原始數(shù)據(jù)，如圖4所示。
[0038]第三步，對待測信號進行方波調(diào)制，設(shè)置光學(xué)斬波器的頻率為65Hz，如式（1)所示； 并利用正交的兩路信號來解調(diào)待測信號，如式(3)和式(4);根據(jù)多通道交叉調(diào)制的原理，調(diào) 制信號與待測信號通過相敏感器相互作用，如式(5)和式(6);其輸出經(jīng)過低通濾波器之后， 大部分高頻信號被去除，如式(7)和式(8);兩路解調(diào)信號經(jīng)過矢量加法器，輸出信號lU t，如 式(9)。
[0039] Sig(t) =Vr · Sq( ω t) (1)
[0040] 式中，Sig(t)表示待測信號，Vr表示待測信號的幅值，Sq( cot)表示方波調(diào)制函數(shù)， ω表示角頻率。根據(jù)傅立葉級數(shù)，將公式(1)展開為如下表達式：
[0041 ]
(2)
[0042] Refi(t) =ViC〇s( ω t+θ) (3)
[0043] Ref2(t) =Visin( ω t+θ) (4)
[0044] 式中，RefKt)表示調(diào)制信號l;Ref2(t)表示調(diào)制信號2,它與調(diào)制信號1有90°相位 差;1表示調(diào)制信號的幅值，Θ表示調(diào)制信號的偏置相位角；
[0050] 式中，化^⑴表示待測信號與調(diào)制信號1進行調(diào)制的結(jié)果，％_(0表示待測信 號與調(diào)制信號2進行調(diào)制的結(jié)果，Τ表示積分時間，1]_表示待測信號的幅值。
[0051] 第四步，參考步驟三，可以準確獲取反射光信號Ir和入射光信號Ιιη，進行相關(guān)數(shù)據(jù) 擬合，便可得到薄壁封閉玻璃腔室光學(xué)參數(shù)(物理壁厚、折射率），如式(10)所示：
[0052]
[0053]式中，λ表不激光器的波長;η表不待測樣品的折射率;d表不待測樣品的物理厚度； α表不激光的入射角;β表不激光的出射角;Ro表不測量樣品表面的反射率;Iin表不入射激光 的光強；Ir表不反射激光的光強；It表不透射激光的光強。
[0054]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中 的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種等同變換，這 些等同變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0055]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
【主權(quán)項】
1. 一種薄壁封閉玻璃腔室光學(xué)參數(shù)的檢測系統(tǒng)，包括：用于產(chǎn)生輸入光的光源，用于信 號調(diào)制解調(diào)的鎖相放大器、光學(xué)斬波器和光電探測器，用于光路調(diào)節(jié)的元器件分光片、透 鏡、光闌，以及計算機； 光源產(chǎn)生激光進入主光路，經(jīng)兩個透鏡調(diào)節(jié)光斑尺寸，再經(jīng)光闌整形光斑、控制光強； 輸入光經(jīng)過分光片后形成參考光路和測量光路，測量光路的激光經(jīng)過腔室的表面，反射到 光電探測器中，其輸出信號經(jīng)鎖相放大器調(diào)制后，連接計算機;參考光路的激光直接由光電 探測器檢測，其輸出信號經(jīng)另一鎖相放大器調(diào)制后，連接計算機。2. -種薄壁封閉玻璃腔室光學(xué)參數(shù)的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 對實驗所用激光器進行標定； 2) 改變激光器的控制溫度調(diào)節(jié)激光的頻率，并通過相關(guān)實驗設(shè)備記錄原始數(shù)據(jù)，包括 測量信號的幅值和頻率、參考信號的幅值和頻率； 3) 對待測信號進行方波調(diào)制，設(shè)置光學(xué)斬波器的頻率，如式（1);并利用正交的兩路信 號來解調(diào)待測信號，如式(3)和式(4);根據(jù)多通道交叉調(diào)制的原理，調(diào)制信號與待測信號通 