本发明涉及折射率测量技术领域，特别是涉及一种空气折射率梯度测量系统。
背景技术：
折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。在物理世界中，折射率是由光线穿过眼睛或摄影机所在的透明材质和媒介时的相对速度所产生，通常它与对象的密度有关；折射率越高，对象的密度就越高。
空气折射率是表征介质光学特性的物理量，空气折射率会随空气状态而改变，在许多研究领域有重要的参考价值。在传统的空气折射率测量装置中，由迈克尔逊干涉仪、密封玻璃管、气压及充气皮囊组成的仪器来测量空气折射率，迈克耳逊干涉仪的原理是一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定(即满足干涉条件)，所以能够发生干涉。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，从而能够形成不同的干涉图样。但是，上述测量空气折射率的方法采用人工计数法，即用人的眼睛观察变化的干涉条纹，这种计数方法极易造成眼睛疲劳且影响读数的准确性，并且这种操作系统较为复杂、可适应恶劣环境性差、精确度相对较低。
因此，如何改变现有技术中，测量空气折射率的方法操作不便、测量结果精度不精准的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种空气折射率梯度测量系统，以解决上述现有技术存在的问题，简化空气折射率测量过程，使测量结果更精确。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种空气折射率梯度测量系统，包括呈直线型依次设置的led灯、玻璃气室和遮光箱，所述玻璃气室上设置第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜设置于所述led灯和所述第二凸透镜之间，所述led灯的高度与所述第一凸透镜和所述第二凸透镜的焦点相对应，所述第一凸透镜和第二凸透镜之间设置蜡烛，所述蜡烛的高度与所述第一凸透镜和第二凸透镜的高度相匹配，所述玻璃气室为密封结构，所述玻璃气室内设置传感器，所述玻璃气室还连接有气压泵；
所述遮光箱由遮光材质制成，所述遮光箱靠近所述第二凸透镜一侧设置进光窗，所述进光窗的高度与所述第二凸透镜的高度相对应，所述遮光箱内设置刀口和ccd(电荷耦合器件)，所述刀口设置于靠近所述进光窗一侧并能够截取由所述进光窗进入的光线，所述刀口和所述ccd的高度相一致；
所述ccd还连接有图像采集卡，所述传感器连接有单片机，所述单片机和所述图像采集卡均与计算机相连。
优选地，所述led灯设置灯架，所述灯架设置于所述led灯的下部，所述led灯与所述第一凸透镜相对设置。
优选地，所述玻璃气室为可拆卸结构，所述玻璃气室为长方体结构，所述玻璃气室包括壳体和上盖，所述第一凸透镜和所述第二凸透镜分别设置于所述壳体的相对的两个侧面上，所述壳体与所述上盖通过合页相连，所述壳体与所述上盖之间设置密封压条。
优选地，所述壳体内设置托盘，所述蜡烛设置于所述托盘内。
优选地，所述玻璃气室通过橡胶软管和所述气压泵相连通。
优选地，所述遮光箱为长方体结构，所述遮光箱为可拆卸式结构并采用抽拉式开合结构。
优选地，所述刀口和所述ccd均设置底托，所述刀口和所述ccd均与所述底托可拆装连接。
优选地，所述单片机和所述图像采集卡均通过无线收发装置与所述计算机相连。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的空气折射率梯度测量系统，包括呈直线型依次设置的led灯、玻璃气室和遮光箱，玻璃气室上设置第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜设置于led灯和第二凸透镜之间，led灯的高度与第一凸透镜和第二凸透镜的焦点相对应，第一凸透镜和第二凸透镜之间设置蜡烛，蜡烛的高度与第一凸透镜和第二凸透镜的高度相匹配，玻璃气室为密封结构，玻璃气室内设置传感器，玻璃气室还连接有气压泵；遮光箱由遮光材质制成，遮光箱靠近第二凸透镜一侧设置进光窗，进光窗的高度与第二凸透镜的高度相对应，遮光箱内设置刀口和ccd(电荷耦合器件)，刀口设置于靠近进光窗一侧并能够截取由进光窗进入的光线，刀口和ccd的高度相一致；ccd还连接有图像采集卡，传感器连接有单片机，单片机和图像采集卡均与计算机相连。led灯发出的光经过第一凸透镜后变为平行光，平行光束经过玻璃气室后照射到第二凸透镜上，平行光经过第二凸透镜后会聚于焦点处；当改变玻璃气室中的压强时，玻璃气室中的空气扰动，平行光通过玻璃气室时不再是平行光，光线会发生偏析，光线经过第二凸透镜，部分光线不再会聚于焦点处，遮光箱中的刀口截取一定频谱的光线，得到不同的纹影图像，通过计算机对纹影图像的对比，得出空气折射率梯度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的空气折射率梯度测量系统的整体结构示意图；
