[发明专利]一种液体折射率测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种液体折射率测量装置及测量方法，包括：用以生成光束的光源、用以折射光束的光学树脂棱镜和用以接收光束图像的图像传感器；所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束。由此，降低了待测液体中气泡对液体折射率测量的影响，同时，促进了装置小型化。

技术领域

本发明涉及一种测量技术领域，尤其涉及一种液体折射率测量装置及测量方法。

背景技术

现有技术中，折射率是液体的重要光学参数之一，借助折射率能了解液体的光学性能、纯度、浓度以及色散等性质，其他的一些参数(如温度)也与折射率密切相关。因此，液体折射率的测量在化工、医药、食品、石油等等领域中都有重要的意义。

全反射临界角成像法是一种常用的液体折射率的测量方法，是根据全反射原理，通过测量处于临界角光线的出射角，计算出待测量液体的折射率。如图1所示，一种典型的全反射临界角测量系统包括光源U1、棱镜U3、图像传感器U2，工作时，从光源U1发出的光束穿过棱镜U3到达被测液体X和棱镜U3的界面，在该界面分离成折射光和反射光，其中，反射光被图像传感器U2接收，生成如图1中右侧所示的明暗图像。在该明暗图像中，明的部分对应在被测溶液X和棱镜U3的界面发生全反射的光线，暗的部分对应未发生全反射的光线，明暗分界线则对应发生全反射的临界角。由于被测溶液的折射率变化会导致发生全反射临界角的变化，因此通过测量该明暗分界线的位置，就可以求出全反射临界角，从而求出被测液体的折射率。

但是，在待测量液体中含有气泡的时候，这种单次全反射测量方法无法避免气泡对测量的干扰，实现精确地测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液体折射率测量装置及测量方法，用以解决现有技术中液体折射率测量不准确的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种液体折射率测量装置，包括：

用以生成光束的光源、用以折射入射光束的光学树脂棱镜、用以接收出射光束图像的线阵图像传感器和用以计算待测量液体折射率的折射率计算模块；

所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入形成入射光束的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出形成出射光束的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束；

光源发出的光束进入光学树脂棱镜的入射面，形成入射光束；

所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分光线与待测量液体发生全反射以形成第一反射光束；

所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第二表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第二反射光束；

所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第三表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第三反射光束；

所述第三反射光束经所述射出面射出。

所述光源和光学树脂棱镜之间设置一准直透镜；

所述光源发出的光束经所述准直透镜后，进入所述光学树脂棱镜的入射面。

所述准直透镜由非球面镜和鲍威尔棱镜2个光学面组成。

所述第一表面与所述第三表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。

所述第二表面与所述入射面和所述射出面平行。

所述入射面、第一表面、第二表面、第三表面、射出面和所述光学树脂棱镜为一体成型。