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基于光纤位移测量的液体折射率测量方法研究

丁宁  
【摘要】:折射率,是研究液体光学属性的一个重要因素,它可以反映出液体内部很多信息,例如热光系数、弹光性质等一些参数和折射率的密切关系。为此,准确测量不同液体的折射率,在研究液体性质等方面有很深远的影响。随着科学技术的不断发展,测量液体折射率的传统方法很难满足技术的要求,为了适应光刻物镜、红外光系统、光纤通讯、医药的不断要求,研究出一种新方法来测量出液体的折射率成为光学测量研究的重要课题。为了实现液体折射率高精度、非接触、智能化测量,本文开展了基于光纤位移测量的液体折射率测量方法研究。在参考国内外文献的基础上,深入研究了液体折射率性质、测量方法及其影响测量精度的主要原因。首先,设计了基于激光干涉法的液体折射率测量的光学系统,完成了该系统干涉理论的相关推导。与常见光路相比,该光学系统使用较少的光学元件,即能够实现双光束干涉。此外,光路应用消激光散斑理论,合理去除激光散斑,抗干扰能力强。其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了一种光纤式位移测量方法,并应用了反射式光纤位移传感器,取消了传统的条纹计数,实现高精度位移的测量,其测量分辨率达微米级。再次,搭建了液体折射率测量演示验证系统,并对系统进行了对比实验和误差分析,分析了激光器、光路、光纤、比色皿以及测量环境对测量精度的影响。最后,以矿泉水、Na Cl溶液为实验对象,同时分析了温度、浓度对液体折射率的影响,对测量系统进行验证,测试了该系统的精度并验证了系统的测试功能。


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