[发明专利]一种高压气体折射率精密测量方法在审
申请号: | 202010514558.7 | 申请日: | 2020-06-08 |
公开(公告)号: | CN111610165A | 公开(公告)日: | 2020-09-01 |
发明(设计)人: | 李成军;李治国;刘蕾;李国军;王朝棋;兰洋顺 | 申请(专利权)人: | 中国工程物理研究院流体物理研究所 |
主分类号: | G01N21/45 | 分类号: | G01N21/45 |
代理公司: | 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 | 代理人: | 刘妮 |
地址: | 621900 四川省绵*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 高压 气体 折射率 精密 测量方法 | ||
本发明公开了一种高压气体折射率精密测量方法,采用光学频域干涉测距系统精密测量固定长度的高压气体腔在充气前后的光程变化,并同时检测高压气体的温度和压力。如果高压气体腔在充气前后的绝对长度L0保持不变,那么通过测量同样长度的高压气体的光程L,就可以根据光程相等原理:n·L0=L,计算得到高压气体的折射率,即n=L/L0。可适用于所有透明材料(固体、液体及气体)常压及高压下折射率的精密测量。
技术领域
本发明属于光学技术领域,涉及气体折射率的测量,具体为一种高压气体折射率精密测量方法。
背景技术
透明材料的折射率是表征材料光学性质的基本参数之一,它与材料的介电响应函数其定义为光在真空中的速度与光在材料中的速度之比。折射率通常与材料成分、密度、温度以及探测波长等条件密切相关,而精密测量材料在各种确定条件下的折射率,在工业和科学研究方面具有非常重要的意义。比如在透明材料状态方程实验研究中,通过多普勒激光干涉测速系统得到的界面粒子速度通常为表观速度,这需要精确测量样品在初始状态下的折射率数据进行修正,从而得到真实粒子速度。
目前针对透明材料折射率的测量方法主要有:(1)分光计法;(2)全反射临界角法;(3)单波长光学干涉法;(4)光强比对法等。其中:分光计法和全反射临界角法都是通过测量光的偏折角度来确定材料的折射率。除了复杂的空间光路调节系统,在探测端对角度空间分辨具有较高的要求。此外由于全反射法需要确定临界角,使得该方法无法应用于所有的透明材料。光学干涉法虽然精度较高,但大多应用于常压透明材料的折射率测量,目前很少用于高压流体的折射率测量。光强对比法是通过测量入射前后光强的变化来确定高压流体的折射率,该方法最大的问题是光强收集效率问题。
国内发明专利ZL86107252给出了干涉法测量空气折射率的测量装置,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给出采用干涉法测量气体折射率的测量装置,以上这些专利是基于常用折射率测试方法的发展,无法应用于高压气体折射率的精密测量。CN20252049U给出了一种通过测量透射前后光强比对获取高压流体折射率的方法,该专利最大的技术难点是严格平行光路的实现和有效透射光收集效率的解析提取。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种用于高压下透明气体折射率精密测量的方法,可适用于所有透明材料(固体、液体及气体)常压及高压下折射率的精密测量。
为了实现上述技术目的,本发明具体通过以下技术方案实现:
一种高压气体折射率精密测量方法,测量固定长度的高压气体腔在充气前后的光程变化,设定充气前高压气体腔的绝对长度为L0,充气后高压气体腔的绝对长度为L,则折射率n=L/L0。
优选的,所述的高压气体折射率精密测量方法,包括以下步骤:
1)构建折射率测量靶室,通过间隔板W2和W3将测量靶室分割为三部分;
2)对测量靶室抽真空使其处于真空状态;
3)充气前测量间隔板W2和W3的距离记为L0,充气后测量间隔板W2和W3的距离记为L;
4)气体折射率n=L/L0。
进一步的,所述的间隔板W2和W3上设置有通孔,用于保持测量靶室中各部分腔室的压力平衡。
进一步的,所述的间隔板W2和W3上设置有探针,用光学频域干涉测距系统测量样品腔的长度。
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