[发明专利]液体折射率的测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，尤其涉及一种利用激光移频回馈技术测量液体折射率的测量系统及测量方法。

背景技术

折射率是物质最重要的光学参数之一，借助折射率可以了解物质的光学性能、浓度、纯度、温度以及色散等性质。尤其对于液体物质而言，折射率的精确测量在液体浓度、纯度鉴定，食品、医疗、化工、石油等领域都具有重要的意义。

阿贝折光仪和V棱镜折光仪是目前最常用的液体折射率测量仪器，它们的原理分别是测量全反射时的临界角和光线出射后的偏折角来计算折射率的大小。这两种方法液体样品都需要和已知折射率的配合棱镜接触，并且测量范围有限（1.3~1.7），需要校准，价格昂贵。另外，现有技术中的液体折射率测量系统和测量方法不能溯源，精度难于进一步提高，测量范围受限或是加工和配制复杂。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种不依赖于配合元件，并具有溯源可能的液体折射率测量系统和测量方法。

一种液体折射率测量系统，包括：一激光模组，包括一第一激光器及一第二激光器间隔设置，输出两束同向且相互平行的激光；一分光镜，设置于从所述激光模组输出激光的光路上，且所述分光镜与所述激光模组间隔设置，将第一激光器输出的激光分为第一反射光及第一透射光，将第二激光器输出的激光分为第二反射光及第二透射光；一光电探测模组，设置于所述第一反射光及第二反射光的光路上，并将第一反射光及第二反射光转换为电信号；一信号处理系统，与所述光电探测模组相连，将光电探测模组输入的电信号进行处理；其中，进一步包括：一声光移频模组，设置于从分光镜出射的第一透射光及第二透射光的光路上，并对第一透射光及第二透射光进行移频；一样品池，用于承载待测液体并与所述声光移频模组间隔设置，所述样品池包括一底面与所述水平面形成一夹角，从声光移频模组出射的所述第一透射光及第二透射光沿垂直于待测液体液面的方向传输；以及一反射模组，设置于所述声光移频模组与样品池之间，所述反射模组设置于第二透射光的光路上。

一种应用如上所述的液体折射率测量系统测量液体折射率的测量方法，包括：将待测液体注入样品池中；调整第一激光器及第二激光器，使所述第一激光器及第二激光器出射激光的光轴垂直于所述待测液体的液面，第一激光器出射的激光经过待测液体表面反射沿原路返回，形成参考回馈光；调整反射模组，使得所述第二激光器输出的激光经过反射模组反射及待测液体折射后垂直于所述样品池的底面的方向入射，被样品池底面反射后沿原路返回，构成测量回馈光；以及，向样品池中再次注入待测液体，使待测液体的液面升高Δh。

一种液体折射率测量系统，包括：一激光模组，包括一第一激光器及一第二激光器间隔设置，输出两束同向且相互平行的激光；一分光镜，设置于从所述激光模组输出激光的光路上，且所述分光镜与所述激光模组间隔设置，将第一激光器输出的激光分为第一反射光及第一透射光，将第二激光器输出的激光分为第二反射光及第二透射光；一光电探测模组，设置于所述第一反射光及第二反射光的光路上，并将第一反射光及第二反射光转换为电信号；一信号处理系统，与所述光电探测模组相连，将光电探测模组输入的电信号进行处理；其中，进一步包括：一声光移频模组，设置于从分光镜出射的第一透射光及第二透射光的光路上，并对第一透射光及第二透射光进行移频；一样品池，用于承载待测液体并与所述声光移频模组间隔设置，所述样品池包括一底面与水平面平行，从声光移频模组出射的所述第一透射光及第二透射光沿垂直于待测液体液面的方向入射；以及一衰减片，设置于所述声光移频模组与样品池之间，所述衰减片设置于从声光移频模组出射的第二透射光的光路上，对从待测液体表面反射的激光进行衰减。

一种应用如上所述的液体折射率测量系统测量液体折射率的测量方法，包括：将待测液体注入样品池中；调整第一激光器及第二激光器，使所述第一激光器及第二激光器输出激光的光轴垂直于所述待测液体的液面；调整第一激光器及第二激光器与所述样品池之间的相对位置，使所述第一激光器输出的激光被待测液体液面反射后沿原路返回形成参考回馈光，所述第二激光器输出的激光入射到所述衰减片；调整衰减片，消减从待测液体的液面反射的激光，使得从反射镜反射的激光沿原路返回，形成测量回馈光；以及，向样品池中再次注入待测液体，使待测液体的液面升高Δh。

与现有技术相比较，本发明所述的液体折射率的测量系统及其测量方法，利用激光移频回馈的原理来测量折射率，采用外差测相的方法测量液面升高时的光程变化，进一步计算出液体折射率的大小。该方法测量精度高，测量范围广，操作方便，且测量结果不依赖于配合元件的折射率或厚度，具有溯源的潜力。