CN110646379A - 一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，属于光学测量仪器技术领域，解决了现有的固定角度的测量装置仅对几个特定散射角度的光信号进行测量，不能全面的反映出散射信号的强度大小和分布，无法准确还原航空煤油中的浊度信息的技术问题。本发明的装置包括底座、容器、保护盖、旋转迷宫密封盖、硅光探测器、以及准直激光光源，本发明提供的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，基于光的散射原理，利用硅光电池探测器，以准直激光光束为光源，对容器中的散射光信号在0°‑360°范围内实现连续测量，根据测量信号对容器中航空煤油的浊度进行计算。

Description

一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置
技术领域
本发明涉及光学测量仪器技术领域，尤其涉及一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置。
背景技术
航空煤油中固体杂质等含量不同，会造成浊度有一定的差异，在接受相同强度的准直激光照射时，不同角度下的散射光也会有明显的不同。目前普遍使用固定角度的测量装置，由光源发出的光在照射到杂质颗粒后，固定角度的测量装置仅对几个特定散射角度的光信号进行测量，不能全面的反映出散射信号的强度大小和分布，无法准确还原航空煤油中的浊度信息。
发明内容
本发明为了对航空煤油中的悬浮颗粒、杂质和不溶物等进行测量，获取航空煤油样品的浊度，提供一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置。通过连续角度测量散射信号，可以获得散射光强随角度变化的连续数据，从而对航空燃油的浊度进行准确计算。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，包括：
底座，其内部形成有放置容器的腔体；
容器，安置于底座中，用于盛装待测的航空煤油；
保护盖，扣合于底座顶端，用于遮挡和封闭容器；
旋转迷宫密封盖，旋转滑动于底座周向，其一端形成开孔，用于安装硅光探测器；
硅光探测器，其带有硅光电池，固定于旋转迷宫密封盖上，并能够随旋转迷宫密封盖绕容器整周旋转，从而实现待测的航空煤油全圆周范围内散射信号的测量；
以及准直激光光源，固定于底座上，其中心线在硅光探测器的旋转平面内。
进一步地，所述准直激光光源采用准直激光器。
进一步地，所述容器为透明的杯状圆柱形容器。
进一步地，所述准直激光光源的中心线与容器的中心线交于一点。
进一步地，所述底座与旋转迷宫密封盖之间有设有密封结构。
进一步地，所述密封结构为硅胶密封条。
进一步地，所述保护盖与底座的上沿通过螺纹连接。
与现有技术相比，本发明的技术效果：
本发明提供的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，基于光的散射原理，利用硅光电池探测器，以准直激光光束为光源，对容器中的散射光信号在0°-360°范围内实现连续测量，根据测量信号对容器中航空煤油的浊度进行计算。
综上，本发明具有两个显著的优点：一，硅光探测器所获取的散射光强信号在探测平面内是连续的，可以对固体颗粒杂质产生的后向散射进行测量，可以更全面的获取固体杂质颗粒的光强信息，提高测量的准确性；二，装置整个测量过程使用同一个探测器，测量时间短，因此在整个测量周期内探测器自身的误差可以忽略不计，且避免了多个探测器测量装置存在的探测器标定问题，减少了误差来源，提高了装置的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置的立体结构示意图。
图2为本发明的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置的剖视图。
图3为固定角度的测量装置测量原理示意图。
图4为本发明的测量装置测量的不同浓度信号值相应比较曲线。
图5为本发明的测量装置以-22.5°下的散射信号进行拟合的拟合曲线和方程。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，包括：
底座5，其内部形成有放置容器2的腔体；
容器2，安置于底座中，用于盛装待测的航空煤油；
保护盖1，扣合于底座5顶端，用于遮挡和封闭容器2；
旋转迷宫密封盖3，旋转滑动于底座5周向，其一端形成开孔，用于安装硅光探测器4；
硅光探测器4，其带有硅光电池，固定于旋转迷宫密封盖3上，并能够随旋转迷宫密封盖3绕容器2整周旋转，从而实现待测的航空煤油全圆周范围内散射信号的测量；
以及准直激光光源6，固定于底座5上，其中心线在硅光探测器4的旋转平面内。
具体的，工作时容器2中装满待测航空煤油，准直激光光源6发出准直光束照射容器2中的待测航空煤油，航空煤油中由于悬浮颗粒、杂质和不溶物等的存在受激光照射时会发生散射现象，沿容器2周向旋转移动硅光探测器4，可以对激光照射平面内0°-360°范围内的散射光信号进行测量，根据测量的信号值结合角度关系，就可以对航空煤油中的浊度值进行计算。
