CN103454247A - 一种大量程范围的折射率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折射率测量装置，包括：单色角点光源照明模块，用于产生进行测量的两束光束；参考光路模块，其中一束作为参考光入射到该参考光路模块中，经全反射后出射带有原始光场信息的参考信息光；探测模块，其与待测物接触形成介质面，另一束光束作为探测光入射到探测模块并经介质面反射后出射耦合有待测物质折射率信息的探测信息光；反射光能量收集模块，分别接收参考信息光和探测信息光，并转换为电信号；以及图像处理模块，其对两路图像进行比较，得到相对反射率分布，可提取出待测物质的折射率信息。本发明还公开了一种折射率测量方法。本发明的装置和方法具有测量范围大、可普遍适用于气体、液体以及玻璃材料等物质的折射率测量。

Description

一种大量程范围的折射率测量装置及方法

技术领域

本发明属于光学折射率测量技术领域，具体涉及一种光学折射率测量仪和测量方法，适用于折射率值在1.0-3.0范围的气体，液体以及玻璃材料的折射率的测量。

技术背景

折射率是表征物质性质的基本物理量，常用于光学、化学、新材料合成、物质鉴别等工程领域和科学研究等领域，其与物质的密度、浓度、温度以及应力等物理量有关。折射率的测量相对于其它的物理量的测量更易于实现，测量折射率成为人们获取其它与物质组成疏密程度相关参数的重要间接方法。

物质折射率和物体内分子数有很大的关系，通过对物质折射率的分析可以更好的了解物质的组成信息，也可以对物质的物理和化学性质做出定性的分析。

介质的折射率通常由实验测定，有多种测量方法。目前，物质折射率的测量方法主要分为波动光学、SPR技术、光纤传感技术、临界角法。对气体介质，常用精密度更高的干涉法（迈克尔逊干涉仪）。对液体介质，常用临界角法（阿贝折射仪）；对固体介质，常用最小偏向角法或自准直法；气体折射率采用波动光学中迈克尔逊干涉仪进行测量，该方法优点是精度高，但该方法测量范围较小不能兼顾液体和玻璃等材料，可实现性差、对设备使用环境要求较高不适合工业场合应用。液体折射率一般可采用SPR技术、光纤传感技术以及临界角法进行精确的测量。但是液体的腐蚀性限制了SPR技术和光纤传感技术的应用，临界角法可通过合理选择玻璃材料实现一些腐蚀性液体的折射率测量。临界角法的优点在于测量范围宽、精度高、易于在线的工业检测。阿贝折光计作为可以测量液体和玻璃的仪器是应用最广泛的，它设备体积小且精度高、抗外界干扰强，量程为1.3000–1.7000，这造成其无法测量一些气态物质和一些折射率高于1.7的液体以及折射率较大的玻璃或者晶体材料。

CN102012359公开了一种发散型临界角发测量液体参数的方法。该方法是通过微分法处理反射光斑明暗界限，从而实现液体折射率信息的测量。该方法的测量范围由入射角和棱镜的折射率决定。当液体折射率大于1.5时，该装置的反射光斑中不存在明暗界限，从而导致该装置失效。现有的临界角折射率测量装置和方法是通过高折射率的棱镜来测量低折射的待测物质，这造成测量精度及范围上无法做到权衡。

在常温常压下，气体折射率处于[1.0，1.01]，液体折射率处于[1.2,1.7],玻璃材料折射率处于[1.4，2.5]。由于三者物质所处的折射率区间差别较大，这导致测气体折射率的装置无法对液体或者玻璃材料折射率进行有效地测量。在有机化学反应和新物质的合成中，经常需要对反应物和生成物的折射率进行测量来保证化学反应的正常进行。一般情况下，反应物和生成物的所处折射率范围跨度较大，无法通过现有的单一的折射率测量装置来完成测量。在激光生命科学领域，往往需要通过生物组织的折射率来对组织的生物特性进行定性研究。不同部位的生物组织的折射率值相差较大。这导致有些折射率值超出现有测量装置的生物组织无法进行测量，限制了生物组织的光学特性的研究。现有的部分测量折射率的方法在结构设计和测量精度及范围上无法做到权衡，在测量气体、液体和玻璃等物质上不能兼得。

