外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及物性參數(shù)測量領(lǐng)域，尤其涉及一種外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量 液體折射率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以下對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0003 ]軟性液體電光材料的電光調(diào)控在光通信領(lǐng)域的電光調(diào)制器、電光開關(guān)、光波導(dǎo)、以 及液體顯示器、光通信領(lǐng)域的電光調(diào)制器、電光開關(guān)、光波導(dǎo)等、液晶顯示器、微結(jié)構(gòu)內(nèi)填充 電光軟材料的光子晶體光纖、電控液體微透鏡陣列、電控空間光調(diào)制器、大功率固體激光栗 浦及電光調(diào)Q、基于電致變色原理的智能玻璃、基于手性向列型液晶與手性離子液復(fù)合而成 的電紙(E-paper)等等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。而在上述應(yīng)用中，軟性液體電光材料折射率隨 外電場的變化規(guī)律是一個(gè)必須了解的因素。
[0004] 由于軟性液體電光材料同普通液體材料一樣具有流動(dòng)性和可塑性這些液體的共 性特點(diǎn)，目前實(shí)驗(yàn)室用于測量液體折射率的方法如CCD測量液體折射率、玻璃毛細(xì)管焦點(diǎn)測 量法、共焦球面F-P干涉儀測量法、邁克爾遜干涉儀測量法、最小偏向角測量法等方法也基 本可以用來對其折射率進(jìn)行測量。
[0005] 但采用以上方法測量液體折射率的所有報(bào)道中，尚未見到針對軟性電光材料折射 率在電場/溫度場協(xié)同作用下的研究報(bào)道。針對這一問題的測量已有的測試方案中均存在 一定缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提出一種外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的裝 置，能夠準(zhǔn)確獲得不同外加電場下電流變液或離子液體的折射率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的方法，包括：
[0008] S1、分別將樣品槽底面的第一電極片和樣品槽頂面的第二電極片與電源的正負(fù)極 連接，調(diào)節(jié)電源的電壓，使第一電極片和第二電極片之間的電場達(dá)到待測電場強(qiáng)度；
[0009] S2、通過貼附在樣品槽三個(gè)側(cè)面的加熱板加熱樣品槽內(nèi)的液體，使所述液體的溫 度達(dá)到待測溫度；
[0010] S3、在所述待測電場強(qiáng)度和待測溫度條件下，利用最小偏向角法測量液體的折射 率；
[0011]其中，樣品槽為由三片玻璃組成的橫截面為等腰三角形的空心三棱鏡，第一電極 片、第二電極片以及樣品槽之間形成密封結(jié)構(gòu);樣品槽兩個(gè)側(cè)腰面為透光玻璃，樣品槽的第 三側(cè)面為毛玻璃，兩片透光玻璃的光程均為1/60，λ為入射光線的波長;樣品槽的高度h與等 腰三角形的最大邊長1之間滿足如下關(guān)系:h= (0.5~1.35) XI;
[0012]液體通過設(shè)置在第三側(cè)面上的注入孔注入樣品槽內(nèi)。
[0013] 優(yōu)選地，電極片的形狀與樣品槽的底面和頂面的形狀相同，電極片上焊接由導(dǎo)線， 通過該導(dǎo)線與電源連接；
[0014] 或者，電極片的形狀為箭頭狀，電極片的三角形箭頭與樣品槽的底面和頂面的形 狀相同，電極片的箭頭尾部上設(shè)置有小孔;導(dǎo)線的一端纏繞在所述小孔上，導(dǎo)線的另一端與 電源連接。
[0015]優(yōu)選地，電極片為鉑片;或者，電極片以鈦?zhàn)鳛榛?，所述基底上鍍鉑。
[0016] 優(yōu)選地，電極片的厚度Η滿足：
[0017]
[0018]式中，1!為等腰三角形兩個(gè)側(cè)腰的長度，單位為:mm; 12為等腰三角形的底邊長度， 單位為:mm; P為樣品槽內(nèi)液體的密度，單位為:g/cm3。
[0019] 優(yōu)選地，加熱板上設(shè)置有水軟管，用于加熱的供熱液體在水栗的驅(qū)動(dòng)下從所述水 軟管的一端流入、從所述水軟管的另一端流出。
[0020] 優(yōu)選地，為了保證均勻加熱，步驟S2包括：
[0021 ]獲取樣品槽內(nèi)的液體溫度，根據(jù)樣品槽內(nèi)的液體種類、液體體積、液體溫度和待測 溫度，確定將液體加熱至待測溫度所需的加熱熱量；
[0022] 根據(jù)加熱板上的水軟管數(shù)量、所述加熱熱量、以及加熱板的傳熱效率，確定供熱液 體的第一溫度以及水軟管中供熱液體的第一流量；
[0023] 基于供熱液體的第一溫度以及水軟管中供熱液體的第一流量，對樣品槽內(nèi)的液體 進(jìn)行加熱。
[0024] 優(yōu)選地，供熱液體的流量q滿足如下關(guān)系：
[0025]
