本發(fā)明屬于液體折射率測量，具體涉及一種非接觸測量液體折射率的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對液體材料的性能與微觀結(jié)構(gòu)的研究認(rèn)識(shí)越來越深刻，液體材料性能的本質(zhì)已被大部分揭示和掌握。在現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，通過新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，人們創(chuàng)造出了各種性能更好的新型液體材料。其中，折射率是了解液體材料的重要物理性質(zhì)之一，通過折射率可以了解液體的純度、濃度和其他光學(xué)性質(zhì)。目前常用的測量液體折射率的方法包括有激光照射法、衍射光柵法、光纖楊氏干涉法、掠面入射法和ccd測量法等。

2、中國專利cn115165803a提出了利用單光子探測技術(shù)測量高折射率、低透過率溶液折射率的方法，精度高且可測量的折射率范圍大，但需知盛放液體容器的底邊長，并且要用已知折射率的液體來輔助，涉及的外部材料和已知物理量過多，換用待測液體時(shí)容器中殘留液體難以清理干凈，容易造成誤差；

3、中國專利cn215414992u提出了一種全反射法液體折射率測量實(shí)驗(yàn)儀，通過激光束入射待測液體，反射到標(biāo)尺上得到暗斑直徑，再通過計(jì)算得折射率。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但受全反射折射角的限制，其測量的折射率范圍有限，無法測量更大的折射率，其中所需測量的其他物理量是通過坐標(biāo)軸上的標(biāo)尺讀取的，讀取時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差且精度不高，水槽占地面積較大，造成整個(gè)裝置體積大；

4、中國專利cn217404136u則提出了一種基于遮光效應(yīng)的液體折射率測量裝置，通過激光射過待測液體與遮光孔，由光電傳感器接收，通過位移平臺(tái)得到光強(qiáng)與暗斑直徑分布曲線，最后計(jì)算得到待測液體折射率。具有高精度和簡單操作的特點(diǎn)，但容易受到外界光線干擾的影響使用時(shí)需要遮光罩，使用時(shí)對環(huán)境有一定的要求。

5、以上的專利均存在所需的物理量多，測量范圍受限，易被外界干擾、測量誤差大，精度不高等缺點(diǎn)。

6、因此，我們提出一種非接觸式的液體折射率測量系統(tǒng)及方法，適合用于實(shí)驗(yàn)室，能夠準(zhǔn)確、快速地測量液體折射率，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種非接觸測量液體折射率的系統(tǒng)及方法。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明第一方面提供了一種非接觸測量液體折射率的方法，應(yīng)用于上述的非接觸測量液體折射率的系統(tǒng)，包括：

3、控制寬帶光源發(fā)出低相干光，寬帶光源發(fā)出的低相干光經(jīng)過第一光纖耦合器后分成第一信號(hào)光和第二信號(hào)光，第一信號(hào)光進(jìn)入樣品臂光路，經(jīng)測試液體反射后得到樣品光，第二信號(hào)光進(jìn)入延遲線光路，經(jīng)延遲線光路準(zhǔn)直后再反射，得到參考光；

4、樣品光和參考光返回并在第一光纖耦合器中發(fā)生干涉，生成第一干涉信號(hào)，第一干涉信號(hào)被探測器采集后發(fā)送給處理器；

5、控制窄帶光源發(fā)出窄帶光，窄帶光源發(fā)出的窄帶光經(jīng)過第二光纖耦合器后分成第三信號(hào)光和第四信號(hào)光，第三信號(hào)光進(jìn)入延遲線光路，經(jīng)延遲線光路準(zhǔn)直后再反射，第四信號(hào)光發(fā)送至端面反射鏡后經(jīng)反射原路回到第二光纖耦合器中；

6、延遲線光路返回的光線與端面反射鏡返回的光線在第二光纖耦合器中發(fā)生干涉，生成第二干涉信號(hào)，形成標(biāo)尺光，標(biāo)尺光被探測器采集后發(fā)送給處理器；

7、處理器對第一干涉信號(hào)和第二干涉信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得待測液體的折射率。

8、進(jìn)一步的，樣品光與參考光在第一光纖耦合器中發(fā)生干涉，生成的第一干涉信號(hào)為：

9、i＝a0a1e0e1cos?nk(x2-x1)＝a0a1e0e1cos?nkδx

10、其中，a0為延遲線光路的反射系數(shù)，a1為樣品臂光路的反射系數(shù)；e0為延遲線光路的振幅，e1為樣品臂光路的振幅；x1為光到達(dá)延遲線光路的光程，x2為光到達(dá)樣品臂光路的光程；n為測試液體的折射率；為波矢。

