[發(fā)明專利]一種大量程范圍的折射率測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310375467.X
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103454247A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊克成;葉駿偉;夏珉;李微;郭文軍;劉昊;阮叢喆
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/43
• 分類號: G01N21/43
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種折射率測量裝置，可實現(xiàn)從氣體、液體到玻璃材料的全域范圍內(nèi)折射率的測量，其特征在于，包括：

單色角點光源照明模塊（1），其用于產(chǎn)生進行測量的兩束光束；

參考光路模塊（3），其用于生成參考光，即所述單色角點光源照明模塊（1）產(chǎn)生的兩束光束中的其中一束作為參考光入射到該參考光路模塊（3）中，經(jīng)全反射后出射帶有原始光場信息的參考信息光；

探測模塊（2），其與待測物接觸形成介質(zhì)面（S2），所述單色角點光源照明模塊（1）產(chǎn)生的另一束光束作為探測光入射到該探測模塊（2）并經(jīng)該介質(zhì)面（S2）反射后出射耦合有所述待測物質(zhì)折射率信息的探測信息光；

反射光能量收集模塊（4），其用于分別接收所述參考信息光和探測信息光，并各自將其轉(zhuǎn)換為電信號；以及

圖像處理模塊（5），其對轉(zhuǎn)換為電信號的兩路圖像進行比較，得到相對反射率分布，經(jīng)處理即可提取出待測物質(zhì)的折射率信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折射率測量裝置，其特征在于，所述參考光路模塊（3）優(yōu)選為三角棱鏡（P1），其底面斜邊上鍍有鋁反射膜形成反射面（S1），所述參考光在該反射面（S1）上發(fā)生全反射。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種折射率測量裝置，其特征在于，所述探測模塊優(yōu)選為三角棱鏡（P2），其底面斜邊與待測物接觸形成介質(zhì)面（S2），所述探測光入射到該介質(zhì)面（S2）被反射，待測物的折射率信息被調(diào)制到反射光中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種折射率測量裝置，其特征在于，根據(jù)所述反射率分布曲線可獲得相對反射光能量分布，根據(jù)該相對反射光能量分布可得到其與待測物折射率關(guān)系，從而即可得到待測物的折射率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種折射率測量裝置，其特征在于，在待測物折射率小于閾值折射率值時，所述探測光斑圖像中存在一條明暗界限，通過微分法即可提取出該界限位置，從而獲得待測物折射率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的一種折射率測量裝置，其特征在于，在待測物折射率大于或者等于閾值折射率時，通過反射光斑傅里葉特征法提取折射率信息。

7.一種折射率測量方法，可實現(xiàn)從氣體、液體到玻璃材料的全域范圍內(nèi)折射率的測量，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：

產(chǎn)生進行測量的兩束光束；

一束光束作為參考光入射到一棱鏡中，經(jīng)其鍍有鋁反射膜的底面進行全反射，出射具有原始光場信息的參考信息光；

另一束光束作為探測光入射到另一棱鏡，經(jīng)其與待測物接觸的底面形成介質(zhì)面上反射，出射耦合有所述待測物質(zhì)折射率信息的探測信息光；

對出射的所述參考信息光和探測信息光進行收集并轉(zhuǎn)換為電信號，并對兩路電信號進行比較，得到相對反射率分布曲線，經(jīng)處理即可提取出待測物質(zhì)的折射率信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種折射率測量方法，其特征在于，根據(jù)所述反射率分布曲線可獲得相對反射光能量分布，根據(jù)該相對反射光能量分布可得到其與待測物折射率關(guān)系，從而得到待測物的折射率。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種折射率測量方法，其特征在于，在待測物折射率小于閾值折射率值時，所述光斑的圖像中存在一條明暗界限，通過微分法即可提取出該界限信息，從而獲得待測物折射率。

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項所述的一種折射率測量方法，其特征在于，在待測物折射率大于或者等于閾值折射率時，通過分析反射光傅里葉特征點的信息得到待測物質(zhì)的折射率。