发明内容

本发明目的在于提出一种折射率测量装置及方法，可以实现全域范围内的折射率测量，其以反射型发散临界角法装置为基础，可测量从气体，液体，生物组织到玻璃材料全域范围内的折射率测量。

按照本发明的一个方面，提供一种普适全域折射率的测量装置，用于实现从气体、液体到玻璃材料的全域折射率的测量，其包括：

单色角点光源照明模块，其用于产生进行测量的两束光束；

参考光路模块，用于生成参考光，即所述单色角点光源照明模块产生的其中一束光束作为参考光入射到该参考光路模块中，经全反射后出射具有原始光场信息的参考信息光；

探测模块，其底面与待测物接触形成介质面，所述单色角点光源照明模块产生的的另一束光束作为探测光入射到该探测模块并经其介质面反射后出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

反射光能量收集模块，其用于分别接收所述参考信息光和探测信息光，并各自将其转换为电信号；以及

图像处理模块，其对转换为电信号的两路图像进行比较，得到相对反射率分布曲线，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

作为本发明的进一步优选，所述参考光路模块优选为三角棱镜，其底面斜边上镀有铝反射膜，所述参考光在该底面上发生全反射。

作为本发明的进一步优选，所述探测模块优选为三角棱镜，其底面斜边与待测物接触形成介质面，所述探测光入射到该介质面被反射，待测物的折射率信息被调制到反射光中。

作为本发明的进一步优选，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而得到待测物的折射率。

作为本发明的进一步优选，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述探测光斑的图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限位置，从而获得待测物折射率。

作为本发明的进一步优选，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，反射光斑光强分布呈现渐进分布，明暗界限消失，同时光强随入射角度变化率与待测物折射率存在一一对应关系，可通过反射光斑的傅里叶特征法提取折射率信息。

作为本发明的进一步优选，所述参考光路模块为底面镀有铝反射膜的光学棱镜，所述探测模块为与参考光路中尺寸相同的棱镜，其为与参考光路中尺寸相同的棱镜，底面上无镀反射膜。

按照本发明的另一方面，提供一种普适全域折射率的测量方法，用于实现从气体、液体到玻璃材料的全域折射率的测量，该方法具体包括如下步骤：

产生进行测量的两束光束；

一束光束作为参考光入射到棱镜中，经其镀有铝反射膜的底面进行全反射，出射的参考信息光含有原始的光场信息；

另一束光束作为探测光入射到探测棱镜，经其与待测物接触的底面形成介质面上反射，出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

对出射的所述参考信息光和探测信息光进行收集并转换为电信号，并对两路电信号进行比较，得到相对反射率分布曲线，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

作为本发明的进一步优选，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而得到待测物的折射率。

作为本发明的进一步优选，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述探测光斑的图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限信息，从而获得待测物折射率。

作为本发明的进一步优选，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，反射光斑光强分布呈现渐进分布，明暗界限消失，同时光强随入射角度变化率与待测物折射率存在一一对应关系，可通过分析反射光傅里叶特征点的信息得到待测物质的折射率。

本发明中，单色角点光源照明模块包括LED光源、滤光片、透镜组、耦合器、光纤分配器、多模光纤。LED光源出光经聚焦透镜聚焦、经过窄带滤光片滤光后再经聚焦透镜收光到光纤分配器中，由两条多模光纤作为光源输出；

本发明中，参考光路模块和探测模块构成棱镜探测模块。参考光路模块和探测模块都采用同样的三角棱镜。参考光路模块的棱镜下底面镀上一层铝反射膜。在测试中探测模块的棱镜下底面与所述待测物表面接触。角点光源照明模块输出的两束光束同时斜入射到两块棱镜的底面上。在参考光路模块棱镜的底面上光发射全反射，反射光包含有所有的原始光场的信息；在探测模块的底面上待测物质折射率信息会耦合到探测系统中，从而使得反射光呈渐进分布。

