CN204556500U - 一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置 - Google Patents

Abstract

一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，包括激光光源，激光光源输出的细光束经反射镜反射后，以某一入射角度照射入样品池中，样品池的底部水平放置有玻璃板，玻璃板上表面镀有反射膜，样品池的侧面竖直固定有刻度尺，在激光的反射光路上设置有图像采集***，图像采集***的输出和图像处理***的输入连接，图像处理***的输出和计算机连接，图像采集***会记录待测液体和玻璃板的反射光线图样，图像处理***分析并确定各反射光线光斑之间的距离，刻度尺测量玻璃板上待测液体薄层的厚度，利用折射定律和几何公式计算待测液体的折射率，本实用新型结构简单、测量精度高，可实现在线测量。

Description

一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置

技术领域

本实用新型涉及折射率测定技术领域，具体涉及一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置。

背景技术

折射率是物质的重要光学参数之一，借助折射率能了解物质的光学性能、纯度、浓度以及色散等性质，同时，其他的一些参量(如热光系数)也与折射率密切相关。化工、医药、食品、石油等工业部门及高校教学及实验中，经常需要测定一些液体的折射率。因此，能够准确测量液体的折射率，具有十分重要的现实意义。

现有的折射率测定仪器，大多是针对透明固体折射率的测定，针对透明液体折射率测定的仪器较少，且仪器结构复杂、操作难度大，很难直接应用于物理教学和实验中。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，结构简单、操作方便、测量精度高，不受液体折射率大小限制，效果明显且能实现在线测量。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，包括激光光源1，激光光源1输出的细光束经反射镜2反射后，以某一入射角度照射入样品池3中，样品池3的底部水平放置有玻璃板4，玻璃板4上表面镀有反射膜，样品池3的侧面竖直固定有刻度尺5，在激光的反射光路上设置有图像采集***6，图像采集***6的输出和图像处理***7的输入连接，图像处理***7的输出和计算机连接。

所述的样品池3由透明玻璃制成。

所述的反射镜2能够旋转，以便调整激光光束的入射角度。

所述的图像采集***6和图像处理***7采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测不同位置处的反射、折射光线，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。

本实用新型的有益技术效果在于：结构简单、操作方便、测量精度高、不受液体折射率大小限制，可实现在线测量，且易于生产和推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是实际测量时的光路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，包括激光光源1，激光光源1输出的细光束经反射镜2反射后，以某一入射角度照射入样品池3中，样品池3的底部水平放置有玻璃板4，玻璃板4上表面镀有反射膜，样品池3的侧面竖直固定有刻度尺5，在激光的反射光路上设置有图像采集***6，图像采集***6的输出和图像处理***7的输入连接，图像处理***7的输出和计算机连接，图像采集***6会采集、记录待测液体和玻璃板4的反射光线图样，图像处理***7分析并确定各反射光线光斑之间的距离，刻度尺5测量玻璃板4上待测液体薄层的厚度，然后利用折射定律和几何公式计算待测液体的折射率。

所述的样品池3由透明玻璃制成。

所述的反射镜2能够旋转，以便调整激光光束的入射角度。

所述的图像采集***6和图像处理***7采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测不同位置处的反射、折射光线，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。

本实用新型的工作原理为：

打开激光光源1，旋转反射镜2调整激光光束的入射角度，使玻璃板4的反射光能照射到图像采集***6，当样品池3中未注入待测液体时(样品池3中只有空气)，如图2所示，激光光束以入射角i照射到玻璃板4上的D点，经玻璃板4反射后照射到图像采集***6上的N点。然后，轻轻地将待测液体注入样品池3内，在玻璃板4上形成一个液体薄层，此时图像采集***6上M₂和M₁点处将分别接收到入射光线，M₂点处的光线是液面直接反射，M₁点处的光线则是入射光经液体折射、玻璃板4反射和空气折射形成的。利用图像处理***7分析并确定N、M₂和M₁点的位置及它们之间的距离，用刻度尺5测量玻璃板4上待测液体薄层的厚度OO₁。

根据几何知识，可分别得到入射角i和折射角r： 其中，O₁和O分别对应于液面和玻璃板4上表面的高度。根据折射定律可得待测液体折射率的计算公式为：

$n=\frac{\sin \mathrm{\θ}}{\sin \mathrm{\α}}=\frac{\sin \left[{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{OD}}{\mathrm{ON}}\right)\right]}{\sin \left[{\tan }^{-1}(\frac{M_2{M}_1}{{\mathrm{NM}}_2}\·\frac{\mathrm{OD}}{\mathrm{ON}})\right]}$

将测量结果输入计算机程序，可自动得出待测液体的折射率，从而实现在线测量。

Claims (4)

1.一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，包括激光光源(1)，其特性在于：激光光源(1)输出的细光束经反射镜(2)反射后，以某一入射角度照射入样品池(3)中，样品池(3)的底部水平放置有玻璃板(4)，玻璃板(4)上表面镀有反射膜，样品池(3)的侧面竖直固定有刻度尺(5)，在激光的反射光路上设置有图像采集***(6)，图像采集***(6)的输出和图像处理***(7)的输入连接，图像处理***(7)的输出和计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，其特性在于：所述的样品池(3)由透明玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，其特性在于：所述的反射镜(2)能够旋转，以便调整激光光束的入射角度。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光照射的透明液体折射率测量装置，其特性在于：所述的图像采集***(6)和图像处理***(7)采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测不同位置处的反射、折射光线，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。