[发明专利]一种利用OFDM信号进行折射率测量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于折射率测量技术领域，涉及一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置和方法，该技术可以实现超快速度和超高精度的液体折射率测量，同时可以实现对折射率变化的动态监测，为生物化学等学科实验提供一种全新的监测待测溶液折射率参数方法。 

背景技术

液体的折射率是液体的一个基本物理参数。液体的很多重要参量(如密度、浓度等)的变化都会导致液体折射率发生变化，通过测量折射率可以计算出液体的这些参量。在食品加工、医疗制药等涉及国计民生的行业，对液体的浓度、密度等都有较高的要求，因此，对液体折射率的准确测量具有相当重要的现实意义。 

现行的测量液体折射率的方法总结起来主要有几何光学法和波动光学法。但是他们都存在着相应的缺点。几何光学法测量液体折射率是利用光束到达液体介质表面发生反射、或透过液体介质发生折射等现象。实验原理是利用光的反射或折射定律，测量光束经过液体介质后的入射角或折射角度的变化来测量待测液体的折射率。 

现有的用几何光学方测量液体折射率的实验方法有很多种： 

第一种：用掠入射法测量液体折射率。该掠入射法是根据光的全反射原理，测量折射后的临界光线出射角，获得待测液体折射率；将待测液体(设其折射率为n_x)滴加在折射率为n(n_x＞n)的直角棱镜上。如图1所示，1和2为两条掠射光线，入射光掠射在待测液体和玻璃棱镜的界面上，光束到达O点经待测液体和玻璃棱镜界面的折射从BC面射出。而平行于AB面的入射光线2以临界角a进入棱镜，然后以角β从BC面出射，待测液体的折射率表达式为：n_x＝sinγ(n²-sin²β)^1/2-cosγsinβ 

第二种，用激光照射法测量液体折射率。实验时利用激光照射到液体薄层表面发生反射和折射，再测量反射、折射的偏移量来测量液体折射率。实验装置如图2所示。在空的玻璃水槽内水平放置一块平板玻璃，激光束以θ角斜入射到玻璃板上，入射光束经玻璃板上表面反射到达右侧白纸D处形成光斑。往水槽内注入待测液体，这时在右侧白纸上形成两个亮斑，较上面的那个光斑是由玻璃上的液体薄层反射形成的光斑A，紧随其下的光斑B 是由进入待测液体和空气界面的光束折射形成的。激光束入射角正切值tanθ＝OC/OD，只要测量出白纸上面的光斑间距AD、AB和OC、OD就可求得待测液体折射率，其表达式为： 

n=simθsinβ=sin(arctanOCOD)sin[arctan(ABAD·OCOD)]]]>

现有的几何光学方测量液体折射率存在以下缺陷： 

(1)实验装置简陋，测量精度低； 

(2)测量时间很长，只能测定点折射率值； 

(3)稳定性差，液体晃动等因素都可以给实验结果带来误差。