[發明專利]一種數字旋光儀

無效

• 申請號: 200810032162.8
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN101339125A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 劉卡波;孟梅芳;周四清;湯哲夫
• 申請（專利權）人: 湯哲夫
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于測量技術領域，特別是涉及一種測定溶液或液體旋光度的數字旋光儀。

技術背景：

目前在醫藥、化工、食品、科研等行業廣泛應用旋光儀測定溶液或液體的旋光度(如糖、尿、酒石酸等)，其原理和方法是：利用平面偏振光通過旋光物質時其偏振面將發生旋轉(有左旋的，也有右旋的)，其轉角大小視物質本身和光的波長而異，并與偏振光所透過的厚度成正比；對于溶液來說，還與其濃度成正比。測定偏振面旋轉的辦法是將兩個人造偏振片放在光路上，一個作為起偏器，另一個作為檢偏器。在未放進旋光物質時，以光心為轉軸，將檢偏器的振動面調節至與起偏器振動面相互垂直(若平行時產生亮視場)，此時經起偏器的偏振光將完全不能通過檢偏器。因而視場是黑暗的。如將待測的旋光物質放在起偏和檢偏器之間，則由于起偏后的偏振光經過旋光物質后其偏振面發生了一定角度的旋轉，因而視場不是全暗的。要使視場重變黑暗，必須將檢偏器旋轉同樣一角度，這個角度即偏振面旋轉的角度，也就是該旋光物質的旋光度。

現時大量使用的旋光儀只有兩種：一種是手動調節檢偏器旋轉，人工觀察視場及讀取手動盤上角度刻度。另一種是自動旋光儀，它是由光電倍增管獲取復合(視場)電信號后，經過一系列模擬放大、選頻識別、相位旋向識別，光、電調制與處理后，再由伺服電動機經過蝸輪付帶動標有刻度、附有遮光計數裝置的檢偏器軸旋轉，完成光學調零，旋向旋度讀數等自動測量的。

綜上所述，用上手動方法測量，除始終存在肉眼誤差外，還可由多種途徑產生：如旋光儀上讀數為右旋60度，究竟是直接右旋了60度，還是左旋了120度或300度.基于這些問題存在，手動旋光儀上的一次讀數不能正確無誤地給出物質的旋光度。現時在實際應用中，人們不得不采用不同濃度的溶液或采用不同長度的樣品管至少再測定一次。才能確定其旋光方向和旋光度。因此，這種方法既浪費試樣，又易產生誤差，同時又費時費力，操作復雜。自動指示旋光儀因由光電倍增，前置放大，功率放大，選頻識別，自動高壓，光學調制以及電子調制、解調，遮光計數器，法拉弟效應磁旋線圈等組成，也存在結構復雜，調整整定點多，故障率高，維修困難等問題。縱觀國內外眾多企業，近年來雖然采用了單片機技術，推出了數字旋光儀新產品，但都是千篇一律地將原有儀器的旋轉刻度盤示數改為條形齒盤旋轉遮光，產生光電脈沖，由單片機計數輸出數字顯示，或投影光標指示等，其中的單片機及其軟件都未用于旋轉控制、處理測量數據，增設的計算機接口也只是方便與計算機連接讀取數據。

發明內容：

本發明的目的是為了解決上述問題而提供一種低成本、易維修、高精度數字旋光儀，結合軟件技術，在省去光電倍增，前置放大，功率放大，選頻識別，自動高壓，測速發電機，光學調制器，同步電動機，電子調制、解調器，遮光計數器以及法拉弟效應磁旋線圈等元器件、零部件的同時，降低了儀器成本，并提高了整機性能及技術指標。

本發明的技術解決方案是一種應用顏色傳感器取代傳統儀器用人工觀察、光電倍增管獲取視場亮度信號；其特征在于它是運用由測量視場出現角度變化的偏振光射入顏色傳感器，引起其輸出的R、G、B、L值變化(RGBL分別代表顏色傳感器采集紅綠藍三基色色度和合成亮度輸出的脈沖個數且在0-255范圍內)的方法進行測量的；它是通過內嵌小操作系統、測量軟件的單片機驅動步進電機，帶動經蝸輪付減速的檢偏器旋轉，使檢偏器光軸偏離與起偏器光軸正交位置的角度α發生變化，由馬呂斯定律：

I＝KφS²α

可知射入檢偏器的光強將發生變化；讀取顏色傳感器采集視場光強輸出的與檢偏器旋轉角度——對應(兩光軸平行即α＝π/2時L值出現最大，兩光軸正交即α＝0時R、G、B值都等于零)的R、G、B、L脈沖數，依據該讀數實現光源預熱測定(即L≠0的穩定值)，光學調零(兩光軸正交位置R、G、B值都等于零)，判定旋轉方向，測量旋角。

1)、光源經聚光鏡、濾色鏡、起偏器后，變成平面偏振光，再經測試樣品管、通過檢偏器、物鏡、目鏡后，到達顏色傳感器上。由單片機讀取顏色傳感器采集的紅綠藍三基色色度和亮度輸出的脈沖個數后，再經內嵌測量軟件的單片機處理，確認光源(亮度)L值合格后，再啟動下一測試程序，發出驅動步進電機旋轉方向電平(高電平為順時鐘方向)和角度脈沖。

2)、由單片機控制步進電機，經蝸輪付減速后帶動檢偏器旋轉至顏色傳感器輸出R＝0、G＝0、B＝0值時，停止步進電動機轉動，完成光學調零。