[发明专利]高压下透明流体折射率测量装置

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，主要涉及高压下透明流体不同波长的折射率同时测量的方法和装置。

背景技术

折射率是光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率，是表征光透明物质光学性质的基本物理量之一，对液体来说不同成份，折射率不同，气体折射率与气压、温度、湿度以及气体成分有关。通过测定介质内折射率的空间分布和随时间的变化，进而定性分析乃至定量确定其他的各种相关物理量，有许多重要的实际应用，因此，测量不同压力下流体折射率对于研究高压下流体特性有重要意义。目前，不同的物质，折射率的测量方法有所不同，折射率测量常用的方法有：(1)使用分光计的最小偏向角法，该方法虽然测量精度高，但对待测样品的要求也高，除了需将样品加工成三棱镜外，还对所加工成的三棱镜顶角及其中两个平面的平面度有较高的精度要求，增加了测量成本；(2)阿贝折射计临界角法，该方法测量误差因素较多，而且要求样品的折射率不得大于1.7，因而对某些样品不能使用；(3)干涉方法，此法在测量过程中，由于待测样品和测量光路需反复调整，因而光路调整复杂，手工操作强度大，测量过程时间长，不利于实现测量过程的自动化。

国内的发明专利ZL86107252给出干涉方法对空气折射率测量装置，发明专利ZL90102943给出一种测量玻璃等透明物质折射率的自动V棱镜折射率仪，发明专利ZL93114899给出一种基于激光腔变位移的空气折射率测量方法，国外的发明专利US7130060B2给出微小干涉反射探测的折射率测量方法，US4733967和US4685803给出采用干涉法的气体折射率测量方法和装置，以上这些专利是基于常用的折射率测试方法的发展，由于其局限性，无法使用在高压下流体的折射率测量。

本发明提出对高压下透明流体（液体和气体）在宽谱范围（涉及远红外和紫外区域）的不同波长折射率的同时测量方法和装置，实现对样品折射率的准确、快速、自动化测量，同时可给出高压下透明流体的色散公式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高压下透明液体/气体折射率测量装置。

本发明中的高压下透明液体/气体折射率测量装置所采用的技术方案是：光源输出光束经过凹面镜变成平行光，平行光束依次经过反射镜和取样镜后垂直入射到窗口Ⅰ，再经过放置在密封机构的被测流体和窗口Ⅱ后垂直入射到光谱仪入口；窗口Ⅰ与窗口Ⅱ的表面平行设置，由取样镜反射的平行光束通过功率监视仪对输出的平行光束功率进行监视测量，盛装被测流体的密封机构通过热电耦测量温度，通过恒温箱保持实验中被测流体温度恒定，开关Ⅰ用于控制气体的注入，以增加密封机构内流体压强，开关Ⅱ用于控制真空泵工作，以减少密封机构内被测流体压强，被测流体的压强通过压力测量仪测量。

本发明的有益效果是，对透明流体（液体和气体）在宽谱范围（涉及远红外和紫外区域）的不同波长折射率的同时测量方法和装置，将应用于高压透明流体折射率的实时诊断，同时给出多种透明介质的色散公式；仪器结构简单，调节方便，测试精度高。

附图说明

图1是本发明的高压下透明流体折射率测量装置的结构示意图。

图中，1.反射镜    2.光源     3.凹面镜     4.取样镜     5.功率监视仪     6.热电耦     7.恒温箱     8.窗口Ⅰ     9.被测流体     10.密封机构     11.窗口Ⅱ     12.光谱仪     13.温度显示仪     14.气体     15.开关Ⅰ     16.气管道     17.压力测量仪     18.开关Ⅱ，19.真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，光源2输出光束经过凹面镜3变成平行光，光束经过反射镜1和取样镜4后垂直入射到窗口Ⅰ8，光束经过放置在密封机构10的被测流体9和窗口Ⅱ11后垂直入射到光谱仪12，窗口Ⅰ8与窗口Ⅱ11的表面平行，由取样镜4反射的光束通过功率监视仪5对输出的光束功率进行监视测量，盛装被测流体9的密封机构10通过热电耦6测量温度，通过恒温箱7保持实验中被测流体9温度恒定，打开开关Ⅰ15注入气体14增加密封机构10内流体压强，或打开开关Ⅱ18同时让真空泵19工作，减少密封机构10内被测流体9压强，被测流体9的压强通过压力测量仪17测量。

光源2为宽带光源，可选用如WBr（溴钨）灯，输出功率连续可调，输出功率稳定度小于0.01%。

取样镜4为Ⅰ定锲角的劈板，如锲角为10度；