[发明专利]用液芯柱透镜的瞬时折射率空间分布测量液相扩散系数的方法

摘要

用液芯柱透镜的瞬时折射率空间分布测量液相扩散系数的方法，属于光学测量液相扩散系数的方法。本发明以液芯柱透镜作为液相扩散池和成像元件，在介质扩散时间内选择若干采样点，利用Microsoft Visual Basic程序控制CMOS芯片采集瞬时扩散图像，根据图像像宽与折射率的对应关系得出折射率ni与位置Zi的序偶集，再通过Fick第二定律直接计算出液相扩散系数。用纯水分别与乙二醇以及不同浓度的蔗糖溶液的扩散实验表明，该方法测量速度极快（小于1秒），测量数值准确（相对误差小于3%）。

主权项

用液芯柱透镜的瞬时折射率空间分布测量液相扩散系数的方法，包括：（1）测量两种溶液扩散开始前在界面两边的初始浓度C1和C2，根据式（1）计算扩散溶液浓度：，m与C0为常数          （1）；根据高斯误差反函数计算，构成空间分布的序偶关系的集；（2）对Zi与进行线性拟合，得到方程，计算扩散系数D：，其中，，b为实验过程中接触零点位置（Z）的选取上存在的误差；其特征是：（1）得到式（1）折射率的方法是：用单色平行光为柱透镜入射光，待柱透镜内注入的两种液体扩散后形成在观察屏上清晰成像的折射率为ni和像宽为的若干液体薄层，在时刻t采集一幅液体扩散图像，使各液体薄层经非对称柱透镜的成像光束的焦距di满足关系：（2）其中，h是在傍轴情况下的柱透镜通光孔径，d为观察屏与柱透镜管轴之间的距离；（2）记录式（1）中折射率为 ni的液体薄层到溶液分界面的距离 Zi；将式（1）计算得到的焦距di值代入柱透镜高斯成像公式得到折射率。