测量气体折射率的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量气体折射率的方法和装置，其中所述装置包括气室，用于集取待测气体；螺管，用于将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上，由此使得气室位于反射镜所在的光路上；真空泵，用于采用排气法从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；其中，变化的压强用于测量气体的折射率。采用本发明的测量气体折射率的装置，能够测量任意气体的折射率，同时还能实时采样压强的变化并在显示器上以数字化显示。
【专利说明】测量气体折射率的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量气体折射率的方法和装置，尤其涉及一种利用迈克尔逊干涉仪测量气体折射率的方法和装置。
【背景技术】
[0002]折射率在物理、生物、化学等学科领域是一个很重要的参数，对其精确测量在物理、化工、医药、食品等相关工业部门有重要意义和用途。因此，许多的测量折射率的方法应运而生。传统的测量方法有掠入射法、衍射光栅法、激光照射法和CCD测量法，还有宽带吸收光谱法、滴定法和荧光淬火等测量方法。
[0003]迈克尔逊干涉仪是一款构思巧妙、结构紧凑和测试精度很高的光学测量仪器，在物理学，特别是近代物理学发展中占据举足轻重的地位，可以完成多种分析测试和实验教学工作，该仪器也是我国高校物理实验中心最常见的实验仪器之一。迈克尔逊干涉仪的原理是一束入射光由分光板分为两束后各自被对应的平面镜反射回来并产生干涉，干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而使干涉图样发生改变。迈克尔逊干涉仪通常用于做光波波长、折射率、厚度以及同心圆干涉条纹的测量
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[0004]现有技术中，利用迈克尔逊干涉仪测量气体折射率主要的方法多为通过捏动打气皮囊来改变气室内压强，由于皮囊打进的是空气，这只能测量空气的折射率，应用范围较小，不适用于任意气体折射率的测量。此外，在读气压计上压强的读数时，由于是指针显示气压数值，气压变化不大时读数差别不大，应当待小气室内的空气压强稳定不变即气压计上的读数稳定不再变化后再进行读数，这有时也会给测量带来较大的误差。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于上述技术问题而产生的。本发明的目的是提出一种测量气体折射率的方法和装置，其能够测量任意气体的折射率，同时还能实时采样压强的变化并在显示器上以数字化显示。
[0006]本发明的实施例提供一种测量气体折射率的装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述迈克尔逊干涉仪包括反射镜和导轨；其中所述装置还包括气室，用于集取待测气体；螺管，用于将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上，由此使得气室位于反射镜所在的光路上；真空泵，用于采用排气法从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；其中，变化的压强用于测量气体的折射率。
[0007]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括过滤器，用于净化真空泵抽出的气体。
[0008]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括气压传感器，用于感应气室内的压强变化，并将其转换为电压信号后通过接口输出给气压显示装置进行显示。
[0009]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括导气管，其中所述气室、真空泵、过滤器、气压传感器之间通过导气管相连接。[0010]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括气压显示装置；所述气压显示 装置包括A/D转换电路、主控制器、存储器、查询接口、显示器控制电路、以及显示器，其中 A/D转换电路，用于通过接口接收来自气压传感器的电压信号，并经过A/D转换输出数字信 号给主控制器；主控制器，用于接收到来自A/D转换电路的数字信号后，将其存储到存储器 中，同时驱动显示器控制电路在显示器上显示气压信息；查询接口，用于给用户提供查询功 能，使得用户能通过该查询接口来查询保存在存储器中的气压信息。[0011]本发明的实施例还提供一种气体折射率的测量方法，包括在气室中采集待测气 体；将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上；调节迈克尔逊干涉仪，产生干涉条纹并通过 气室；通过真空泵从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；基于干涉条纹随气 室里的压强变化而变化，由此计算出气体的折射率。[0012]进一步地，本发明的采用气体折射率的测量方法采用以下公式来计算气体的折射 率:[0013]n。= ; * t+l;其中，N为条纹移动个数，λ为待测气体的波长,L为气室有效长2L Ap度，Po为室温下常压，Λρ为气室压强的变化量。[0014]与现有技术相比，采用本发明的测量气体折射率的方法和装置具有以下有益效 果:[0015](I)本发明的测量气体折射率的方法和装置能够测量任意气体的折射率，由此大 大提高了迈克尔逊干涉仪的应用范围。[0016](2)本发明的测量气体折射率的方法和装置能实时采样压强的变化，并且采用自 动数字化的数显模式，能够完整记录测量所需的数据并能减少测量时间，方便测量中对数 据的处理、记录和查询，操作简便，显著提高测量的效率。【专利附图】
