徐聪恩 / 宁波市计量测试研究院

阿贝折射仪的影响因素

徐聪恩 / 宁波市计量测试研究院

介绍了阿贝折射仪的测量原理，对阿贝折射仪的两个重要参数：折射率示值误差和平均色散示值误差，浅析其影响因素，并给出了测量不确定度评定。

阿贝折射仪；折射率；平均色散；测量不确定度

0　引言

折射率［1］和平均色散［2］是物质的重要光学常数，通过这两项参数可以了解物质的纯度、色散大小等光学性能。阿贝折射仪是测定透明、半透明液体或固体的折射率nD和平均色散nF-nC的重要仪器。阿贝折射仪广泛应用于石油、油脂、制药、制漆、日用化工、制糖和地质勘察等行业，成为工厂、学校和科研单位不可缺少的常用设备。

1　原理

阿贝折射仪的测量原理，是将被测试样与一已知折射率的折射棱镜紧贴在一起，根据光线全反射临界角求得试样的折射率。阿贝折射仪采用了一对直角色散棱镜。当仪器用白光照明时，选择直角色散棱镜来抵消被测试样和折射棱镜产生的综合色散，在消色散位置得到清晰的临界线，此时可测得D谱线的折射率nD，同时借助于它所旋转的角度，通过色散分度圈上的读数Z值和测得的折射率nD值，可以计算出被测试样的平均色散nF-nC。

2　折射率示值误差

2.1测量方法

2.1.1测量依据

JJG 625-2001《阿贝折射仪检定规程》。

2.1.2环境条件

温度：（20±3）℃； 相对湿度：＜ 85%。

2.1.3测量标准

折射率标准块：

2.1.4测量过程

根据检定规程要求，白光照明，用四种标准块和相应的折射液分别进行测量。每种标准块在两个消色散位置上各取一次折射率读数，重复测量4次，得8个折射率测得值，再取平均值，即得该标准块的折射率测量值，该测量值与标准块的折射率标准值之差，即为对该标准块折射率测量的示值误差。

2.2测量模型

2.2.1测量模型

2.2.2灵敏系数

2.3标准不确定度分量的来源

2.4标准不确定度分量的评定

以折射率标准块F2为例，在重复性条件下连续测量8次，得到测量值如下：1.612 9、1.612 9、 1.612 9、1.612 9、1.612 9、1.613 0、1.612 9、1.612 9。标准不确定度分量为

折射率标准块的折射率标准值由上级给出。已知折射率标准块折射率不确定度为则由折射率标准块标准值引入的标准不确定度分量为

在四种折射率标准块中，折射率温度系数最大的是ZF2，其值为61×10-7/℃。由于环境温度控制为（20±3）℃，所以温度变化引起的折射率测量变化量最大值为此项服从三角分布，则由于温度变化引起的标准不确定分量为

2.5合成标准不确定度的评定

2.6扩展不确定度评定

阿贝折射仪折射率示值误差的扩展不确定度：当取置信概率约为95%时，k = 2，即：

3　平均色散示值误差

3.1测量方法

3.1.1测量依据

JJG 625-2001。

温度：（20±3）℃；相对湿度：＜ 85%。

3.1.3测量标准

折射率标准块：

3.1.4测量过程

根据检定规程要求，白光照明，用四种标准块和相应的折射液分别进行测量。每种标准块在两个消色位置上各测量一次，重复测量4次，得8个色散分度圈读数测得值，再取平均值，即得Z测量值。根据该标准块的折射率测量值和Z测量值，用附在仪器使用说明书后的色散表，查出相应的参数A、B和δ，计算出该标准块的平均色散测量值。该测量值与标准块平均色散的标准值之差，即为对该标准块平均色散测量的示值误差。

3.2测量模型

3.2.1测量模型

为从根本上提升GPS测绘技术在工程测绘中的应用有效性，相关工作人员应从提高GPS测绘技术重视度入手。①认清社会发展对工程质量及效率提出的要求，在确保自身经济利益最大化的前提下积极引进GPS测绘技术与设备[4]；②基于工程施工期间的具体特征及要求，对GPS测绘技术进行不断的完善与革新，使其更加适应工程测绘；③依据GPS测绘技术应用需求，搭建起信息通讯平台，确保测绘信息的有效传输。

3.2.2灵敏系数

3.3标准不确定度分量的来源

3.3.1被测阿贝折射仪的标准不确定度分量

3.3.1.1测量重复性引起的标准不确定度分量

3.3.1.2分辨力引起的标准不确定度分量

3.3.2折射率标准块引起的标准不确定度分量

3.4标准不确定度分量的评定

3.4.1被测阿贝折射仪的标准不确定度分量

以折射率标准块QK1为例，在重复性条件下连续测量8次，得到一组Z测量值如下：42.1、42.0、42.1、42.2、42.2、42.1、42.1、42.0。

折射率标准块的平均色散标准值是由上级标准给出的约定真值。已知折射率标准块平均色散不确定度为则由折射率标准块标准值引入的标准不确定度分量为

在四种折射率标准块中，平均色散温度系数最大的是ZF2，其值为24×10-7/℃。由于环境温度控制为（20±3）℃，所以温度变化引起的折射率测量变化量最大值为

3.5合成标准不确定度的评定

3.6扩展不确定度的评定

阿贝折射仪平均色散示值误差的扩展不确定度：

当取置信概率约为95%时，k = 2，即：

4　结语

本文对阿贝折射仪折射率示值误差和平均色散示值误差各影响因素进行了分析，以便更准确测量阿贝折射仪，有利于折射率的量值溯源及进一步科学研究。

［1］ 《光学测量与仪器》编写组. 光学测量与仪器［M］.北京：国防工业出版社， 1978，291-321.

［2］ 李红霞，吴福全，范吉阳. 冰洲石晶体色散方程解析研究及折射率温度系数表达式［J］.应用光学，2004，25（5）:7-10.

A brief analysis of impact on Abbe refractometer

Xu Congen
（Ningbo Institute of Measurement and Testing Technology）

This paper introduces the principle of Abbe refractometer， and presents the affect of two parameters in Abbe refractometer: indication error of index of refraction and average dispersion in brief， and also alalyzes the measurement uncertainty of the results.

Abbe refractometer； index of refraction； average dispersion；measurement uncertainty