[發(fā)明專(zhuān)利]一種便攜式折射率測(cè)量裝置和折射率測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810076814.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108333146B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊臻垚;曹俊杰;卞殷旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 紹興柯橋睿宇光電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/45
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 杭州君度專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 解明鎧;劉靜靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式折射率測(cè)量裝置和折射率測(cè)量方法，其中便攜式折射率測(cè)量裝置，包括沿光路依次布置的光源、樣品池以及圖像傳感器，在光源與樣品池之間還設(shè)有標(biāo)定板，該標(biāo)定板帶有標(biāo)定圖案；所述圖像傳感器用于在樣品池放置待測(cè)樣品前后，分別獲取標(biāo)定圖案的圖像數(shù)據(jù)，以計(jì)算待測(cè)樣品的折射率。本發(fā)明便攜式折射率測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于攜帶且成本相對(duì)較低，可測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控透明固體、液體和氣體的折射率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及折射率測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種便攜式折射率測(cè)量裝置和折射率測(cè)量方法。

背景技術(shù)

測(cè)量透明固體、液體及氣體的折射率是生產(chǎn)生活中要求廣泛的一項(xiàng)運(yùn)用技術(shù)，測(cè)量折射率有很多種方法，主要有利用折射定律測(cè)量折射率的方法、利用費(fèi)涅爾公式測(cè)量折射率的方法、干涉法測(cè)量折射率以及陰影法四種方法。其中在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中最常用的是利用折射定律測(cè)量折射率的方法，利用折射定律的方法包括精密測(cè)角儀法、棱鏡折射儀法、阿貝折射儀法和浸液法。這些方法都是基于折射定律：折射角的正弦與入射角的正弦之比等于入射光所在介質(zhì)的折射率與折射光所在介質(zhì)的折射率之比。

利用干涉法測(cè)量折射率從本質(zhì)上來(lái)看是一種絕對(duì)測(cè)量法。它是基于折射率與光程差的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量干涉條紋與被測(cè)試件的轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，通過(guò)一定的算法來(lái)獲得被測(cè)試件的折射率，是一種被認(rèn)為很有應(yīng)用前景的方法。干涉法測(cè)折射率法主要采用邁克爾遜干涉儀，在邁克爾遜干涉儀中，通常有兩個(gè)光路，參考光路和測(cè)試光路。

測(cè)量時(shí)，將平行平板待測(cè)件插入被測(cè)光路中，轉(zhuǎn)動(dòng)試件，同時(shí)記錄下移動(dòng)的條紋數(shù)和相應(yīng)的試件轉(zhuǎn)動(dòng)角度，再精確測(cè)出試件的厚度，則可得到折射率n。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、被測(cè)件插入系統(tǒng)比較方便，光線兩次通過(guò)被測(cè)件，有利于提高精度，缺點(diǎn)是分光棱鏡表面像易干擾有用的干涉條紋。

以上所有的測(cè)量折射率的方法的裝置都比較復(fù)雜，設(shè)備昂貴，且不利于小型化、便攜化測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于攜帶且成本相對(duì)較低的折射率測(cè)量裝置，可測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控透明固體、液體和氣體的折射率。

一種便攜式折射率測(cè)量裝置，包括沿光路依次布置的光源、樣品池以及圖像傳感器，在光源與樣品池之間還設(shè)有標(biāo)定板，該標(biāo)定板帶有標(biāo)定圖案；

所述圖像傳感器用于在樣品池放置待測(cè)樣品前后，分別獲取標(biāo)定圖案的圖像數(shù)據(jù)，以計(jì)算待測(cè)樣品的折射率。

所述光源為半導(dǎo)體激光二極管。可發(fā)射穩(wěn)定波長(zhǎng)的光束用以實(shí)施檢測(cè)。

所述標(biāo)定板中，標(biāo)定圖案對(duì)光完全反射，非標(biāo)定圖案的區(qū)域?yàn)橥该鲄^(qū)；標(biāo)定圖案的線條寬度2um-30um。

光源照射直至標(biāo)定板后，標(biāo)定圖案處的光被反射，光僅從透明區(qū)穿過(guò)經(jīng)由樣品池進(jìn)入圖像傳感器，因此可以獲得標(biāo)定圖案的圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明中關(guān)于樣品池的形式?jīng)]有嚴(yán)格要求，既可以是僅為一空間；也可以是安裝有透光的容器，用以盛放待測(cè)樣品。

作為優(yōu)選，還設(shè)有控制模塊，用于接收和處理來(lái)自所述圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算獲得待測(cè)樣品的折射率。

作為優(yōu)選，還設(shè)有圖像顯示模塊，用于接收和顯示來(lái)自所述控制模塊的待測(cè)樣品的折射率。

控制模塊可以采用具有相應(yīng)數(shù)據(jù)處理能力的計(jì)算機(jī)等形式，例如嵌入式控制模塊等。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的處理，所述控制模塊包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中配置有以下指令模塊供處理器調(diào)用運(yùn)行：

第一模塊，用于讀取在樣品池放置待測(cè)樣品前、后，圖像傳感器采集的標(biāo)定圖案的全息圖；

第二模塊，用于根據(jù)樣品池放置待測(cè)樣品前、后所對(duì)應(yīng)的全息圖分別計(jì)算標(biāo)定圖案與圖像傳感器之間的光程；

第三模塊，根據(jù)如下公式計(jì)算待測(cè)樣品的折射率n；