CN204556501U - 一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置 - Google Patents

Abstract

一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，包括激光光源，激光光源输出的激光光束经耦合透镜聚焦到Y型光纤的公共输入端口，Y型光纤的两个分叉输出端口正对着样品池侧面的中部，样品池的另一侧面设有图像采集系统，图像采集系统的输出和图像处理系统的输入连接，图像处理系统的输出和计算机连接，利用图像采集系统、图像处理系统分别测量样品池未注入和注入待测液体时干涉条纹的宽度，通过比较这两个条纹宽度，即可得到待测液体的折射率，本实用新型结构简单、测量精度高、不受液体折射率大小限制。

Description

一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置

技术领域

本实用新型属于光学材料测量技术领域，具体涉及一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置。

背景技术

折射率是物质的重要光学参数之一，借助折射率能了解物质的光学性能、纯度、浓度以及色散等性质，同时，其他的一些参量(如热光系数)也与折射率密切相关。化工、医药、食品、石油等工业部门及高校教学及实验中，经常需要测定一些液体的折射率。因此，能够准确测量液体的折射率，具有十分重要的现实意义。

根据全反射原理设计的阿贝折射仪，测量所需的液体非常少，操作简单，精度高，是目前应用最为广泛的一种液体折射率测量仪，但其测量范围受所用棱镜折射率的限制，仅为1.3～1.7，无法实现折射率较低或较高液体的测量。中国专利CN202939126U公开了一种基于双缝干涉原理测量液体折射率的装置，该装置使用Y型光纤将光路分为两路，一路直接正对着细缝，另一路经过液下探测器后正对着另一细缝，通过双缝干涉计算液体折射率，但是该装置需测量干涉条纹的移动距离、双缝之间的距离以及双缝到光屏的距离等，较多的待测量，也带来了较多的误差，影响了其测量准确度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，结构简单、操作方便、不受液体折射率大小限制、测量准确度高。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，包括激光光源1，激光光源1输出的激光光束经耦合透镜2准直聚焦到Y型光纤3的公共输入端口，Y型光纤3的两个分叉输出端口正对着样品池4侧面的中部，样品池4的另一侧面设有图像采集系统5，图像采集系统5的输出和图像处理系统6的输入连接，图像处理系统6的输出和计算机连接。

所述的Y型光纤3为保偏光纤，从两个分叉输出端口出射的两束激光具有相同的相位和偏振方向，能够实现杨氏双缝干涉。

所述的样品池4由透明玻璃制成，长度为40～60cm，宽度为2～4cm，高度为2～4cm。

所述的图像采集系统5和图像处理系统6采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测干涉图样，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。

本实用新型的有益技术效果在于：结构简单，操作方便，易于生产、维护和推广应用；待测量少，测量准确度高；测量范围广，不受液体折射率大小的限制，还可应用于气体和透明固体折射率的测量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型测量时产生的干涉条纹示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，包括激光光源1，激光光源1输出的激光光束经耦合透镜2准直聚焦到Y型光纤3的公共输入端口，Y型光纤3的两个分叉输出端口正对着样品池4侧面的中部，样品池4的另一侧面设有图像采集系统5，图像采集系统5的输出和图像处理系统6的输入连接，图像处理系统6的输出和计算机连接。

所述的Y型光纤3为保偏光纤，具有芯径小、保持光的偏振方向恒定的特性，从两个分叉输出端口出射的两束激光具有相同的相位和偏振方向，能够实现杨氏双缝干涉。

所述的样品池4由透明玻璃制成，长度为40～60cm，宽度为2～4cm，高度为2～4cm。

所述的图像采集系统5和图像处理系统6采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测干涉图样，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。

本实用新型的工作原理为：

打开激光光源1，调整耦合透镜2使激光光束准直聚焦到Y型光纤3的公共输入端口，Y型光纤3的两个分叉输出端口正对着样品池4一侧放置，将光路分成两路，从两个分叉输出端口出射的两束激光相位相同，偏振方向相同，在样品池4的右侧呈现出明暗相间的干涉条纹，如图2所示，利用图像采集系统5和图像处理系统6对干涉图样进行采集和分析，测量干涉条纹的宽度。

设激光的波长为λ，Y型光纤3的两个分叉输出端口之间的距离为2a，样品池4的长度为D，干涉条纹的宽度为ΔX，则待测液体的折射率 $n=\frac{\mathrm{\λD}}{2\mathrm{a\ΔX}}.$

利用图像采集系统5和图像处理系统6，分别测量样品池4未注入待测液体时的干涉条纹宽度ΔX₀和注入待测液体时的干涉条纹宽度ΔX，设空气的折射率为1.0，则待测液体的折射率n＝ΔX₀/ΔX。

Claims (4)

1.一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，包括激光光源(1)，其特征在于：激光光源(1)输出的激光光束经耦合透镜(2)准直聚焦到Y型光纤(3)的公共输入端口，Y型光纤(3)的两个分叉输出端口正对着样品池(4)侧面的中部，样品池(4)的另一侧面设有图像采集系统(5)，图像采集系统(5)的输出和图像处理系统(6)的输入连接，图像处理系统(6)的输出和计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，其特征在于：所述的Y型光纤(3)为保偏光纤，从两个分叉输出端口出射的两束激光具有相同的相位和偏振方向，能够实现杨氏双缝干涉。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，其特征在于：所述的样品池(4)由透明玻璃制成，长度为40～60cm，宽度为2～4cm，高度为2～4cm。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置，其特征在于：所述的图像采集系统(5)和图像处理系统(6)采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测干涉图样，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。