CN110346328A - 一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，包括相邻的第一腔体、第二腔体；所述第一腔体内设置有第一光栅光纤，所述第二腔体内设置有第二光栅光纤；所述第一腔体外设置有第一光纤，所述第二腔体外设置有第二光纤；所述第一光纤的一端与第一光栅光纤的一端连接，第一光栅光纤的另一端与第二光栅光纤的一端连接，第二光栅光纤的另一端与第二光纤的一端连接；该应用光栅光纤测量液体折射率的装置，通过在两个腔体内设置标准液体和待测液体，使用同一光源先后通过标准液体和待测液体，产生两个不同位置的特征透射谷，从而得出待测液体的折射率，该应用光栅光纤测量液体折射率的装置结构简单，只采用一个光源，测量液体折射率准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及液体折射率测量的技术领域，具体涉及一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置。
背景技术
折射率作为液体最重要的光学参数之一，在浓度、纯度鉴定，医药，化工等领域都具有重要的应用。随着现代科技的发展，新材料不断研制成功，对折射率的测量精度和测量范围都提出了更高的要求。目前折射率测量技术主要基于折射定律和干涉法两大类。基于折射定理的测量方法包括最小偏小角法、V棱镜法、全反射法等，其中最小偏向角法精度最高，原理是通过测量光线从棱镜出射后的最小偏向角获得折射率，精度可以达到目前折射率测量国家标准为10-6；但是，该方法需要将待测样品加工成精密棱镜，难度较大且不适用于液体折射率测量。V棱镜法和全反射法分别通过测量出射光线的偏折角或全反射的临界角得折射率大小，待测样品可为固体和液体，应用较为广泛。但是受限于测量机理，这两种方法可测试的折射率范围仅为1.3-1.7，无法满足大折射率新材料的发展需求。
采用干涉仪同时测量光程nL和几何长度L的变化，根据其比值得到折射率n的大小是干涉法的基本思路。对于液体折射率，现有文献中是通过迈克尔逊干涉仪记录浸泡在液体中的镜子的光程变化，并通过电脉冲方式获得镜子的位移，从而得到液体的折射率。镜子位移变化和光程变化分别依靠电学方法和光学方法获得，因此精度较低，且测量结果不可溯源。徐玲等提出通过两个准共路式激光回馈干涉仪，同时以液体底部和液体表面作为外部反射面，测量液面升高时底部的光程变化和表面高度变化,并根据比例关系获得液体折射率的大小。这种方法精度虽高，但光路复杂调谐难度大，并且由于采用了两路干涉仪，两个光源的波长不完全同步，离真正可溯源测量还有技术需要改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，包括相邻的第一腔体、第二腔体；所述第一腔体内设置有第一光栅光纤，所述第二腔体内设置有第二光栅光纤；所述第一腔体外设置有第一光纤，所述第二腔体外设置有第二光纤；所述第一光纤的一端与第一光栅光纤的一端连接，第一光栅光纤的另一端与第二光栅光纤的一端连接，第二光栅光纤的另一端与第二光纤的一端连接。
所述第一光栅光纤设置于第一腔体内中部；第二光栅光纤设置于第二腔体内中部。
所述第二腔体设置于第一腔体的上方。
所述第一腔体内设置有第一光栅光纤、第三光栅光纤；所述第二腔体内设置有第二光栅光纤；所述第一腔体外设置有第一光纤，所述第二腔体外设置有第二光纤；所述第一光纤的一端与第一光栅光纤的一端连接，第一光栅光纤的另一端与第二光栅光纤的一端连接，第二光栅光纤的另一端与第三光栅光纤的一端连接；第三光栅光纤的另一端与第二光纤的一端连接。
所述第二腔体设置于第一腔体的内部。
所述第一腔体内设置有第一光栅光纤、第三光栅光纤；所述第二腔体内设置有第二光栅光纤；所述第一腔体外设置有第一光纤，所述第二腔体外设置有第二光纤；所述第一光纤的一端与第一光栅光纤的一端连接，第一光栅光纤的另一端与第二光栅光纤的一端连接，第二光栅光纤的另一端与第三光栅光纤的一端连接；第三光栅光纤的另一端与第二光纤的一端连接。
本发明的有益效果：本发明提供的这种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，通过在两个腔体内设置标准液体和待测液体，使用同一光源先后通过标准液体和待测液体，产生两个不同位置的特征透射谷，从而得出待测液体的折射率，该应用光栅光纤测量液体折射率的装置结构简单，只采用一个光源，测量液体折射率准确率高。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是应用光栅光纤测量液体折射率的装置示意图一。
图2是应用光栅光纤测量液体折射率的装置示意图二。
图3是应用光栅光纤测量液体折射率的装置示意图三。
