95 5.711 4.810 1.187318 247.6348
100 5.709 4.774 1.195853 249.4148
本发明在对气体荧光测试中，测试***直接对接发光气体区域进行测试，利用均匀面光源模拟均匀发光气体面元发光，利用测试***接收到的光强转化成电信号对比该均匀面光源中心区域固定面积面元发光转化的电信号，再与该均匀面光源中心区域固定面积乘积，计算出该面元位置被测试***转化成电信号的均匀发光气体的面积。对整个区域进行积分求和，获得被测试***转化成电信号的均匀发光气体的体积。利用本方法计算均匀发光气体的体积，避免了几何光学计算的繁琐，同时消除了设备内壁反光等***误差，使得测试精确度进一步得到提高。

Claims (6)

1.一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法，其特征在于：所述容器具有二个相互平行的平板状侧壁，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B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。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述等效均匀发光气体体积即为：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。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述等效均匀发光气体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。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
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。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述光探测器又可称之为光电转换器或光探头。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
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。
CN201310291471.8A 2013-07-11 2013-07-11 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法 Expired - Fee Related CN104280088B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310291471.8A CN104280088B (zh) 2013-07-11 2013-07-11 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310291471.8A CN104280088B (zh) 2013-07-11 2013-07-11 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104280088A CN104280088A (zh) 2015-01-14
CN104280088B true CN104280088B (zh) 2017-07-07

Family

ID=52255205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310291471.8A Expired - Fee Related CN104280088B (zh) 2013-07-11 2013-07-11 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104280088B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225400A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Aisin Seiki Co Ltd 光学検出装置
CN101105455A (zh) * 2007-07-04 2008-01-16 四川大学 激光诱导荧光检测器
CN201852788U (zh) * 2010-11-11 2011-06-01 江阴弘扬传感探测技术有限公司 便携式荧光检测仪
CN102944540A (zh) * 2012-10-11 2013-02-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种深层散射介质中的三维成像***及方法
CN102944942A (zh) * 2012-11-26 2013-02-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光均匀面光源
CN103940793A (zh) * 2014-03-28 2014-07-23 北京理工大学 荧光检测***及检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225400A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Aisin Seiki Co Ltd 光学検出装置
CN101105455A (zh) * 2007-07-04 2008-01-16 四川大学 激光诱导荧光检测器
CN201852788U (zh) * 2010-11-11 2011-06-01 江阴弘扬传感探测技术有限公司 便携式荧光检测仪
CN102944540A (zh) * 2012-10-11 2013-02-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种深层散射介质中的三维成像***及方法
CN102944942A (zh) * 2012-11-26 2013-02-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光均匀面光源
CN103940793A (zh) * 2014-03-28 2014-07-23 北京理工大学 荧光检测***及检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
体光源模拟标定法测O2(1Δ)绝对浓度;多丽萍等;《强激光与粒子束》;20001130;第12卷;第25-30页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104280088A (zh) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103822893B (zh) 一种ndir气体传感器
CN109283447A (zh) 光电倍增管线性测量***及方法
CN109444082A (zh) 漫反射光谱测量装置及测量方法
CN104237128A (zh) 透光率测定的固定装置及测定方法
CN104280088B (zh) 一种标定容器中有效的均匀发光气体体积的方法
CN207407823U (zh) 一种大视场样本厚度测量装置
CN102478456B (zh) 一种用于测量滤光片透光率的工装夹具
CN103969032B (zh) 一种基于自由曲面透镜的led光通量测量***
CN202420677U (zh) 自动sce/sci切换的测色仪
CN203274911U (zh) 一种窄光束led灯光通量测量装置
KR101558737B1 (ko) 광학 공동 비축을 이용한 빔 정렬 장치 및 방법
CN216350391U (zh) 一种基于led投影模组的检测照明***
CN211825690U (zh) 一种量子点温度检测装置
KR20130077652A (ko) Ｌｅｄ 모듈 검사 장치
CN215115112U (zh) 激光照明用荧光陶瓷的光通量测试装置及***
CN111077122A (zh) 一种量子点温度检测装置
CN206709972U (zh) 一种太赫兹探测器的均匀性测试装置
CN202182768U (zh) 快速测色装置
Lin et al. Research on effects of baffle position in an integrating sphere on the luminous flux measurement
CN110823370A (zh) 基于光子计数法的紫外弱光探测器辐射灵敏度校准装置
CN202793742U (zh) 一种光学元件光谱测量装置
CN216349110U (zh) 一种均匀面光源
CN203838664U (zh) 一种触摸屏测试用电子手指
CN107831118A (zh) 一种光检测模块
CN208936965U (zh) 一种经镜面反射得到***行光源的影像测量设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170707

Termination date: 20210711

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee