外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及物性参数测量领域，尤其涉及一种外加电场和温度场协同作用下测量 液体折射率的方法。
【背景技术】
[0002] 以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有 技术。
[0003 ]软性液体电光材料的电光调控在光通信领域的电光调制器、电光开关、光波导、以 及液体显示器、光通信领域的电光调制器、电光开关、光波导等、液晶显示器、微结构内填充 电光软材料的光子晶体光纤、电控液体微透镜阵列、电控空间光调制器、大功率固体激光栗 浦及电光调Q、基于电致变色原理的智能玻璃、基于手性向列型液晶与手性离子液复合而成 的电纸(E-paper)等等领域均有广泛的应用。而在上述应用中，软性液体电光材料折射率随 外电场的变化规律是一个必须了解的因素。
[0004] 由于软性液体电光材料同普通液体材料一样具有流动性和可塑性这些液体的共 性特点，目前实验室用于测量液体折射率的方法如CCD测量液体折射率、玻璃毛细管焦点测 量法、共焦球面F-P干涉仪测量法、迈克尔逊干涉仪测量法、最小偏向角测量法等方法也基 本可以用来对其折射率进行测量。
[0005] 但采用以上方法测量液体折射率的所有报道中，尚未见到针对软性电光材料折射 率在电场/温度场协同作用下的研究报道。针对这一问题的测量已有的测试方案中均存在 一定缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提出一种外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的装 置，能够准确获得不同外加电场下电流变液或离子液体的折射率。
[0007] 根据本发明的外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法，包括：
[0008] S1、分别将样品槽底面的第一电极片和样品槽顶面的第二电极片与电源的正负极 连接，调节电源的电压，使第一电极片和第二电极片之间的电场达到待测电场强度；
[0009] S2、通过贴附在样品槽三个侧面的加热板加热样品槽内的液体，使所述液体的温 度达到待测温度；
[0010] S3、在所述待测电场强度和待测温度条件下，利用最小偏向角法测量液体的折射 率；
[0011]其中，样品槽为由三片玻璃组成的横截面为等腰三角形的空心三棱镜，第一电极 片、第二电极片以及样品槽之间形成密封结构;样品槽两个侧腰面为透光玻璃，样品槽的第 三侧面为毛玻璃，两片透光玻璃的光程均为1/60，λ为入射光线的波长;样品槽的高度h与等 腰三角形的最大边长1之间满足如下关系:h= (0.5~1.35) XI;
[0012]液体通过设置在第三侧面上的注入孔注入样品槽内。
[0013] 优选地，电极片的形状与样品槽的底面和顶面的形状相同，电极片上焊接由导线， 通过该导线与电源连接；
[0014] 或者，电极片的形状为箭头状，电极片的三角形箭头与样品槽的底面和顶面的形 状相同，电极片的箭头尾部上设置有小孔;导线的一端缠绕在所述小孔上，导线的另一端与 电源连接。
[0015]优选地，电极片为铂片;或者，电极片以钛作为基底，所述基底上镀铂。
[0016] 优选地，电极片的厚度Η满足：
[0017]
[0018]式中，1!为等腰三角形两个侧腰的长度，单位为:mm; 12为等腰三角形的底边长度， 单位为:mm; P为样品槽内液体的密度，单位为:g/cm3。
[0019] 优选地，加热板上设置有水软管，用于加热的供热液体在水栗的驱动下从所述水 软管的一端流入、从所述水软管的另一端流出。
[0020] 优选地，为了保证均匀加热，步骤S2包括：
[0021 ]获取样品槽内的液体温度，根据样品槽内的液体种类、液体体积、液体温度和待测 温度，确定将液体加热至待测温度所需的加热热量；
[0022] 根据加热板上的水软管数量、所述加热热量、以及加热板的传热效率，确定供热液 体的第一温度以及水软管中供热液体的第一流量；
[0023] 基于供热液体的第一温度以及水软管中供热液体的第一流量，对样品槽内的液体 进行加热。
[0024] 优选地，供热液体的流量q满足如下关系：
