太原理工大学电气与动力工程学院,山西 太原 030024
表面光散射法流体界面性质传感要求既快速又准确,故需采用较小的散射角度来获取更强的散射光信号以提升测量速度,同时又需修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应以确保测量准确性。理论上,在假定入射激光为高斯光束的条件下,发展了频域内修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应的方法,并开发了利用参考数据获得表面光散射实验系统的仪器加宽常数算法与多波数条件下表面波的频谱修正和拟合算法。实验上,利用低黏度的制冷剂R1336mzz(Z)和高黏度的十四酸乙酯分别检验了理论的准确性。所提方法可将表面光散射法测量流体黏度和界面张力的单点测量时间从原来的10~20 min缩短至2~5 min,并保持相同的测量精度。
测量 仪器加宽效应 频谱分析 表面光散射 R1336mzz(Z) 十四酸乙酯 光学学报
2023, 43(10): 1012001
1 太原理工大学电气与动力工程学院,山西 太原 030024
2 循环流化床高效清洁与利用山西省重点实验室,山西 太原 030024
基于动态光散射原理,搭建了一套可测量热扩散系数的动态光散射系统,该实验系统包括散射光路、耐压实验本体、温度控制以及数据采集系统。同时,将光纤引入到动态光散射系统中作为探头,将实验系统缩小至类似系统的1/3。利用参考流体正己烷对实验系统进行了检验,将实验获得的热扩散系数拟合为多项式方程,拟合最大偏差为0.19%,平均绝对偏差为0.11%,与文献值最大偏差为3%。经过不确定度分析可知,所研制的动态光散射实验系统测量液体热扩散系数的不确定度为2%(k=2)。
散射 动态光散射 热扩散系数 正己烷 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0129002
太原理工大学电气与动力工程学院,循环流化床高效清洁燃烧与利用山西省重点实验室,山西 太原 030024
为解决表面光散射法在临界振荡区测量偏差较大的问题,探索该方法应用于全黏度牛顿流体黏度测量的途径。修正表面光散射小角度仪器加宽效应,考虑气液界面表面波在近临界振荡区体相耗散效应,建立可以精确刻画牛顿流体全黏度范围的表面波频域色散方程,利用离散快速傅里叶变换将获得的时域相关数据转化为频域数据,并开发了多元频域拟合算法,以确保在任意黏度范围可以精确获得其黏度和表面张力值,并能给出统计学意义的不确定度。本研究提供了一种绝对的、全黏度范围牛顿流体黏度测量的表面光散射理论、方法和系统。
测量 表面光散射 频域分析 黏度 色散方程 R1336mzz 十四酸乙酯 光学学报
2022, 42(22): 2212001