图4是应用光栅光纤测量液体折射率的装置示意图四。
图中：1、第一腔体；2、第二腔体；3、第一光纤；4、第二光纤；5、第一光栅光纤；6、第二光栅光纤；7、第三光栅光纤。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本实施例提供了一种如图1应用光栅光纤测量液体折射率的装置，包括相邻的第一腔体1、第二腔体2；所述第一腔体1内设置有第一光栅光纤5，所述第二腔体2内设置有第二光栅光纤6；所述第一腔体1外设置有第一光纤3，所述第二腔体2外设置有第二光纤4；所述第一光纤3的一端与第一光栅光纤5的一端连接，第一光栅光纤5的另一端与第二光栅光纤6的一端连接，第二光栅光纤6的另一端与第二光纤4的一端连接；这样，光源发出的入射光就可以从第一光纤3射入，依次通过第一腔体1、第二腔体2，最后，从第二光纤4射出；实际进行液体折射率测量的时候，在第一腔体1注入已知折射率为n的标准液体，并且第一光栅光纤5没入标准液体中，在第二腔体2内注入待测液体，并且第二光栅光纤6没入标准液待测液体中，然后从第二光纤4射出的光进行透射光谱测量，在透射光谱中会有标准液体以及待测液体所产生的两个透射谷，两个透射谷之间的波长差，即为标准液体与待测液体的折射率差，这样就可以根据标准液体的折射率n计算待测液体的折射率。
需要的说明的是，第一光栅光纤5不与第一腔体1的内壁接触，第二光栅光纤6不与第二腔体2的内壁接触，这样，可以避免第一腔体1的内壁或者第二腔体2的内壁对待测液体的折射率的测量造成影响；如图2所示，所述第一光栅光纤5设置于第一腔体1内中部；第二光栅光纤6设置于第二腔体2内中部。
进一步的，所述第一光纤3穿过第一腔体1、与第一腔体1接触处的腔体为绝缘材料，所述第二光纤4穿过第二腔体2、与第二腔体2接触处的腔体为绝缘材料，这样，可以防止第一腔体1、第二腔体2吸收光纤中的能量，对待测液体折射率的检测造成影响。
实施例2
本实施例提供了一种如图3应用光栅光纤测量液体折射率的装置，包括相邻的第一腔体1、第二腔体2，并且第二腔体2设置于第一腔体1的上方，本实施例中的第一腔体1、第二腔体2可以为圆柱形腔体；所述第一腔体1内设置有分别旋转多圈的第一光栅光纤5、第三光栅光纤7；所述第二腔体2内设置有旋转多圈的第二光栅光纤6；所述第一腔体1外设置有第一光纤3，所述第二腔体2外设置有第二光纤4；所述第一光纤3的一端与第一光栅光纤5的一端连接，第一光栅光纤5的另一端与第二光栅光纤6的一端连接，第二光栅光纤6的另一端与第三光栅光纤7的一端连接；第三光栅光纤7的另一端与第二光纤4的一端连接；这样，光源发出的入射光就可以从第一光纤3射入，依次通过第一腔体1、第二腔体2、第一腔体1，最后，从第二光纤4射出；实际进行液体折射率测量的时候，在第一腔体1注入已知折射率为n的标准液体，并且第一光栅光纤5没入标准液体中，在第二腔体2内注入待测液体，并且第二光栅光纤6没入标准液待测液体中，然后从第二光纤4射出的光进行透射光谱测量，在透射光谱中会有标准液体以及待测液体所产生的两个透射谷，两个透射谷之间的波长差，即为标准液体与待测液体的折射率差，这样就可以根据标准液体的折射率n计算待测液体的折射率。
需要的说明的是，第一光栅光纤5不与第一腔体1的内壁接触，第二光栅光纤6不与第二腔体2的内壁接触，这样，可以避免第一腔体1的内壁或者第二腔体2的内壁对待测液体的折射率的测量造成影响；如图2所示，所述第一光栅光纤5设置于第一腔体1内中部；第二光栅光纤6设置于第二腔体2内中部。
还有一点，就是，标准液体可以为空气，这样就只需要在第二腔体2中注入待测液，同样可以进行待测液体的折射率测量。
进一步的，所述第一光纤3穿过第一腔体1、与第一腔体1接触处的腔体为绝缘材料，所述第二光纤4穿过第二腔体2、与第二腔体2接触处的腔体为绝缘材料，这样，可以防止第一腔体1、第二腔体2吸收光纤中的能量，对待测液体折射率的检测造成影响。
实施例3
本实施例提供了一种如图4应用光栅光纤测量液体折射率的装置，包括相邻的第一腔体1、第二腔体2，并且第二腔体2设置于第一腔体1的上方，本实施例中的第一腔体1、第二腔体2为空心的圆柱形腔体，并且，所述第二腔体2设置于第一腔体1的内部。所述第一腔体1内设置有分别旋转多圈的第一光栅光纤5、第三光栅光纤7；所述第二腔体2内设置有旋转多圈的第二光栅光纤6；所述第一腔体1外设置有第一光纤3，所述第二腔体2外设置有第二光纤4；所述第一光纤3的一端与第一光栅光纤5的一端连接，第一光栅光纤5的另一端与第二光栅光纤6的一端连接，第二光栅光纤6的另一端与第三光栅光纤7的一端连接；第三光栅光纤7的另一端与第二光纤4的一端连接；这样，光源发出的入射光就可以从第一光纤3射入，依次通过第一腔体1、第二腔体2、第一腔体1，最后，从第二光纤4射出；实际进行液体折射率测量的时候，在第一腔体1注入已知折射率为n的标准液体，并且第一光栅光纤5没入标准液体中，在第二腔体2内注入待测液体，并且第二光栅光纤6没入标准液待测液体中，然后从第二光纤4射出的光进行透射光谱测量，在透射光谱中会有标准液体以及待测液体所产生的两个透射谷，两个透射谷之间的波长差，即为标准液体与待测液体的折射率差，这样就可以根据标准液体的折射率n计算待测液体的折射率。
