[發(fā)明專利]一種基于全反射原理測(cè)量土壤折射率的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710239160.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107064062B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃繼盛;項(xiàng)恩新;李偉;王科;羅俊元;李雪梅;蘇禮婭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院;云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局;中光華研電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41;G01N21/03
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于全反射原理測(cè)量土壤折射率的方法及裝置，該方法包括：將待測(cè)土壤樣品放置在透明陶瓷的表面，并在待測(cè)土壤樣品與透明陶瓷的分界面上填充一層浸液；無(wú)線電磁波發(fā)射器發(fā)射電磁波光束，電磁波光束沿分界面入射，且電磁波光束在透明陶瓷內(nèi)發(fā)生全反射，全反射后的電磁波光束在透明陶瓷的出射面發(fā)生折射；移動(dòng)CCD傳感器，分別記錄CCD傳感器感應(yīng)到出射電磁波光束的位置坐標(biāo)；將位置坐標(biāo)代入公式計(jì)算得到待測(cè)土壤樣品的折射率。本申請(qǐng)?zhí)峁┑臏y(cè)量方法改進(jìn)了傳統(tǒng)的阿貝折光法，把傳統(tǒng)的玻璃棱鏡替換成透明陶瓷材料，提高了測(cè)量折射率的范圍；利用無(wú)線電磁波發(fā)射器和CCD傳感器等光學(xué)儀器，極大地提高了測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及折射率測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于全反射原理測(cè)量土壤折射率的方法及裝置。

背景技術(shù)

人類對(duì)于材料的應(yīng)用取決于人類對(duì)其的認(rèn)知水平，可以說(shuō)，科技水平的進(jìn)步是隨著人類對(duì)材料性質(zhì)的不斷深入了解而獲得的。折射率是材料的重要光學(xué)參數(shù)之一，借助折射率能了解材料的光學(xué)性能、純度、濃度以及色散等性質(zhì)。土壤是人類賴以生存的主要條件之一，其包含了土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、微生物、水分和空氣等，同時(shí)在不同的外界環(huán)境下，土壤成分的不同導(dǎo)致土壤折射率差異較大，因此有必要對(duì)特定的土壤樣品進(jìn)行折射率測(cè)量。

折射率作為材料的一個(gè)重要參數(shù)，現(xiàn)已有多種測(cè)量方法，包括：最小偏向角法、插針?lè)ā⒐飧缮娣ê桶⒇愓凵鋬x法等。而目前這些方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：最小偏向角法測(cè)量精度很高，但被測(cè)樣品需是特定的三棱狀；插針?lè)ㄊ謩?dòng)測(cè)量角度，測(cè)量精度較低，且要求被測(cè)樣品較厚；光干涉法僅限于薄透明體，且在測(cè)量過(guò)程中，需要對(duì)被測(cè)樣品和測(cè)量光路反復(fù)調(diào)整，操作復(fù)雜，且對(duì)儀器的精密要求非常高；阿貝折射儀法計(jì)算公式相對(duì)復(fù)雜，引起誤差的因素較多，且要求被測(cè)樣品的折射率不得大于1.7，對(duì)某些樣品不能使用。

若使用上述測(cè)量方法測(cè)量土壤折射率，操作復(fù)雜，卻測(cè)量出的折射率精度較低，因此，找到一種簡(jiǎn)單、快速、精準(zhǔn)地測(cè)量土壤折射率的方法一直都是折射率測(cè)量領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于全反射原理測(cè)量土壤折射率的方法及裝置，以解決現(xiàn)有測(cè)量方法測(cè)量范圍有限，測(cè)量精度較低的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于全反射原理測(cè)量土壤折射率的方法，所述方法包括：

將待測(cè)土壤樣品放置在透明陶瓷的表面，并在所述待測(cè)土壤樣品與透明陶瓷的分界面上填充一層浸液；

無(wú)線電磁波發(fā)射器發(fā)射電磁波光束，所述電磁波光束沿所述分界面入射，且所述電磁波光束在透明陶瓷內(nèi)發(fā)生全反射，全反射后的電磁波光束在透明陶瓷的出射面發(fā)生折射；

移動(dòng)CCD傳感器，分別記錄所述CCD傳感器感應(yīng)到出射電磁波光束的位置坐標(biāo)(x₁,L₁)和(x₂,L₂)；

將位置坐標(biāo)(x₁,L₁)和(x₂,L₂)代入公式計(jì)算得到所述待測(cè)土壤樣品的折射率n，其中n₀為透明陶瓷的折射率。

可選的，所述移動(dòng)CCD傳感器，分別記錄所述CCD傳感器感應(yīng)到出射電磁波光束的位置坐標(biāo)(x₁,L₁)和(x₂,L₂)，具體包括：

將所述CCD傳感器與透明陶瓷出射面的水平距離x₁設(shè)置為0，記錄所述CCD傳感器感應(yīng)到出射電磁波光束的位置坐標(biāo)(0,L₁)；

水平移動(dòng)所述CCD傳感器，將所述CCD傳感器與透明陶瓷出射面的水平距離x₂設(shè)置為d，記錄所述CCD傳感器感應(yīng)到出射電磁波光束的位置坐標(biāo)(d,L₂)。