在测量过程中，要求被测量区域为封闭、避光的独立空间。带硅光电池的硅光探测器4固定于旋转迷宫密封盖3上，可以随旋转迷宫密封盖3绕容器2整周旋转，从而实现全圆周范围内散射信号的测量，同时，旋转迷宫密封盖3还起到密封和遮光的作用，阻止外界的光进入容器直接反射或者多次反射进入硅光探测器4，造成测量误差。准直激光中心线在探测器的旋转平面内，航空煤油浊度信息只通过该平面内的散射光信号进行计算。
作为优选的实施方式，所述准直激光光源6采用准直激光器。所述容器2为透明的杯状圆柱形容器。所述准直激光光源6的中心线与容器2的中心线交于一点。所述底座5与旋转迷宫密封盖3之间有设有密封结构。具体地，所述密封结构为硅胶密封条。所述保护盖1与底座5的上沿通过螺纹连接。本发明中，保护盖1和旋转迷宫密封盖3均有挡光和密封作用，旋转迷宫密封盖3还起到了带动硅光探测器4移动旋转完成光强信号检测的作用。底座5、旋转迷宫密封盖3和保护盖1将容器2整体遮挡，保证在连续旋转探测过程中不会有杂散光进入。
本发明的基本原理是光的散射原理，航空煤油中固体杂质等含量不同，会造成浊度有一定的差异，在接受相同强度的准直激光照射时，不同角度下的散射光也会有明显的不同。使用固定角度下的散射光不能全面的反映出散射信号的强度大小和分布，固定角度的测量装置如图3所示，由光源发出的光在照射到杂质颗粒后，固定角度的测量装置仅对几个特定散射角度的光信号进行测量。
使用本发明中的连续角度测量装置，可以更全面的对散射信号强度大小和分布进行测量，通过连续角度测量散射信号，可以获得散射光强随角度变化的连续数据，从而对航空燃油的浊度进行准确计算，更准确还原航空煤油中的浊度信息。
连续测量与固定角度测量方法相对，其意义在于通过不同浊度煤油的测量，可以找到最佳的测量角度，为了用于反演，实际使用的角度不止一个，只有通过连续角度下的测量，才能确定实际使用的最佳角度的位置和数量。且可以验证散射光信号沿光源照射方向的对称性。
本发明装置使用时应将航空煤油装入容器2，底座5在整个测量过程中保持固定，盖好保护盖1和旋转迷宫密封盖3，确保无外接杂散光和杂质异物影响测量。打开准直激光器6，使准直的激光光束照射穿过装有航空煤油的容器2，这时可以从一个固定位置开始转动旋转迷宫密封盖3，硅光探测器4会随旋转迷宫密封盖3连续转动，转动过程中对硅光探测器4的信号值和角度值进行记录，完成测量平面内0°-360°范围散射光强信号的测量，通过所测量的数据和对应角度值对航空煤油的浊度进行计算。
具体地，本发明测量了7中不同浓度的溶液，可以看出不同浓度的溶液在不同的散射角度的光信号值不同，在相同角度下光信号与浓度正相关。如图4所示，在-22.5°、5°和+22.5°为局部峰值点，另外0°和90°位置为参考点，因此，在这五处角度设置测量点可以进行浊度测量。本发明以-22.5°下的散射信号进行拟合，可以计算出不同散射信号代表的浊度值，拟合采用三次多项式，可以看出拟合度较好，曲线和方程如图5所示。其中横坐标为探测器电流值，纵坐标为浓度值。拟合曲线的R2＝0.9982，非常接近于1，说明结果可靠性高。
由此可见，本发明可以对容器中的航空煤油进行测量平面内0-360°连续角度散射光强信号的测量，获取在该平面内连续的散射光强信号大小和分布，从而计算航空煤油中的浊度信息。使用该装置匹配适当波长的其他光源，也可以对其他液体的浊度信息进行标定和测量，具有广泛的适应性。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，包括：
底座(5)，其内部形成有放置容器(2)的腔体；
容器(2)，安置于底座中，用于盛装待测的航空煤油；
保护盖(1)，扣合于底座(5)顶端，用于遮挡和封闭容器(2)；
旋转迷宫密封盖(3)，旋转滑动于底座(5)周向，其一端形成开孔，用于安装硅光探测器(4)；
硅光探测器(4)，其带有硅光电池，固定于旋转迷宫密封盖3上，并能够随旋转迷宫密封盖(3)绕容器(2)整周旋转，从而实现待测的航空煤油全圆周范围内散射信号的测量；
以及准直激光光源(6)，固定于底座(5)上，其中心线在硅光探测器(4)的旋转平面内。
2.根据权利要求1所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述准直激光光源(6)采用准直激光器。
3.根据权利要求1所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述容器(2)为透明的杯状圆柱形容器。
4.根据权利要求1所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述准直激光光源(6)的中心线与容器(2)的中心线交于一点。
5.根据权利要求1所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述底座(5)与旋转迷宫密封盖(3)之间有设有密封结构。
6.根据权利要求5所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述密封结构为硅胶密封条。
7.根据权利要求1所述的用于对航空煤油浊度进行连续角度散射信号测量的装置，其特征在于，所述保护盖(1)与底座(5)的上沿通过螺纹连接。
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