【附图说明】[0017]结合随后的附图，从下面的详细说明中可显而易见的得出本发明的上述及其他目 的、特征及优点。在附图中:[0018]图1-2示出了根据本发明的测量气体折射率的装置的功能组成框图；[0019]图3示出了采用本发明的测量气体折射率的装置进行气体折射率测量的方法流 程图。【具体实施方式】[0020]为了更全面地理解本发明及其优点，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一 步详细地说明。[0021]本发明提供了一种测量气体折射率的装置，包括:迈克尔逊干涉仪，所述迈克尔逊 干涉仪包括反射镜和导轨；其中所述装置还包括气室，用于集取待测气体；螺管，用于将气 室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上，由此使得气室位于反射镜所在的光路上；真空泵，用于 采用排气法从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；其中，变化的压强用于测量 气体的折射率。[0022]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括过滤器，用于净化真空泵抽出的气体。[0023]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括气压传感器，用于感应气室内的压强变化，并将其转换为电压信号后通过接口输出给气压显示装置进行显示。[0024]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括导气管，其中所述气室、真空泵、过滤器、气压传感器之间通过导气管相连接。[0025]进一步地，本发明的测量气体折射率的装置还包括气压显示装置；所述气压显示装置包括A/D转换电路、主控制器、存储器、查询接口、显示器控制电路、以及显示器，其中 A/D转换电路，用于通过接口接收来自气压传感器的电压信号，并经过A/D转换输出数字信号给主控制器；主控制器，用于接收到来自A/D转换电路的数字信号后，将其存储到存储器中，同时驱动显示器控制电路在显示器上显示气压信息；查询接口，用于给用户提供查询功能，使得用户能通过该查询接口来查询保存在存储器中的气压信息。[0026]下面，参考图1-2，对根据本发明的测量 气体折射率的装置进行详细介绍。[0027]本发明的测量气体折射率的装置包括:迈克尔逊干涉仪8，气室10，真空泵11，螺管12，气压传感器13，导气管24，过滤器26，气压接口 30，以及旋钮40。其中:[0028]迈克尔逊干涉仪8包括反射镜9和导轨33。[0029]气室10，用于集取待测气体。其中，待测气体可以是有待测量的任意气体。[0030]螺管12，用于将气室10连接在迈克尔逊干涉仪8的导轨33上，[0031]由此使得气室10位于反射镜9所在的光路上。[0032]真空泵11，用于在旋钮40处于打开状态下时，采用排气法从气室10中缓慢抽气， 由此使得气室10内压强逐渐减小，变化的压强用于测量气体的折射率。[0033]过滤器26，用于净化真空泵11抽出的气体，由此防止有污染的气体溢出。[0034]气压传感器13，用于感应气室10内的压强变化，并将其转换为电压信号通过接口 30输出给气压显示装置。在本发明中，气压显示装置包括:A/D转换电路、主控制器、存储器、查询接口、显示器控制电路、以及显示器。其中，A/D转换电路将从接口 30接收到的电压信号，经过A/D转换输出数字信号给主控制器；主控制器接收到来自A/D转换电路的数字信号后，将其存储到存储器中，同时驱动显示器控制电路在显示器上显示气压信息。另外， 用户也可以通过查询接口来查询保存在存储器中的气压信息。[0035]其中，气室10、真空泵11、过滤器26、气压传感器13之间通过导气管24相连接。[0036]此外，本发明的实施例还提供一种气体折射率的测量方法，包括在气室中采集待测气体；将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上；调节迈克尔逊干涉仪，光经过气室产生干涉条纹；通过真空泵从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；基于干涉条纹随气室里的 压强变化而变化，由此计算出气体的折射率。[0037]进一步地，本发明的采用气体折射率的测量方法采用以下公式来计算气体的折射率:Νλ & Pn , 1[0038]
【权利要求】
1.一种测量气体折射率的装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述迈克尔逊干涉仪包括反射镜和导轨，其特征在于，所述装置还包括:气室，用于集取待测气体；螺管，用于将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上，由此使得气室位于反射镜所在的光路上；真空泵，用于采用排气法从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；其中，变化的压强用于测量气体的折射率。
2.根据权利要求1所述的测量气体折射率的装置，其还包括:过滤器，用于净化真空泵抽出的气体。
3.根据权利要求1-2任一项所述的测量气体折射率的装置，其还包括:气压传感器，用于感应气室内的压强变化，并将其转换为电压信号后通过接口输出给气压显示装置进行显示。
4.根据权利要求3所述的测量气体折射率的装置，其还包括导气管，其中:所述气室、真空泵、过滤器、气压传感器之间通过导气管相连接。
5.根据权利要求3所述的测量气体折射率的装置，其还包括所述气压显示装置；所述气压显示装置包括A/D转换电路、主控制器、存储器、查询接口、显示器控制电路、以及显示器，其中:A/D转换电路，用于通过接口接收来自气压传感器的电压信号，并经过A/D转换输出数字信号给主控制器；主控制器，用于接收到来自A/D转换电路的数字信号后，将其存储到存储器中，同时驱动显示器控制电路在显示器上显示气压信息；查询接口，用于给用户提供查询功能，使得用户能通过该查询接口来查询保存在存储器中的气压信息。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述测量气体折射率的装置进行气体折射率测量的方法，所述方法包括以下步骤:在气室中采集待测气体； 将气室连接在迈克尔逊干涉仪的导轨上；调节迈克尔逊干涉仪，产生干涉条纹；通过真空泵从气室中缓慢抽气，由此使得气室内压强逐渐减小；基于干涉条纹随气室里的压强变化而变化，由此计算出气体的折射率。
7.根据权利要求6所述的方法，其中采用以下公式来计算气体的折射率:^ =+ 其中，N为干涉条纹“涌现”或“吞进”的个数，λ为待测气体的波长，L为气室有效长度，P0为室温下常压，Λ P为气室压强的变化量。
【文档编号】G01N21/45GK103558185SQ201310504665
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】李伟, 王启银, 臧天权, 赵锐, 张尧, 苏彦军, 张小龙 申请人:国家电网公司, 山西省电力公司大同供电分公司