[发明专利]液体折射率CCD实时测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于利用光学手段，即利用红外光，可见光或紫外光来测试或分析材料技术领域，具体涉及到利用干涉量度法，利用纹影方法测试液体的折射率。

背景技术

液体折射率不仅是材料的一个重要光学参数，而且也是工农业生产和科学研究中一项重要的计量参数。目前，液体折射率的测量可分为几何光学法和波动光学法两大类。两类相比，各有特点。几何光学法仪器构成简单、操作方便、测量条件要求低，测量精度能满足要求，目前几何光学法测量折射率的应用更广泛。

光学测量仪器数字化是光学测量仪器发展的重要方向，阿贝折射仪作为几何光学法测量液体折射率的常用仪器，尽管目前已有“数字阿贝折射仪”，但结构复杂、操作繁复、成本很高、维修难度大，因此难以推广使用。

中国发明专利ZL200610069289.8《低透明度液体折射率测量装置和方法》公开了一种用CCD照相机与计算机结合，采集处理与液体折射率相关的光学图像，获得液体折射率的装置和方法。但装置系统结构复杂、调试难度大、测量环境条件要求高，特别是液体折射率的测量必须首先用标准样品建立相应的标准曲线，然后根据测量出的未知折射率的液体的偏折角θ′，与标准曲线对比，读取未知液体的折射率。显然其存在是测量过程复杂，人为测量误差大的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述液体折射率测量装置的不足，提供一种结构简单、操作方便、抗干扰能力强、待测液体用量少、测量精度较高的液体折射率CCD实时测量装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用液体折射率CCD实时测量装置测量液体折射率的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在暗盒内的下端设置有发光器件，暗盒内发光器件上方暗盒上设置具有孔径为0.5～2mm通光孔a的光阑，通光孔a的中心线与发光器件所射出光束的中心线在同一条直线上，光阑的上表面设置有平板透射玻璃，平板透射玻璃上表面设置有下表面为光学面、上表面为毛化面的平板图像显示玻璃，暗盒的左侧加工有窗口，窗口上设置有遮光盖，暗盒内的上端设置有通过电缆与计算机相连的CCD摄像头。

本发明的平板图像显示玻璃和平板透射玻璃的折射率n为1.5146～1.7496。

本发明的平板图像显示玻璃与平板透射玻璃的折射率相同。

本发明的平板图像显示玻璃的大小与平板透射玻璃的大小相同，平板透射玻璃的厚度h至少为平板图像显示玻璃厚度的2.5倍。

本发明的发光器件为半导体激光器(7)或发光强度为10～100mcd的发光二极管。

本发明的CCD摄像头的像素为1000×1400。

采用上述的液体折射率CCD实时测量装置测量液体折射率的方法如下：

1、打开暗盒左侧的遮光盖，取出平板图像显示玻璃和平板透射玻璃，在平板透射玻璃的上表面用滴定管滴一滴待测液体，将平板图像显示玻璃的毛化面向上、光学面向下压在待测液体上，待测液体在平板透射玻璃与平板图像显示玻璃之间形成液膜，将平板图像显示玻璃和平板透射玻璃装入暗盒内，关闭遮光盖。

2、接通发光器件的电源，通发光器件发出的可见光穿过光阑的通光孔，垂直入射透过平板透射玻璃，经过待测液体液膜进入平板图像显示玻璃，在平板图像显示玻璃的毛化面上形成以入射光点为圆心的圆形暗斑。

3、待测液体圆形暗斑的半径r长度的测量按1mm对应于CCD摄像头10个像素进行标定，CCD摄像头将接收到的圆形暗斑图像转换成数字信号通过电缆输出到计算机，计算机按下式：

nx=rnr2+4h2---(1)]]>

计算待测液体的折射率，式中n_x为待测液体的折射率、r为圆形暗斑的半径、n为平板图像显示玻璃的折射率、h为平板图像显示玻璃的厚度，并按照下式：