[发明专利]一种大量程范围的折射率测量装置及方法

权利要求书

1.一种折射率测量装置，可实现从气体、液体到玻璃材料的全域范围内折射率的测量，其特征在于，包括：

单色角点光源照明模块（1），其用于产生进行测量的两束光束；

参考光路模块（3），其用于生成参考光，即所述单色角点光源照明模块（1）产生的两束光束中的其中一束作为参考光入射到该参考光路模块（3）中，经全反射后出射带有原始光场信息的参考信息光；

探测模块（2），其与待测物接触形成介质面（S2），所述单色角点光源照明模块（1）产生的另一束光束作为探测光入射到该探测模块（2）并经该介质面（S2）反射后出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

反射光能量收集模块（4），其用于分别接收所述参考信息光和探测信息光，并各自将其转换为电信号；以及

图像处理模块（5），其对转换为电信号的两路图像进行比较，得到相对反射率分布，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

2.根据权利要求1所述的一种折射率测量装置，其特征在于，所述参考光路模块（3）优选为三角棱镜（P1），其底面斜边上镀有铝反射膜形成反射面（S1），所述参考光在该反射面（S1）上发生全反射。

3.根据权利要求1或2所述的一种折射率测量装置，其特征在于，所述探测模块优选为三角棱镜（P2），其底面斜边与待测物接触形成介质面（S2），所述探测光入射到该介质面（S2）被反射，待测物的折射率信息被调制到反射光中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而即可得到待测物的折射率。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述探测光斑图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限位置，从而获得待测物折射率。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，通过反射光斑傅里叶特征法提取折射率信息。

7.一种折射率测量方法，可实现从气体、液体到玻璃材料的全域范围内折射率的测量，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

产生进行测量的两束光束；

一束光束作为参考光入射到一棱镜中，经其镀有铝反射膜的底面进行全反射，出射具有原始光场信息的参考信息光；

另一束光束作为探测光入射到另一棱镜，经其与待测物接触的底面形成介质面上反射，出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

对出射的所述参考信息光和探测信息光进行收集并转换为电信号，并对两路电信号进行比较，得到相对反射率分布曲线，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

8.根据权利要求7所述的一种折射率测量方法，其特征在于，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而得到待测物的折射率。

9.根据权利要求7或8所述的一种折射率测量方法，其特征在于，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述光斑的图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限信息，从而获得待测物折射率。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的一种折射率测量方法，其特征在于，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，通过分析反射光傅里叶特征点的信息得到待测物质的折射率。