其中，1为led灯，2为第一凸透镜，3为玻璃气室，4为橡胶软管，5为气压泵，6为蜡烛，7为传感器，8为第二凸透镜，9为单片机，10为刀口，11为ccd，12为图像采集卡，13为计算机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种空气折射率梯度测量系统，以解决上述现有技术存在的问题，简化空气折射率测量过程，使测量结果更精确。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明的空气折射率梯度测量系统的整体结构示意图。
本发明提供一种空气折射率梯度测量系统，包括呈直线型依次设置的led灯1、玻璃气室3和遮光箱，玻璃气室3上设置第一凸透镜2和第二凸透镜8，第一凸透镜2设置于led灯1和第二凸透镜8之间，led灯1的高度与第一凸透镜2和第二凸透镜8的焦点相对应，第一凸透镜2和第二凸透镜8之间设置蜡烛6，蜡烛6的高度与第一凸透镜2和第二凸透镜8的高度相匹配，玻璃气室3为密封结构，玻璃气室3内设置传感器7，玻璃气室3还连接有气压泵5；遮光箱由遮光材质制成，遮光箱靠近第二凸透镜8一侧设置进光窗，进光窗的高度与第二凸透镜8的高度相对应，遮光箱内设置刀口10和ccd11(电荷耦合器件)，刀口10设置于靠近进光窗一侧并能够截取由进光窗进入的光线，刀口10和ccd11的高度相一致；ccd11还连接有图像采集卡12，传感器7连接有单片机9，单片机9和图像采集卡12均与计算机13相连。
本发明的空气折射率梯度测量系统工作时，led灯1发出的光经过第一凸透镜2后变为平行光，平行光束经过玻璃气室3后照射到第二凸透镜8上，平行光经过第二凸透镜8后会聚于焦点处；当改变玻璃气室3中的压强时，玻璃气室3中的空气扰动，平行光通过玻璃气室3时不再是平行光，光线会发生偏析，光线经过第二凸透镜8，部分光线不再会聚于焦点处，遮光箱中的刀口10截取一定频谱的光线，得到不同的纹影图像。
led灯1、第一凸透镜2、蜡烛6、第二凸透镜8、刀口10和ccd11构成纹影成像系统，气压泵5能够改变玻璃气室3中的气压，通过传感器7连接单片机9把电信号转换为数字信号，在计算机13上得出玻璃气室3中的温度和压强，根据edlen公式：
其中，x为二氧化碳含量的改变，σ为波数，单位为μm-1，t为温度，单位为℃，p为压强，单位为pa。
计算出不同计算出不同温度压强下的空气折射率，根据纹影成像系统，记录不同温度压强下的纹影图像，把纹影图像与空气折射率相对应起来。通过对纹影图像的对比，得出空气折射率梯度。该发明的空气折射率梯度的测量系统利用纹影技术，把空气折射率与纹影图像联系起来，使所得的空气折射率梯度可视化，简化测量过程，同时计算机13分析对比，提高测量精度。
其中，led灯1设置灯架，能够通过调节灯架的高度使led灯1对准第一凸透镜2的焦点，灯架设置于led灯1的下部，led灯1与第一凸透镜2相对设置。
为了方便将蜡烛6放入玻璃气室3中，玻璃气室3为可拆卸结构，玻璃气室3为长方体结构，玻璃气室3包括壳体和上盖，第一凸透镜2和第二凸透镜8分别设置于壳体的相对的两个侧面上，壳体与上盖通过合页相连，壳体与上盖之间设置密封压条。
具体地，蜡烛6容易获得，成本低廉，壳体内设置托盘，蜡烛设置于托盘内，使蜡烛放置稳固。
另外，玻璃气室3通过橡胶软管4和气压泵5相连通。
更具体地，遮光箱为长方体结构，遮光箱由遮光材质制成，设置进光窗，减少外部自然光对测量过程造成干扰；遮光箱为可拆卸式结构并采用抽拉式开合结构，方便刀口10和ccd11拆装。
进一步地，刀口10和ccd11均设置底托，刀口10和ccd11均与底托可拆装连接，底托高度可调节，提高刀口10和ccd11的稳固性和灵活性。
更进一步地，单片机9和图像采集卡12还能够够通过无线收发装置与计算机13相连，提高系统整体的灵活性和适应性。
本发明的空气折射率梯度测量系统工作时，led灯1发出的光经过第一凸透镜2后变为平行光，平行光束经过玻璃气室3后照射到第二凸透镜8上，平行光经过第二凸透镜8后会聚于焦点处；当改变玻璃气室3中的压强时，玻璃气室3中的空气扰动，平行光通过玻璃气室3时不再是平行光，光线会发生偏析，光线经过第二凸透镜8，部分光线不再会聚于焦点处，遮光箱中的刀口10截取一定频谱的光线，得到不同的纹影图像，通过计算机13对纹影图像的对比，得出空气折射率梯度。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。