需要的说明的是，第一光栅光纤5不与第一腔体1的内壁接触，第二光栅光纤6不与第二腔体2的内壁接触，这样，可以避免第一腔体1的内壁或者第二腔体2的内壁对待测液体的折射率的测量造成影响；如图2所示，所述第一光栅光纤5设置于第一腔体1内中部；第二光栅光纤6设置于第二腔体2内中部。
还有一点，就是，标准液体可以为空气，这样就只需要在第二腔体2中注入待测液，同样可以进行待测液体的折射率测量。
进一步的，所述第一光纤3穿过第一腔体1、与第一腔体1接触处的腔体为绝缘材料，所述第二光纤4穿过第二腔体2、与第二腔体2接触处的腔体为绝缘材料，这样，可以防止第一腔体1、第二腔体2吸收光纤中的能量，对待测液体折射率的检测造成影响。
综上所述，该应用光栅光纤测量液体折射率的装置，通过在两个腔体内设置标准液体和待测液体，使用同一光源先后通过标准液体和待测液体，产生两个不同位置的特征透射谷，从而得出待测液体的折射率，该应用光栅光纤测量液体折射率的装置结构简单，只采用一个光源，测量液体折射率准确率高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：包括相邻的第一腔体（1）、第二腔体（2）；所述第一腔体（1）内设置有第一光栅光纤（5），所述第二腔体（2）内设置有第二光栅光纤（6）；所述第一腔体（1）外设置有第一光纤（3），所述第二腔体（2）外设置有第二光纤（4）；所述第一光纤（3）的一端与第一光栅光纤（5）的一端连接，第一光栅光纤（5）的另一端与第二光栅光纤（6）的一端连接，第二光栅光纤（6）的另一端与第二光纤（4）的一端连接。
2.如权利要求1所述的一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：所述第一光栅光纤（5）设置于第一腔体（1）内中部；第二光栅光纤（6）设置于第二腔体（2）内中部。
3.如权利要求1所述的一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：所述第二腔体（2）设置于第一腔体（1）的上方。
4.如权利要求3所述的一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：所述第一腔体（1）内设置有第一光栅光纤（5）、第三光栅光纤（7）；所述第二腔体（2）内设置有第二光栅光纤（6）；所述第一腔体（1）外设置有第一光纤（3），所述第二腔体（2）外设置有第二光纤（4）；所述第一光纤（3）的一端与第一光栅光纤（5）的一端连接，第一光栅光纤（5）的另一端与第二光栅光纤（6）的一端连接，第二光栅光纤（6）的另一端与第三光栅光纤（7）的一端连接；第三光栅光纤（7）的另一端与第二光纤（4）的一端连接。
5.如权利要求1所述的一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：所述第二腔体（2）设置于第一腔体（1）的内部。
6.如权利要求5所述的一种应用光栅光纤测量液体折射率的装置，其特征在于：所述第一腔体（1）内设置有第一光栅光纤（5）、第三光栅光纤（7）；所述第二腔体（2）内设置有第二光栅光纤（6）；所述第一腔体（1）外设置有第一光纤（3），所述第二腔体（2）外设置有第二光纤（4）；所述第一光纤（3）的一端与第一光栅光纤（5）的一端连接，第一光栅光纤（5）的另一端与第二光栅光纤（6）的一端连接，第二光栅光纤（6）的另一端与第三光栅光纤（7）的一端连接；第三光栅光纤（7）的另一端与第二光纤（4）的一端连接。
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- 2019-08-23 CN CN201910783030.7A patent/CN110346328A/zh not_active Withdrawn
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| CN114674349A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-28 | 麒盛科技股份有限公司 | 一种基于光纤微弯的监测装置 |
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