【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及液体折射率光学测量，具体是一种基于全反射原理和图像识别的折射率测量方法及折射仪。
技术介绍
1、折射率是描述光与物质相互作用的重要物理参数，尤其在液体介质中，折射率通常与液体的浓度直接相关。因此，利用折射率数值来判断样品的质量已成为一种重要的鉴别方法，其应用范围广泛，涵盖光学设计、材料科学、生物医学等多个领域，并在透镜性能研究、水质检测等方面发挥着重要作用。
2、国内现有的折射率测量方法主要包括以下几类：
3、（1）基于全反射原理的液体折射率测量装置：该方法通过直接测量发生全反射时的全反射角来确定折射率。
4、（2）分光计：用于测量光线的波长和强度，间接确定折射率。
5、（3）迈克耳孙干涉仪：利用干涉原理测量光程差，进而计算折射率。
6、（4）双空气劈尖和牛顿环：通过观察干涉图样来确定折射率。
7、尽管这些方法在折射率测量中具有一定的应用价值，但它们各自存在一些弊端，例如，（1）成本和操作复杂性：基于全反射原理的测量装置通常需要昂贵的角度传感器和复杂的操作流程。（2）安全性问题：分光计在测量过程中激光束可能直接射入眼睛，存在安全隐患。（3）样品制备和清洗困难：双空气劈尖和牛顿环需要将样品制成规则形状，增加了成本且不易清洗。（4）精度和效率问题：现有方法在测量过程中可能存在时间延迟和人为误差，影响测量精度和效率。
8、因此，需要一种成本更低、精度更高、操作更简便、安全性更好的折射率测量装置。
技术实现思
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于全反射原理和图像识别的折射率测量方法及折射仪。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于全反射原理和图像识别的折射率测量方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
3、步骤s1、实时采集折射光图像；具体是：
4、可见光源向盛放皿发射可见光。
5、固定光源位置不动，调整盛放皿待测溶液一侧正对光源，并使得折射光在折射光收集屏的中心位置；所述盛放皿为透明材质，且盛放皿被分割为两部分，一部分放置待测溶液，另一部分置空。
6、旋转模块以速度控制盛放被测溶液的盛放皿匀速旋转。
7、图像采集模块实时采集所述折射光收集屏的图像视频。
8、步骤s2、将图像视频转化为若干图像，筛选出折射光光点消失和光点出现的图像。
9、步骤s3、根据折射光光点消失和光点出现的图像，得到被测溶液的全反射角。
10、步骤s4、根据被测溶液的全反射角计算得到折射率。
11、优选地，步骤s2具体是：
12、将图像视频转化为若干图像，然后将每张图像进行预处理，转为二值化图像。
13、对每张二值化图像中的非零像素值进行计数，得到每张图像的非零像素值总数量，构成数组;i=1,2,……，n；n表示图像总数。
14、初始化标记flag=0，遍历数组，然后对满足公式（1）的图像打上标记ξ，如果flag=0，表示折射光光点消失，如果flag=1，表示折射光光点出现；筛选出所有打上标记ξ的全部图像，然后提取对应图像的序号，构成光点变化临界点图像序号数组number_list。
15、 式（1）
16、优选地，步骤s3具体是：
17、将光点变化临界点图像序号数组number_list中所有元素按先后顺序，以每两个分为一分组。
18、每一分组采用后一个序号值减去前一个序号值，所得差值即为光点不存在于视频中的帧数，该差值与系数ɑ相乘，将相乘结果作为当前分组的全反射角；将各分组的全反射角取平均，得到被测溶液的全反射角。
19、优选地，步骤s4折射率的计算公式为：
20、 式（2）
21、其中，表示被测溶液折射率，表示空气折射率。
22、优选地，系数的计算公式为：
23、 式（3）
24、其中，表示旋转模块的转动速度，f表示图像频率，k表示修正系数。
25、第二方面，本专利技术提供包括可见光源、盛放皿、旋转模块、折射光收集屏、图像采集模块、图像识别模块。
26、所述盛放皿为透明材质，且盛放皿被分割为两部分，一部分放置待测溶液，另一部分置空。
27、所述可见光源位于所述盛放皿的一侧，可见光源发射的可见光能够直射至盛放皿。
28、所述折射光收集屏位于所述盛放皿的另一侧，被盛放皿内待测溶液折射后的折射光可落在所述折射光收集屏。
29、所述旋转模块用于实现盛放皿按照设定速度旋转。
30、所述图像采集模块用于实时采集所述折射光收集屏的图像视频。
31、图像采集模块实时采集所述折射光收集屏的图像视频。
32、本专利技术的有益效果：
33、本专利技术提供一种基于全发射原理和图像识别的折射率测量方法，通过不同物质发生全反射的临界角不同这一现象，只需利用光源向装有待测溶液的盛放皿发射可见光，让旋转模块带动盛放皿旋转改变入射角，并采集待测液发生全反射的时刻，进而计算出待测液的折射率，自动化程度高，解决了现有技术中高精度纯光学结构阿贝折射仪操作复杂的问题。
34、本专利技术通过简单原理进行光路搭建，保证精度的同时压缩成本，平衡了投入成本与最终效果，提高了装置的性价比。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于全反射原理和图像识别的折射率测量方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2具体是：
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤S3具体是：
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S4折射率的计算公式为：
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，系数的计算公式为：
6.实现权利要求1-5任一项所述方法的折射仪，其特征在于包括可见光源、盛放皿、旋转模块、折射光收集屏、图像采集模块、图像识别模块；
【技术特征摘要】
1.一种基于全反射原理和图像识别的折射率测量方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤s2具体是：
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤s3具体是：
4.根据权利要求1所述方...
【专利技术属性】
技术研发人员：于小涵，蒋玉琳，冶俊梅，史壹权，梁秋予，温正城，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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