[0025]
[0026] 式中，q第一流量，单位为：cm3/s ; Q为将液体加热至待测温度所需的加热热量，单 位为:J;η为加热板上的水软管数量，单位为:根;η为加热板的传热效率，单位为：％ ; co为供 热液体的比热容，单位为:J/(kg · °C);Po为供热液体的密度，单位为:g/cm3; At为供热液体 的温度与样品槽内液体温度之间的差值，单位为：°C。
[0027] 优选地，步骤S2进一步包括：
[0028] 分别获取水软管进水端和出水端的供热液体温度，确定水软管进水端和出水端的 供热液体的温度差；
[0029] 当所述温度差大于预设的温差阈值时，基于所述温度差查询预设的映射关系表， 确定供热液体的第二温度以及第二流量；
[0030] 基于供热液体的第二温度以及第二流量，对样品槽内的液体进行加热。
[0031] 优选地供热液体的第二温度与第二流量之间满足：
[0032] (5~X |ti_t2| =AXLX
[0033] 式中，ti为供热液体的第二温度，单位为：°C ;t2为样品槽内的液体温度，单位为： °C ; q'为供热液体的第二流量，单位为:cm3/s; A为水软管的内截面面积，单位为:cm2; L为水 软管的长度，单位为:cm; △ V为水软管进水端和出水端的供热液体的温度差，单位为：°C。
[0034] 优选地，加热板的背对于玻璃片的一面设置有绝热材料;加热板的粘附于玻璃片 的一侧为导热材料。
[0035] 根据本发明的外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法，包括:包括： 分别将样品槽底面的第一电极片和样品槽顶面的第二电极片与电源的正负极连接，调节电 源的电压，使第一电极片和第二电极片之间的电场达到待测电场强度;通过贴附在样品槽 三个侧面的加热板加热样品槽内的液体，使液体的温度达到待测温度;在待测电场强度和 待测温度条件下，利用最小偏向角法测量液体的折射率。本发明通过在样品槽的底面和顶 面设置电极片能够为待测液体施加均匀的电场，通过在样品槽的三个侧面贴附加热板能够 为液体提供均匀的温度场，从而准确测量外加电场和温度场协同作用下液体折射率发生的 变化。
【附图说明】
[0036] 通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本发明的特征和优点将变得更加 容易理解，在附图中：
[0037] 图1是根据本发明优选实施例的外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的 装置的示意图；
[0038] 图2是根据本发明优选实施例的电极片主视图；
[0039]图3是根据本发明优选实施例的电极片俯视图；
[0040] 图4是根据本发明优选实施例的电极片左视图；
[0041] 图5是根据本发明优选实施例的用于加热样品槽内液体的保温组件的原理图； [0042]图6示出了根据本发明优选实施例中，水软管在样品槽第三侧面上的加热板上的 分布示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描 述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0044] 本发明基于最小偏向角测量法设计外加电场和温度场协同作用下测量液体折射 率的方法，通过在样品槽的底面和顶面设置电极片能够为待测液体施加均匀的电场，通过 在样品槽的三个侧面贴附加热板能够为液体提供均匀的温度场，从而准确测量外加电场和 温度场协同作用下液体折射率发生的变化。
[0045] 根据本发明的外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法，包括:S1、分 别将样品槽底面的第一电极片和样品槽顶面的第二电极片与电源的正负极连接，调节电源 的电压，使第一电极片和第二电极片之间的电场达到待测电场强度。
[0046]参见图1，样品槽22为由三片玻璃组成的等腰空心三棱镜。若样品槽22的三条底边 边长不相等、即组成样品槽22的三片玻璃的尺寸不相等，则增加了三片玻璃的加工复杂程 度，不利于降低样品槽22的加工成本。本发明中，为了简化样品槽的结构，样品槽可以为等 边空心三棱镜。当样品