折射率是表征透明物质光学性质的基本物理量,通过测量折射率可以分析液体的密度、浓度和温度等物理量。阿贝折射仪是目前最常用的折射率测量仪器,广泛应用于各行各业中。随着诸如离子液体、液态聚合物等新型液体材料不断涌现,部分液体材料的折射率已经大于1.70。一般传统折射仪如阿贝折射仪的测量范围为1.30¹.70,已经不能满足这些新型液体材料的测量需求。法国Cordouan公司有一种折射仪测量范围可达1.20-3.10,但是因为价格高达几十万。低成本、宽测量范围的折射仪是目前折射仪的重要研究方向。本文基于液体棱镜,提出了一个基于广角镜头的数字式折射仪和一个基于定向角入射的数字式折射仪,折射率测量范围可以达到1.00³.60,远大于常用的阿贝折射仪（1.30¹.70）,并且精度高、成本低,可以自动测量、显示结果,操作简便。本文首先基于掠入射测量原理提出了基于广角镜头的数字式折射仪,对其测量原理进行了详细分析和理论推导,基于ZEMAX光学设计软件着重设计了满足折射仪需求的广角镜头,并搭建实验平台做了原理性验证实验,理论与实验结果一致。另外,又提出一种基于定向角入射的数字式折射仪,以激光器代替基于广角镜头数字式折射仪中的LED光源,以定向角入射代替掠入射,使折射仪不需要广角镜头便能采集经液体棱镜折射出来的光信息。通过使用CCD采集光信号,基于Borland C++和Python开发语言以及CSS、HTML、JavaScript等前端技术设计测量软件,实现自动测量。最后,基于所提数字式折射仪,搭建实验平台,测量并分析了不同溶液的折射率与浓度、密度,实验结果表明所提数字式折射仪的重复性是0.04%,测量精度达10^-4量级。所提两种数字式折射仪可以减少人工操作带来的不可控误差,同时还能测量和给出溶液的密度和浓度,简化测量操作。本文的工作解决了现有折射仪的测量范围窄或成本高的问题,并且所提数字式折射仪可以自动测量与显示结果,具有较好的应用价值与应用前景。