维萨拉 K‑PATENTS® 原位在线折光仪可确定过程溶液的折射率 (RI)。它使用与钠 D 线波长 (589 nm) 相同的黄色 LED 光源测量折射临界角。在下图中，来自光源 (L) 的光被投射到棱镜 (P) 和过程介质 (S) 之间。两个棱镜表面 (M) 充当反射光线的镜子，使光线以不同的角度反射。
反射光线形成图像 (ACB)，其中 (C) 是临界角光线的位置。(A) 处的光线在过程界面被全部反射到内部，(B) 处的光线则部分被反射，部分被折射到过程溶液中。这样，光学图像就被分成了一个亮区 (A) 和一个暗区 (B)。阴影边缘的位置 (C) 表示临界角的值。然后，可以从该位置确定折射率。
折射率会随过程溶液的浓度和温度而变化。对大多数溶液来说，浓度增加时，折射率会增加。在较高温度下，折射率会小于较低温度下的折射率。由此可知，光学图像会随过程溶液的浓度而变化，如下图所示。溶液的颜色、气泡或未溶解的颗粒不影响阴影边缘的位置 (C)。
阴影边缘的位置使用 CCD 元件进行数字化测量，并通过仪表内部的处理器转换为折射率值。该值与测得的过程温度一起用于计算浓度。