過相敏感器相互作用，如式(5)和式(6);其輸出經(jīng)過低通濾波器之后，大部分高頻信號被去 除，如式⑴和式(8);兩路解調(diào)信號經(jīng)過矢量加法器，輸出信號U? t，如式(9); Sig(t)=Vr · Sq( ω?) (1) 式中，Sig(t)表示待測信號，Vr表示待測信號的幅值，Sq( cot)表示方波調(diào)制函數(shù)，ω表 示角頻率； Refi(t) = Vicos( ω t+θ) (3) Ref2(t) =Visin( ω t+θ) (4) 式中，RefKt)表示調(diào)制信號l，Ref2(t)表示調(diào)制信號2,它與調(diào)制信號1有90°相位差，Vi 表示調(diào)制信號的幅值，Θ表示調(diào)制信號的偏置相位角； 1 !C4V ^ 1 ^-sin[(2// - \)ω?}· V. cos[w(/ -τ) + θ]? (5 ) J π- "^2n-l 1 ''(.4 V * i A,,, ,'v,'⑴=τ? Σ：^5?η[(2 計 i) _ _]哥 sin[? ·(卜 - T J0 π 2n -\ (6) 1 2 · V. V (r) = lim - I --·sin(w/) V. cos[oj(/ - r) ^ θ]? ^i~~-sin^ ( n) T \ π π 1 >4Κ 2 ?.? - 片 ν,ρ (r) = ^- * sin(iyr) · ?η[ω-(β-r) + Θ](Η ^1~~L·cc)sΘ (：8) ' r，.TJQ π π i 2. F * V 、 ? . ν，. V 、 ：2H U0Ht=M 1 rsin^r + (~ J J cos^r = 1 r (9) V π: .7t K- 式中，表示待測信號與調(diào)制信號i進行調(diào)制的結(jié)表示待測信號 與調(diào)制信號2進行調(diào)制的結(jié)果，Τ表示積分時間，1]_表示待測信號的幅值； 4) 參考步驟3,獲取反射光信號和入射光信號，進行相關(guān)數(shù)據(jù)擬合，得到薄壁封閉玻璃 腔室光學(xué)參數(shù)，即壁厚和折射率，具體如式(10)所示： Ιη Λ If , (1 -Rj- i二1--L=l------ ( 10) / / . _ η, , ,2π , 2nd " , . , , * ^ 1-2/?0 *cosf * ( - 2d tan β sin a)) + R{: λ cc)s./? 式中，Iin表不入射激光的光強，Ir表不反射激光的光強，It表不透射激光的光強，Ro表不 測量樣品表面的反射率，λ表示激光器的波長，η表示待測樣品的折射率，d表示待測樣品的 物理厚度，a表示激光的入射角，β表示激光的出射角。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄壁封閉玻璃腔室光學(xué)參數(shù)的檢測系統(tǒng)，包括光源、鎖相放大器、光學(xué)斬波器、光電探測器、分光片、透鏡、光闌和計算機；光源產(chǎn)生激光進入主光路，經(jīng)兩個透鏡調(diào)節(jié)光斑尺寸，再經(jīng)光闌整形光斑、控制光強；輸入光經(jīng)分光片形成參考光路和測量光路，測量光路的激光經(jīng)過腔室的表面，反射到光電探測器中，其輸出信號經(jīng)鎖相放大器調(diào)制，連接計算機；參考光路的激光直接由光電探測器檢測，其輸出信號經(jīng)另一鎖相放大器調(diào)制，連接計算機。本發(fā)明還提出一種與之相應(yīng)的檢測方法。本發(fā)明解決了薄壁封閉玻璃腔室光學(xué)參數(shù)(物理壁厚、折射率)無損檢測的問題，為超高靈敏慣性與磁場測量裝置后續(xù)的深入研究提供了基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01B11/06, G01N21/41
【公開號】CN105466887
【申請?zhí)枴緾N201510824142
【發(fā)明人】陳熙源, 鄒升, 張紅
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月24日