本发明中，反射光接收模块用于探测收集棱镜底面反射出的光线，并将此收集到的光信号转换为电信号以输入到图像分析模块中；

本发明中，图像分析模块用于对接受的图像信息进行处理，将两幅传送的图像相除：在设定的阈值之下，通过分析明暗交界处的信息得到待测物质的折射率；在设定的阈值之上，通过分析反射光傅里叶特征点的信息得到待测物质的折射率。在反射型发散临界角法的基础上，采用微分法和反射光斑傅里叶特征点法，克服了传统的反射型发散临界角法测量装置和方法量程小、不能普适于各种气体、液体以及玻璃材料等的弊端，极大扩大了测量量程，可实现物质的普适全域折射率。

本发明中，所述的图像分析模块是由微分法和反射光斑傅里叶特征法提取反射光斑中折射率信息。微分法是通过比较反射光光强的差异来判断临界角的，这使得它具备抗干扰强的优点。反射光斑傅里叶特征法是一种基于反射光斑能量分布随入射角度变化的特征点提取算法。该算法将空间傅里叶频谱特征点与待测物折射率值进行一一对应，具有较高的精度和稳定性。根据菲涅尔反射原理，当待测物折射率小于阈值折射率值时，CMOS图像传感器拍摄到的光斑的图像中存在一条明暗界限，折射率越高，界限越往右侧移动，并且折射率的增加量与界限的位移量呈线性关系，同时界限的位置可以通过微分法来进行提取；当待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，反射光斑光强分布呈现渐进分布，明暗界限消失，同时光强随入射角度变化率与待测物折射率存在一一对应关系，可通过反射光斑傅里叶特征法提取折射率信息。

本发明中，角点光源发出的一束光线，照射在棱镜的测量面上。依据斯涅耳（Snell）原理，光线从光密介质折射入光疏介质时，折射角大于入射角，且折射角随入射角的增大而增大，当入射角增大到一定值时，折射角将增大为90度。光束中部分光线将全反射，光束中另外一部分光线的能量将部分反射部分透射。当光线从光疏介质折射入光密介质时，反射光能量遵循菲涅尔反射模型，随着入射角增加，反射光斑光强呈现渐进分布。在光学探测系统中，入射角的范围受限于光路设计和机械封装，棱镜的材料受限于待测物质酸碱性。当待测物质折射率值在空气和Snell定律规定折射率值之间时，入射角大于或者等于临界角时，入射光线不发生透射，；当入射角小于临界角时，入射光线发生透射，反射光能量降低，从而得到由暗区和亮区构成的明暗界限，临界角θc将随着待测物质折射率的变化而变化。当待测物质折射率值大于或者等于Snell定律规定折射率值时，入射光束不发生全反射，而是发生部分反射，同时其光强分布与入射角由菲涅尔反射模型决定，反射光斑的傅立叶特征点随待测物折射率的变化而变化。

总体而言，本发明对小于阈值折射率值，采用全反射临界角法进行测量，对于大于或者等于阈值折射率值，采用反射光斑傅里叶特征法进行测量。本发明的装置和方法测量物质折射率具有测量范围大、可普遍适用于气体、液体以及玻璃材料等物质的折射率测量、精度高、维护简单、实现容易、抗干扰能力强、受测量环境影响小等优点。具体表现在：

（1）采用了LED光源做作为角点光源，可以使得输出的光场均匀，同时也不会产生干涉，使得提高了反射光斑的质量。

（2）采用了参考光路模块作为参考光，通过测量模块的信息光和参考光进行比较，可以将装置的折射率下限达到1.0。

（3）采用了傅里叶特征点法和微分法对反射光斑能量进行处理。傅里叶特征点法可以通过渐进的反射能量分布提取折射率信息，从而提高了测量装置的上限折射率。

附图说明

图1是本发明实施例的一种普适用全域折射率在线测量仪。

图2是本发明实施例中待测折射率小于阈值折射率和大于阈值折射率的反射光斑图。

图3是本发明实施例中理想情况下反射光能量分布曲线。

图4为两个CCD上得到的参考光能量分布光斑和探测光能量分布光斑。

图5是本发明实施例的折射率测量仪测量SF-6玻璃材料折射率，相对反射光能量分布曲线。

在所有附图中，相同的附图标记代表同样的技术特征，其中，1-光源照明模块，2-探测模块，3-参考光路模块，4-反射光能量收集模块，5-图像处理模块，L1和L2为透镜，C1和C2为CCD。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。此处说明若涉及到具体实例时仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1，本实施例的普适全域折射率测量装置包括单色角点光源照明模块1、探测模块2、参考光路模块3、反射光能量收集模块4和图像处理模块5。