11、本發(fā)明第二方面提供了一種非接觸測量液體折射率的系統(tǒng)，包括寬帶光源、第一光纖耦合器、樣品臂光路、延遲線光路、標(biāo)尺光路和探測器，所述第一光纖耦合器的一端分別與所述寬帶光源、探測器連接，所述第一光纖耦合器的另一端分別與所述樣品臂光路、延遲線光路連接，標(biāo)尺光路分別與探測器、延遲線光路連接，

12、所述寬帶光源，用于提供寬帶低相干光；

13、所述第一光纖耦合器，用于將寬帶光源發(fā)出的寬帶低相干光分為第一信號(hào)光和第二信號(hào)光，第一信號(hào)光進(jìn)入樣品臂光路，第二信號(hào)光進(jìn)入延遲線光路；

14、所述樣品臂光路，用于將第一信號(hào)光準(zhǔn)直后發(fā)射至測試液體上，測試液體反射樣品光，樣品光沿原路返回至第一光纖耦合器；

15、所述延遲線光路，用于將第二信號(hào)光準(zhǔn)直后反射，得到參考光，參考光沿原路返回至第一光纖耦合器，樣品光與參考光在第一光纖耦合器中發(fā)生干涉，生成第一干涉信號(hào)；

16、所述標(biāo)尺光路，用于生成第二干涉信號(hào)，得到標(biāo)尺光，標(biāo)尺光測量第一干涉信號(hào)的干涉峰之間的光程；

17、所述探測器，采集第一干涉信號(hào)和第二干涉信號(hào)，并輸入至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)發(fā)送至處理器進(jìn)行分析處理。

18、進(jìn)一步的，還包括環(huán)形器，所述環(huán)形器的一端通過光纖與所述寬帶光源連接，所述環(huán)形器的另一端分別與所述第一光纖耦合器及探測器連接，寬帶低相干光通過光纖進(jìn)入環(huán)形器，環(huán)形器出來的部分寬帶低相干光進(jìn)入第一光纖耦合器，另一部分寬帶低相干光進(jìn)入探測器中。

19、進(jìn)一步的，所述樣品臂光路包括第一準(zhǔn)直器，用于將第一信號(hào)光轉(zhuǎn)換成平行光并發(fā)射至測試液體。

20、進(jìn)一步的，所述延遲線光路包括依次設(shè)置的波分復(fù)用器、第二準(zhǔn)直器、光學(xué)延遲線和第一反射鏡，第二信號(hào)光依次經(jīng)過波分復(fù)用器和第二準(zhǔn)直器轉(zhuǎn)換成平行光進(jìn)入光學(xué)延遲線，光學(xué)延遲線出射光到第一反射鏡，經(jīng)第一反射鏡原路返回至第一光纖耦合器中。

21、進(jìn)一步的，光學(xué)延遲線為旋轉(zhuǎn)式光學(xué)延遲線。

22、進(jìn)一步的，所述標(biāo)尺光路包括窄帶光源、第二光纖耦合器和端面反射鏡，所述第二光纖耦合器的一端分別與所述窄帶光源、探測器連接，所述第二光纖耦合器的另一端分別與所述延遲線光路的波分復(fù)用器、端面反射鏡連接，

23、所述窄帶光源，用于提供窄帶光；

24、所述第二光纖耦合器，用于將窄帶光分為第三信號(hào)光和第四信號(hào)光，第三信號(hào)光進(jìn)入延遲線光路，依次經(jīng)過波分復(fù)用器、第二準(zhǔn)直器、光學(xué)延遲線到達(dá)第一反射鏡，經(jīng)第一反射鏡原路返回至第二光纖耦合器中，第四信號(hào)光發(fā)射至端面反射鏡，經(jīng)端面反射鏡原路返回至第二光纖耦合器中，延遲線光路返回的光線與端面反射鏡返回的光線在第二光纖耦合器中發(fā)生干涉，生成第二干涉信號(hào)。

25、進(jìn)一步的，還包括：

26、比色皿，用于盛放測試液體；

27、自清洗模塊，與所述比色皿連接，用于測量結(jié)束后清洗所述比色皿中殘留的測試液體。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

29、本發(fā)明公開了一種非接觸測量液體折射率的系統(tǒng)及方法，使用邁克爾遜干涉儀作為基礎(chǔ)，通過采用低相干光干涉，避免依賴多個(gè)已知量的復(fù)雜測量步驟；通過樣品臂光路與標(biāo)尺光路共用同一個(gè)延遲線光路，實(shí)現(xiàn)高低相干光共軸測量，并確保探測器同步觸發(fā)和采集，簡化操作流程，提升操作精度，實(shí)現(xiàn)對液體折射率的準(zhǔn)確檢測；本發(fā)明還增設(shè)有自清洗模塊，測量結(jié)束后清洗所述比色皿中殘留的測試液體，避免給下一次測量帶來誤差。