[实用新型]一种液柱彩虹测量系统

说明书

本实用新型公开了一种液柱彩虹测量系统，包括光源装置、偏振控制装置、液柱产生装置、光屏装置和CCD测量分析装置；光源装置用于产生实现霓虹现象以及激光彩虹现象的光源；偏振控制装置用于改变光源的线偏振光的偏振方向，然后进行偏振分束，降低功率，控制光线偏振方向，实现使入射光的偏振态由线偏振变为圆偏振，以及检验偏振态；液柱产生装置用于为利用彩虹原理对液柱的散射信息分析提供液柱；光屏装置用于当圆偏振的入射光照射在液柱上时，接收产生的霓虹现象以及激光彩虹现象；CCD测量分析装置用于测量并分析激光彩虹信号的特征。本实用新型对液柱姿态、方位可进行方便灵活可控的调节，系统结构简单，易于组装和调试，操作简单方便。

技术领域

本实用新型涉及彩虹测量技术领域，具体涉及一种液柱彩虹测量系统。

背景技术

彩虹测量技术主要以小粒子光散射理论为基础，在对小粒子光散射的研究中，需要将小粒子的模型建立在球形、椭球形或者柱形的基础上进行分析，这样的研究基础能够满足液柱的柱形条件，包括圆柱和椭圆柱，这也是彩虹测量技术能够应用在液柱不稳定性研究中的重要基础之一。

在测量方面，1985年Philip L.Marston就已经对椭球液滴的彩虹现象进行了研究，主要方法是拍摄椭球液滴的彩虹图样，对其进行基于几何光学的理论分析，发现了不同于球粒子的彩虹图样。椭球液滴的长轴最大可以达到1mm，椭偏比的范围为1.22-1.37。但不同大小椭球液滴的产生比较随机，椭偏比无法精确控制，其彩虹图样的出现也会有很快的变化，难以进行固定条件的重复性测量。1998年Charles L.Adler等人测量了近椭圆截面的玻璃纤维的一二阶彩虹，并在对其主轴旋转情况下进行了理论分析，得到了确定玻璃纤维直径的精确测量方法。

彩虹技术起源于对自然界中彩虹的观察，对它的研究可追溯到十四世纪或十七世纪。Theodori和Descartes利用几何光学原理，确定了一阶彩虹和二阶彩虹光线在水粒子中的几何路径，指出彩虹的几何光学角度大小与折射率有关，解释了彩虹的颜色与水粒子的折射率与入射波长有关。利用粒子的几何光学彩虹角位置，可以测量粒子的折射率。

彩虹测量技术的传统测量方法是根据彩虹角的位置和Airy峰的间距测量均匀球、柱粒子的折射率和直径，具有较高的精度。而快速发展的光散射理论以及计算程序可以提供对均匀和非均匀球形粒子和圆柱形粒子散射光强度角分布的精确计算，为这一测量技术的测量范围的改进和扩展提供了有力工具。彩虹强度分布的精细结构不仅可以用来高精度测量均匀粒子的折射率和直径，而且为测量、反演非均匀粒子折射率(或温度)分布提供了丰富的信息。在均匀粒子的折射率和尺寸的测量和非均匀粒子折射率分布和尺寸测量中，彩虹测量技术是最具潜力的技术之一。

现有的利用彩虹原理对液柱的散射信息分析中，产生的一阶和二阶甚至更高阶彩虹信号不够清晰，探测难，同时测量系统结构复杂，不便于组装和调试。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种液柱彩虹测量系统，能够探测到彩虹结构中的Airy结构，产生的一阶和二阶甚至更高阶彩虹信号清晰可见，易于探测，高质量彩虹信号的获得为利用彩虹原理对液柱的散射信息分析提供实验的保证。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种液柱彩虹测量系统，包括：

光源装置，用于产生实现霓虹现象以及激光彩虹现象的光源；

偏振控制装置，用于改变光源的线偏振光的偏振方向，然后进行偏振分束，降低功率，控制光线偏振方向，实现使入射光的偏振态由线偏振变为圆偏振，以及检验偏振态；

液柱产生装置，用于为利用彩虹原理对液柱的散射信息分析提供液柱；

光屏装置，用于当圆偏振的入射光照射在液柱上时，接收产生的霓虹现象以及激光彩虹现象；

CCD测量分析装置，用于测量并分析激光彩虹信号的特征。