单色角点光源照明模块1优选是由绿光LED，光束准直器，光学窄带滤光片，耦合透镜和多模光纤构成。该角点光源光源照明模块可以输出两束均匀、波长范围窄的近似理想光源。

参考光路模块3是一个底面斜边镀有铝反射膜S1的三角棱镜P1。参考光在该棱镜P1的斜面S1上发生全反射，通过反射光能量收集模块4的透镜L1将反射光会聚在CCD的像面上。

探测光路模块2优选采用三角棱镜P2，在测量时P2的底面斜边与待测物接触，待测物在三角棱镜的P1底面斜边上形成介质面S2。当入射光束照射在介质面S2上，待测物的折射率信息被调制到反射光中，再通过反射光收集模块4将反射光会聚在CCD的像面上。

图像处理模块5用于处理两束反射光能量信息，该模块可通过微分法和傅里叶特征点法提取反射光的折射率信息。当待测物折射率小于阈值折射率时，反射光存在一条与待测物折射率相对应的明暗界限。当待测物折射率大于阈值折射率时，反射光显现渐进分布，没有明暗界限。图像处理模块5中可通过基于上述两种算法实现折射率信息的提取。

物质的折射率信息通过待测物质与测量仪的探测模块2的三角棱镜P2的底面形成的反射面S2调制到探测光路中。角点光源照明模块1产生两个相同的光束，其中一个光束入射到参考光路模块3并在三角棱镜P1镀有铝全反射膜的底部S1发生反射形成参考光。参考光通过反射光能量收集模块4的透镜L1聚焦到C1的像面上。剩下一个光束入射到探测模块2并在三角棱镜P2底面与待测物构成的反射面S2上发生反射形成信息光。信息光通过反射光能量收集模块4的透镜L2聚焦到C2的像面上。C1和C2将接收的光信号转换成电信号输入到图像处理模块5中。由图像处理模块5得到反射光斑图像中信息光与参考光相除后的相对反射光能量分布特性，并得到相对反射光能量分布的傅里叶特征点与待测物折射率的关系式，继而可以获得待测物的折射率。

本实施例中可优选通过微分法和傅里叶特征法对反射光的折射率信息进行提取。傅里叶特征法是通过比较反射光光强的差异来提取折射率信息，这使得它具备抗干扰强的优点。微分法和傅里叶特征法是针对不同的光强分布，可以通过选取0.9*n_glass*sinθ_max作为阈值折射率对两种算法进行匹配，n_glass为探测棱镜的折射率，θ_max为探测系统在棱镜底面上最大的入射角。根据菲涅尔反射原理，当待测物折射率小于阈值折射率值时，CCD图像传感器拍摄到的光斑的图像中存在一条明暗界限，折射率越高，界限越往右侧移动，并且折射率的增加量与界限的位移量呈线性关系，同时界限的位置可以通过微分法来进行提取。当待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，反射光斑光强分布呈现渐进分布，明暗界限消失，同时光强随入射角度变化率与待测物折射率存在一一对应关系，可通过反射光斑的傅里叶特征点提取折射率信息。

本实施例中具体图像处理过程如下：

a)划取区域，在CCD所拍图像中的光斑上，光斑在待测物折射率小于阈值折射率时，图像中存在一条明暗界限；当待测物大于或者等于阈值折射率时，图像中光强度呈渐进分布。为了保证测量范围和测量精度，在圆形光斑区域中首先适当地划出一个矩形区域，并对矩形区域的数据进行计算和处理。

(b)按行叠加并且平均，针对所选取的长方形区域，把每一行的数据叠加起来，最终得到一行叠加并且平均后的数据。这种按行叠加的方法可以增加系统的抗干扰性能。

(c)相对反射率分布提取，将探测模块得到的一行数据与参考光路模块得到的一行数据相除，得到相对反射率分布数据；

(d)折射率特征信息提取

本实施例中采用微分法和反射光斑傅里叶特征法，将反射光斑信息与折射率信息一一对应。如果小于阈值，采用微分法通过反射光斑图像分析临界点位置来测量折射率。如果大于阈值，采用反射光斑傅里叶特征法通过将反射图像傅里叶特征点来测量折射率。

