折射率是表征物质光学性质的一种重要的物性参数。同时,折射率与物质的多种物理、化学性质都有着密切的联系,比如物质的浓度、密度、温度等物理量的变化均会影响物质的折射率。相应地,测量出物质的折射率就可以间接获得物质其他的相关物理、化学参数。由于相对于液体的其它参数而言,折射率的测量更容易实现,因此借助于介质折射率的测量同步获取液体的其他理化参量,在近年来就成为化学化工、生物医药、食品饮料、材料制备和环境科学等领域研究的重要课题。为满足工业生产和科学研究的实际测量需要,研究能够用于生产过程中原位、实时测量的液体折射率测量方法具有重要的意义。本文介绍了国内外关于液体折射率测量的发展现状及应用前景,综述了液体折射率的经典测量方法及近年来出现的多种新的测量方法。在分析遮光效应形成机理的基础上,建立了圆形暗斑图像与液体折射率之间的解析关系,提出了一种原位测量液体折射率的方法。该方法能自动形成与液体折射率相关的圆形暗斑图像,通过圆形暗斑图像尺度的测量可获得液体的折射率。但该方法在测量时所需液体样品量大,液面的深度不易精确测量,且形成的圆形暗斑图像在液体底部而不易采集,因此用于实际测量时具有一定的局限性。基于遮光效应形成原理和上述方法所存在的不足,我们设计出一种探头式临界角折射计。该折射计具有结构简单、操作方便、稳定性高等特点,可实现液体折射率原位、在线测量,且测量精度较高。本文介绍了探头式临界角折射计的传感原理,详细描述了其结构设计。由折射计的传感原理可知,该探头式临界角折射计的测量误差主要来源于圆形暗斑直径的测量误差,由此对该折射计测量系统中透射散射层的厚度和材料、激光光源的波长、激光的功率、激光入射光点大小以及传感玻璃的厚度和材料等参数进行了优化研究。经过优化,确定了该折射计测量系统中能够提高灵敏度和精确度的相关参数,并对扩展该折射计的测量范围与提高其灵敏度的方法进行了研究。利用该探头式临界角折射计测量了几种透明、半透明液体的折射率,并与阿贝折射仪的测量结果进行比较,结果表明,探头式临界角折射计的测量精确度与目前商用的数字阿贝折射仪相当(±2×10-4RIU)。同时,由于其结构简单、坚固耐用、抗干扰性好及高稳定性的特点,使其很适合在工业生产过程中在线测量,或在污染水体等相对恶劣环境中现场检测,可作为远程监测系统中的探头式液体折射率传感器使用。