CN109358024A - 一种基于p波的折射率测量系统 - Google Patents

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张杨杰
黄旭光
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Abstract

本发明涉及一种基于P波的折射率测量系统，包括激光产生装置、偏振片、载物池、设置在载物池上的棱镜、光电探测采集装置及终端；在使用时，激光产生装置产生的激光经过偏振片后形成P波，形成的P波通过棱镜的一个侧面入射进棱镜，P波在棱镜与载物池内的待测物之间发生菲涅尔反射，然后通过棱镜的另一侧面折射出棱镜，棱镜的出射光入射至光电探测采集装置，光电探测采集装置进行信号的采集，并将采集的信号转换成对应电压传输至终端，终端根据转换的电压计算得到折射率。

Description

一种基于P波的折射率测量系统
技术领域
本发明涉及一种折射率测量系统，具体涉及一种基于P波的折射率测量系统。
背景技术
折射率是表征物质性质的一个重要光学参数，同时折射率也反应了物质的某些内在性质，有助于理解物质结构。精确测量某种物质折射率，在食品、医药、饮料、化工相关工业领域有着重要意义和广泛应用，但现如今，应用于物质折射率测量的主要方法有波动光学和几何光学法如：牛顿环法、布儒斯特角法、掠入射法、最小偏向角法等，以上方法，需要对被测物质进行复杂的加工，光路调节复杂，实际可重复性低，灵敏度低，测量多为透明物质。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提出了一种基于P波的折射率测量系统，该折射率测量系统可以使测量折射率的过程中的操作变得简单，可重复性强，成本低，测量灵敏度高，满足可测透明与半透明物质折射率的要求。
为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于P波的折射率测量系统，包括激光产生装置、偏振片、载物池、设置在载物池上的棱镜、光电探测采集装置及终端；在使用时，激光产生装置产生的激光经过偏振片后形成P波，形成的P波通过棱镜的一个侧面入射进棱镜，P波在棱镜与载物池内的待测物之间发生菲涅尔反射，然后通过棱镜的另一侧面折射出棱镜，棱镜的出射光入射至光电探测采集装置，光电探测采集装置进行信号的采集，并将采集的信号转换成对应电压传输至终端，终端根据转换的电压计算得到折射率。
进一步的，在使用时，所述激光产生装置产生波长为650nm的激光。
进一步的，所述激光产生装置包括激光器和精密角度旋转器，所述激光器用于产生激光，所述精密角度旋转器用于对激光器的旋转角度进行调节。
进一步的，所述激光产生装置还包括有电源，所述电源用于对激光器进行供电。
进一步的，所述光电探测采集装置包括光电探测电路板和数据采集卡，数据采集卡用于进行信号的采集，光电探测电路板用于将采集的信号转换成对应电压传输至终端。
进一步的，所述载物池底部开设有排孔。
进一步的，所述终端为电脑。
进一步的，所述光电探测电路板通过USB接口与终端连接。
本发明提供的折射率测量系统，可靠实用，科学可行，设备简单，无需对待测物做任何加工改变，可重复性强，操作简单，测量灵敏度高，可用于透明、半透明液体或胶体等物质折射率测量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为光强反射率曲线图；
图3为折射率增大时P波的反射比曲线状态图；
图4为入射角不变时Rp随n2变化曲线状态图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于P波的折射率测量系统，包括激光产生装置、偏振片4、载物池7、设置在载物池7上的棱镜5、光电探测采集装置8及终端9；其中棱镜5在使用时其底面是与载物池7内的待测物接触的；在使用时，激光产生装置产生的激光经过偏振片4后形成P波，形成的P波通过棱镜的一个侧面入射进棱镜5，P波在棱镜5与载物池7内的待测物之间发生菲涅尔反射，然后通过棱镜5的另一侧面折射出棱镜5，棱镜5的出射光入射至光电探测采集装置8，光电探测采集装置8进行信号的采集，并将采集的信号转换成对应电压传输至终端9，终端9根据转换的电压计算得到折射率。
所述激光产生装置产生波长为650nm的激光。
所述激光产生装置包括激光器2和精密角度旋转器3，所述激光器2用于产生激光，所述精密角度旋转器3用于对激光器2的旋转角度进行调节。
所述激光产生装置还包括有电源1，所述电源1用于对激光器2进行供电。
所述光电探测采集装置8包括光电探测电路板和数据采集卡，数据采集卡用于进行信号的采集，光电探测电路板用于将采集的信号转换成对应电压传输至终端9。
所述载物池7底部开设有排孔6。
所述终端9为电脑。
所述光电探测电路板通过USB接口与终端连接。
具体实施过程如下：测量原理如下，当光从折射率n1的光密介质入射到折射率为n2的光疏介质，P波和S波的光强反射率如图2所示；
由折射定律：n1sinθ1＝n2sinθ2，当θ2＝90°时，θ1＝sin-1(n2/n1)，此时的θ1为全反射临界角，使激光以入射角θ等于临界角θ1入射。如图3所示，由于θ1＝sin-1(n2/n1)，此时若折射率n2增大,临界角θ1将会增大，P波的反射比曲线将会右移；
保持入射角θ不变的情况下，它与临界角θ1的差值将会变大，导致P波的反射比下降，如图4所示为P波的反射比Rp随折射率n2的变化曲线。即通过探测P波反射的光强变化来测量折射率n2。由于光强反射比随待测物折射率变化的斜率比较大，所以该测量系统具有高灵敏度。
该基于P波的折射率测量系统，该折射率测量系统可以使测量折射率得过程中的操作变得简单，可重复性强，成本低，测量灵敏度高，可测透明与半透明物质折射率的要求。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于P波的折射率测量系统，其特征在于：包括激光产生装置、偏振片（4）、载物池（7）、设置在载物池（7）上的棱镜（5）、光电探测采集装置（8）及终端（9）；在使用时，激光产生装置产生的激光经过偏振片（4）后形成P波，形成的P波通过棱镜的一个侧面入射进棱镜（5），P波在棱镜（5）与载物池（7）内的待测物之间发生菲涅尔反射，然后通过棱镜（5）的另一侧面折射出棱镜（5），棱镜（5）的出射光入射至光电探测采集装置（8），光电探测采集装置（8）进行信号的采集，并将采集的信号转换成对应电压传输至终端（9），终端（9）根据转换的电压计算得到折射率。
2.根据权利要求1所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：在使用时，所述激光产生装置产生波长为650nm的激光。
3.根据权利要求2所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述激光产生装置包括激光器（2）和精密角度旋转器（3），所述激光器（2）用于产生激光，所述精密角度旋转器（3）用于对激光器（2）的旋转角度进行调节。
4.根据权利要求3所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述激光产生装置还包括有电源（1），所述电源（1）用于对激光器（2）进行供电。
5.根据权利要求2或3所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述光电探测采集装置（8）包括光电探测电路板和数据采集卡，数据采集卡用于进行信号的采集，光电探测电路板用于将采集的信号转换成对应电压传输至终端（9）。
6.根据权利要求5所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述载物池（7）底部开设有排孔（6）。
7.根据权利要求5所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述终端（9）为电脑。
8.根据权利要求7所述的基于P波的折射率测量系统，其特征在于：所述光电探测电路板通过USB接口与终端连接。
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