反射率曲线是关于入射光角度的函数，当入射光角度不变时，反射率曲线随着待测物的折射率增加变得越平滑。反射率曲线的平滑程度与待测物质的折射率呈现着一一对应的关系。傅里叶特征点法是将反射率曲线进行傅里叶变化，通过反射率的傅里叶功率谱分析。傅里叶功率谱是在空间频率上分析反射率曲线每个频率的信息。通过仿真和实验，待测物质的折射率是与其反射率傅里叶的功率谱的最大值相关。傅里叶特征点法可以从渐变的反射率曲线中提取折射率信息，从而从算法上提高系统的上限折射率。该图像识别技术具有精度高，抗干扰能力强的特点。在恶劣的环境中也能准确地测量待测物折射率。

本发明的测量仪可以对常压下的气体进行折射率测量，当然也可以对各种酸碱性的液体或常压下的各种玻璃材料的折射率进行在线的测量。

本发明实施例的一种普适全域折射率测量的方法，包括：

（1）利用光源产生两束同样的用于测量的LED单色角点光束；

（2）将单色的角点光斜入射在参考光路模块和探测模块的棱镜底面上。入射光在参考光路模块棱镜的底面与铝全反射膜构成的界面上发生全反射，形成包含有原始的光场能量分布的参考光；入射光在探测模块棱镜的底面与待测物质构成界面上发生反射，形成包含有折射率信息的信息光；

（3）收集经参考模块和探测模块的反射面反射的光线，并对收集的光斑图像进行处理，提取反射光斑中的待测物折射率信息。

光源发出的一束光线，照射在棱镜的测量面上。依据斯涅耳（Snell）原理，光线从光密介质折射入光疏介质时，折射角大于入射角，且折射角随入射角的增大而增大，当入射角增大到一定值时，折射角将增大为90度。光束中部分光线将全反射，光束中另外一部分光线的能量将部分反射部分透射。当光线从光疏介质折射入光密介质时，反射光能量遵循菲涅尔反射模型，随着入射角增加，反射光斑光强呈现渐进分布。在光学探测系统中，入射角的范围受限于光路设计和机械封装，棱镜的材料受限于待测物质酸碱性。当待测物质折射率值在空气和Snell定律规定折射率值之间时，入射角大于或者等于临界角时，入射光线不发生透射；当入射角小于临界角时，入射光线发生透射，反射光能量降低，从而得到由暗区和亮区构成的明暗界限，临界角θc将随着n2的变化而变化。当待测物质折射率值大于或者等于Snell定律规定折射率值时，入射光束不发生全反射，而是发生部分反射，同时其光强分布与入射角由菲涅尔反射模型决定，反射光斑的傅立叶特征点随n2的变化而变化。

本发明的物理模型由Snell定律、菲涅尔反射定律、全反射原理以及傅立叶频谱特性决定，折射率仪测量范围可达到1.0到3.0甚至更高。系统阈值折射率可以一下公式评定，

n_x＝n_gsinθ_c公式中，n_x为待测物质折射率，n_g为玻璃折射率，θ_c为系统最大入射角。根据界面上光线的入射角范围确定和测量原理的公式，当待测物折射率值小于系统阈值折射率时，可通过全反射法中临界角的位置与折射率信息相对应；当待测物折射率大于或者等于系统阈值折射率时，可通过反射光斑的傅里叶特征点与折射率信息相对应。本探测系统通过改变最小入射角使得系统下限折射率达到1，从而实现对气体折射率进行测量。在不影响系统精度和稳定性的前提下，本探测系统通过全反射和部分反射光能量分析可以使得系统上限折射率达到3.0以上，从而实现全域折射率测量。

例如，利用本发明的测量装置或方法在室温时对蒸馏水、无水乙醇、纯苯溶液进行测量并与阿贝折射率仪进行比较，测量方法如下：先将上述溶液，利用阿贝折射率仪进行测量，再将液体分别滴在已经定标的发明某型样机的测量模块的探测面上。通过PC中图像采集和分析程序得到各溶液的折射率。将溶液折射率与阿贝折射率测量值进行比较，并计算出相对误差。表1为本折射率仪测量各种标准液体折射率值与阿贝折射仪比较。

