一种基于光悬浮微粒的动力粘度的测量方法及装置
专利汇可以提供一种基于光悬浮微粒的动力粘度的测量方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于光悬浮微粒的动 力 粘度 的测量方法及装置。测量方法利用捕获光束将待测样品中的微粒稳定捕获，然后对捕获势阱中的微粒施加一束调制光束，所述的调制光束的光功率受到激励 信号 的调节，微粒受到调制光束的作用力后，发生响应运动；通过探测捕获光束的散射光的光功率变化得到微粒实时的运动曲线，通过运动曲线的参数拟合得到谐振 频率 和黏滞阻尼，从而得到待测样品的动力粘度。测量装置包括样品模 块 、捕获光阱模块、激励调 制模 块和 运动检测 模块。本发明采用光学非 接触 式的方法测量样品的动力粘度，测量 精度 高，响应速度快，能够实时动态地检测样品在不同 温度 、气压等条件下动力粘度的变化。，下面是一种基于光悬浮微粒的动力粘度的测量方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种基于光悬浮微粒的动力粘度的测量方法，其特征在于，首先利用捕获光束将待测样品中的微粒稳定捕获，然后对捕获势阱中的微粒施加一束调制光束，所述的调制光束的光功率受到激励信号的调节，微粒受到调制光束的作用力后，发生响应运动；通过探测捕获光束的散射光的光功率变化得到微粒实时的运动曲线，通过运动曲线的参数拟合得到谐振频率ω0和黏滞阻尼β，从而得到待测样品的动力粘度η。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，用于实时动态地检测样品在不同温度、气压条件下动力粘度的变化。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，
在未施加调制光束时，捕获光束形成的捕获势阱是谐振系统，被捕获的微粒做简谐振动，其运动方程为：
谐振频率为ω0，黏滞阻尼为β＝γ/m，摩擦系数为γ＝6πRη，微粒布朗运动随机作用力为Λξ(t)，其中R为微粒的半径，m为微粒的质量，η为待测样品在温度T下的动力粘度，随机过程ξ(t)的时间平均<ξ(t)>＝0。
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述的激励信号采用方波信号，微粒对调制光束的作用力发生阶跃响应，对时间平均后微粒运动的解析式为：
其中 为阻尼率；通过运动曲线的参数拟合得到谐振频
率ω0和黏滞阻尼β。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述的微粒的半径和质量已知或者获得微粒的半径和质量，根据拟合得到的谐振频率ω0和黏滞阻尼β得到待测样品的动力粘度η。
6.一种实现根据权利要求1所述方法的测量装置，其特征在于，包括样品模块、捕获光阱模块、激励调制模块和运动检测模块；
所述的样品模块包含微粒和待测样品：微粒是光学均匀介质微球，微粒的半径和质量已知，尺寸为nm到um量级；微粒悬浮在待测样品中，储存在封闭腔(24)内；待测样品是液体或者气体；
所述的捕获光阱模块，包含第一激光器(1)、第一准直透镜(2)、第二准直透镜(3)、第一分束镜(4)、第二分束镜(7)、第一反射镜(5)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第一汇聚透镜(6)和第二汇聚透镜(10)；
所述的第一激光器(1)出射捕获激光，经过第一准直透镜(2)和第二准直透镜(3)的准直后，被第一分束镜(4)分成两路光束A和B；光束A依次经过第一反射镜(5)、第一汇聚透镜(6)，光束B依次经过第二分束镜(7)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)和第二汇聚透镜(10)，两路光束对向汇聚在同一个焦点，形成双光束捕获光阱；
所述的激励调制模块，包括第二激光器(11)、第三准直透镜(12)、第四准直透镜(13)、声光调制器(14)、第四反射镜(15)、第三汇聚透镜(16)、信号发生器(17)和射频驱动器(18)；所述的第二激光器(11)出射调制光束，依次经过第三准直透镜(12)、第四准直透镜(13)、声光调制器(14)、第四反射镜(15)和第三汇聚透镜(16)，照射在被稳定捕获的微粒上；所述的信号发生器(17)发出调制信号，经过射频驱动器(18)驱动声光调制器(14)，对经过声光调制器(14)的调制光束的光功率进行调制；调制信号为已知信号特征的电信号；
所述的待测样品是光学均匀介质，捕获光束和调制光束都能均匀通过；
所述的运动检测模块，包括分光镜(19)，第五反射镜(20)、第四汇聚透镜(21)、第五汇聚透镜(22)和平衡探测器(23)；
微粒对捕获光束A的散射光，依次经过第二汇聚透镜(10)、第三反射镜(9)、第二反射镜(8)、第二分束镜(7)和分光镜(19)；分光镜(19)将散射光分成两束，分别经过第四汇聚透镜(21)、第五反射镜(20)和第五汇聚透镜(22)，入射到平衡探测器(23)的两个探头；
所述的分光镜(19)对散射光的分光方向与散射光的光功率变化方向一致，可检测微粒在调制光束光轴方向上的运动信息。
一种基于光悬浮微粒的动力粘度的测量方法及装置
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