[发明专利]一种便携式折射率测量装置和折射率测量方法

说明书

本发明公开了一种便携式折射率测量装置和折射率测量方法，其中便携式折射率测量装置，包括沿光路依次布置的光源、样品池以及图像传感器，在光源与样品池之间还设有标定板，该标定板带有标定图案；所述图像传感器用于在样品池放置待测样品前后，分别获取标定图案的图像数据，以计算待测样品的折射率。本发明便携式折射率测量装置结构简单、便于携带且成本相对较低，可测量和实时监控透明固体、液体和气体的折射率。

技术领域

本发明涉及折射率测量仪器技术领域，具体是涉及一种便携式折射率测量装置和折射率测量方法。

背景技术

测量透明固体、液体及气体的折射率是生产生活中要求广泛的一项运用技术，测量折射率有很多种方法，主要有利用折射定律测量折射率的方法、利用费涅尔公式测量折射率的方法、干涉法测量折射率以及阴影法四种方法。其中在生产实验中最常用的是利用折射定律测量折射率的方法，利用折射定律的方法包括精密测角仪法、棱镜折射仪法、阿贝折射仪法和浸液法。这些方法都是基于折射定律：折射角的正弦与入射角的正弦之比等于入射光所在介质的折射率与折射光所在介质的折射率之比。

利用干涉法测量折射率从本质上来看是一种绝对测量法。它是基于折射率与光程差的关系，通过测量干涉条纹与被测试件的转角之间的关系，通过一定的算法来获得被测试件的折射率，是一种被认为很有应用前景的方法。干涉法测折射率法主要采用迈克尔逊干涉仪，在迈克尔逊干涉仪中，通常有两个光路，参考光路和测试光路。

测量时，将平行平板待测件插入被测光路中，转动试件，同时记录下移动的条纹数和相应的试件转动角度，再精确测出试件的厚度，则可得到折射率n。这种方法的优点是结构简单、被测件插入系统比较方便，光线两次通过被测件，有利于提高精度，缺点是分光棱镜表面像易干扰有用的干涉条纹。

以上所有的测量折射率的方法的装置都比较复杂，设备昂贵，且不利于小型化、便携化测量。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、便于携带且成本相对较低的折射率测量装置，可测量和实时监控透明固体、液体和气体的折射率。

一种便携式折射率测量装置，包括沿光路依次布置的光源、样品池以及图像传感器，在光源与样品池之间还设有标定板，该标定板带有标定图案；

所述图像传感器用于在样品池放置待测样品前后，分别获取标定图案的图像数据，以计算待测样品的折射率。

所述光源为半导体激光二极管。可发射稳定波长的光束用以实施检测。

所述标定板中，标定图案对光完全反射，非标定图案的区域为透明区；标定图案的线条宽度2um-30um。

光源照射直至标定板后，标定图案处的光被反射，光仅从透明区穿过经由样品池进入图像传感器，因此可以获得标定图案的图像数据。

本发明中关于样品池的形式没有严格要求，既可以是仅为一空间；也可以是安装有透光的容器，用以盛放待测样品。

作为优选，还设有控制模块，用于接收和处理来自所述图像传感器的图像数据，经计算获得待测样品的折射率。

作为优选，还设有图像显示模块，用于接收和显示来自所述控制模块的待测样品的折射率。

控制模块可以采用具有相应数据处理能力的计算机等形式，例如嵌入式控制模块等。

为了实现对图像数据的处理，所述控制模块包括处理器和存储器，存储器中配置有以下指令模块供处理器调用运行：

第一模块，用于读取在样品池放置待测样品前、后，图像传感器采集的标定图案的全息图；

第二模块，用于根据样品池放置待测样品前、后所对应的全息图分别计算标定图案与图像传感器之间的光程；

第三模块，根据如下公式计算待测样品的折射率n；