表1.各种液体测量值与阿贝测量值的比较

另一个实施例中，利用本发明的测量装置或方法在室温时对多种组份气体进行折射率的测量，测量方法如下：

用蒸馏水清洗本发明某型样机的测量模块的棱镜的探测面，再用擦镜纸将探测面擦拭干净。将测量装置放置到装有待测气体的容器中，入射光束在待测气体与探测棱镜下表面构成了的界面上，发生部分反射和全反射。PC通过两个CCD将参考反射光图像和探测反射光图像进行采集。通过PC中图像处理算法得到了该折射率气体的相对反射率曲线。图4为两个CCD上得到的参考光能量分布光斑和探测光能量分布光斑。

再一个实施例中，利用本发明的测量装置或方法在室温时对玻璃材料进行折射率的测量，测量方法如下：

先将玻璃材料的待测面磨成较好的光学平面。将测量装置的探测面与待测玻璃材料的光学平面进行接触，同时加入少量匹配液。入射光束在待测玻璃与探测棱镜下表面构成了的界面上，发生部分反射。PC通过两个CCD将参考反射光图像和探测反射光图像进行采集，再通过图像算法得到反射光能量分布从而提取出玻璃材料的折射率。图5为待测玻璃材料的相对反射率曲线。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种折射率测量装置，可实现从气体、液体到玻璃材料的全域范围内折射率的测量，其特征在于，包括：

单色角点光源照明模块（1），其用于产生进行测量的两束光束；

参考光路模块（3），其用于生成参考光，即所述单色角点光源照明模块（1）产生的两束光束中的其中一束作为参考光入射到该参考光路模块（3）中，经全反射后出射带有原始光场信息的参考信息光；

探测模块（2），其与待测物接触形成介质面（S2），所述单色角点光源照明模块（1）产生的另一束光束作为探测光入射到该探测模块（2）并经该介质面（S2）反射后出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

反射光能量收集模块（4），其用于分别接收所述参考信息光和探测信息光，并各自将其转换为电信号；以及

图像处理模块（5），其对转换为电信号的两路图像进行比较，得到相对反射率分布，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

2.根据权利要求1所述的一种折射率测量装置，其特征在于，所述参考光路模块（3）优选为三角棱镜（P1），其底面斜边上镀有铝反射膜形成反射面（S1），所述参考光在该反射面（S1）上发生全反射。

3.根据权利要求1或2所述的一种折射率测量装置，其特征在于，所述探测模块优选为三角棱镜（P2），其底面斜边与待测物接触形成介质面（S2），所述探测光入射到该介质面（S2）被反射，待测物的折射率信息被调制到反射光中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而即可得到待测物的折射率。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述探测光斑图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限位置，从而获得待测物折射率。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种折射率测量装置，其特征在于，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，通过反射光斑傅里叶特征法提取折射率信息。

7.一种折射率测量方法，可实现从气体、液体到玻璃材料的全域范围内折射率的测量，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

产生进行测量的两束光束；

一束光束作为参考光入射到一棱镜中，经其镀有铝反射膜的底面进行全反射，出射具有原始光场信息的参考信息光；

另一束光束作为探测光入射到另一棱镜，经其与待测物接触的底面形成介质面上反射，出射耦合有所述待测物质折射率信息的探测信息光；

对出射的所述参考信息光和探测信息光进行收集并转换为电信号，并对两路电信号进行比较，得到相对反射率分布曲线，经处理即可提取出待测物质的折射率信息。

8.根据权利要求7所述的一种折射率测量方法，其特征在于，根据所述反射率分布曲线可获得相对反射光能量分布，根据该相对反射光能量分布可得到其与待测物折射率关系，从而得到待测物的折射率。

9.根据权利要求7或8所述的一种折射率测量方法，其特征在于，在待测物折射率小于阈值折射率值时，所述光斑的图像中存在一条明暗界限，通过微分法即可提取出该界限信息，从而获得待测物折射率。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的一种折射率测量方法，其特征在于，在待测物折射率大于或者等于阈值折射率时，通过分析反射光傅里叶特征点的信息得到待测物质的折射率。

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