[0026] 式中，q第一流量，單位為：cm3/s ; Q為將液體加熱至待測溫度所需的加熱熱量，單 位為:J;η為加熱板上的水軟管數(shù)量，單位為:根;η為加熱板的傳熱效率，單位為：％ ; co為供 熱液體的比熱容，單位為:J/(kg · °C);Po為供熱液體的密度，單位為:g/cm3; At為供熱液體 的溫度與樣品槽內(nèi)液體溫度之間的差值，單位為：°C。
[0027] 優(yōu)選地，步驟S2進(jìn)一步包括：
[0028] 分別獲取水軟管進(jìn)水端和出水端的供熱液體溫度，確定水軟管進(jìn)水端和出水端的 供熱液體的溫度差；
[0029] 當(dāng)所述溫度差大于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，基于所述溫度差查詢預(yù)設(shè)的映射關(guān)系表， 確定供熱液體的第二溫度以及第二流量；
[0030] 基于供熱液體的第二溫度以及第二流量，對樣品槽內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。
[0031] 優(yōu)選地供熱液體的第二溫度與第二流量之間滿足：
[0032] (5~X |ti_t2| =AXLX
[0033] 式中，ti為供熱液體的第二溫度，單位為：°C ;t2為樣品槽內(nèi)的液體溫度，單位為： °C ; q'為供熱液體的第二流量，單位為:cm3/s; A為水軟管的內(nèi)截面面積，單位為:cm2; L為水 軟管的長度，單位為:cm; △ V為水軟管進(jìn)水端和出水端的供熱液體的溫度差，單位為：°C。
[0034] 優(yōu)選地，加熱板的背對于玻璃片的一面設(shè)置有絕熱材料;加熱板的粘附于玻璃片 的一側(cè)為導(dǎo)熱材料。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的方法，包括:包括： 分別將樣品槽底面的第一電極片和樣品槽頂面的第二電極片與電源的正負(fù)極連接，調(diào)節(jié)電 源的電壓，使第一電極片和第二電極片之間的電場達(dá)到待測電場強(qiáng)度;通過貼附在樣品槽 三個(gè)側(cè)面的加熱板加熱樣品槽內(nèi)的液體，使液體的溫度達(dá)到待測溫度;在待測電場強(qiáng)度和 待測溫度條件下，利用最小偏向角法測量液體的折射率。本發(fā)明通過在樣品槽的底面和頂 面設(shè)置電極片能夠?yàn)榇郎y液體施加均勻的電場，通過在樣品槽的三個(gè)側(cè)面貼附加熱板能夠 為液體提供均勻的溫度場，從而準(zhǔn)確測量外加電場和溫度場協(xié)同作用下液體折射率發(fā)生的 變化。
【附圖說明】
[0036] 通過以下參照附圖而提供的【具體實(shí)施方式】部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加 容易理解，在附圖中：
[0037] 圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的 裝置的示意圖；
[0038] 圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電極片主視圖；
[0039]圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電極片俯視圖；
[0040] 圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電極片左視圖；
[0041] 圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于加熱樣品槽內(nèi)液體的保溫組件的原理圖； [0042]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，水軟管在樣品槽第三側(cè)面上的加熱板上的 分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對示例性實(shí)施方式的描 述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。
[0044] 本發(fā)明基于最小偏向角測量法設(shè)計(jì)外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射 率的方法，通過在樣品槽的底面和頂面設(shè)置電極片能夠?yàn)榇郎y液體施加均勻的電場，通過 在樣品槽的三個(gè)側(cè)面貼附加熱板能夠?yàn)橐后w提供均勻的溫度場，從而準(zhǔn)確測量外加電場和 溫度場協(xié)同作用下液體折射率發(fā)生的變化。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的外加電場和溫度場協(xié)同作用下測量液體折射率的方法，包括:S1、分 別將樣品槽底面的第一電極片和樣品槽頂面的第二電極片與電源的正負(fù)極連接，調(diào)節(jié)電源 的電壓，使第一電極片和第二電極片之間的電場達(dá)到待測電場強(qiáng)度。
[0046]參見圖1，樣品槽22為由三片玻璃組成的等腰空心三棱鏡。若樣品槽22的三條底邊 邊長不相等、即組成樣品槽22的三片玻璃的尺寸不相等，則增加了三片玻璃的加工復(fù)雜程 度，不利于降低樣品槽22的加工成本。本發(fā)明中，為了簡化樣品槽的結(jié)構(gòu)，樣品槽可以為等 邊空心三棱鏡。當(dāng)樣品