[實用新型]一種基于線陣CCD的數字式液體棱鏡折射儀

有效

• 申請號: 201720374108.6
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN206710245U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 陸于;李響;張仲;萬靜
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N9/24
• 分類號: G01N9/24;G01N21/41
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李湘群

技術領域

本實用新型屬于液體折射率及液體濃度、密度測量器件的技術領域,具體涉及一種基于線陣CCD的數字式液體棱鏡折射儀。

背景技術

在工農業生產和科學研究中，液體折射率是表征透明液體材料光學性質的物理常數。在各種折射率測量方法中，有的是利用光斑移動法來實現，有的是利用臨界角法、最小偏向角法、全反射法來測量，還有利用馬赫-曾德爾干涉儀法、邁克爾孫干涉儀法、法布里-玻羅干涉儀法等干涉法來實現的。近年來，還有一些新的測量方法如毛細管成像法、透射光柵、法液芯變焦柱透鏡法等。

目前，國內外最常用的折射率測量儀器是阿貝折射儀，阿貝折射儀相對比較便宜，精度較高，其折射率測量范圍為1.3000～1.7000。但隨著諸如離子液體、液態聚合物等液體的新型品種不斷涌現，液體材料的折射率范圍不斷擴大，約為1.6～2.4，例如[BMIM][I₉]的折射率為2.4，[HMIM][I₃]的折射率為1.88等。阿貝折射儀已遠不能滿足這些新型液體材料的測量需要。雖然法國Cordoua公司生產的Arago系列折射儀測量范圍可達1.2～3.1，但是價格卻要幾十萬一臺，成本高。同時上述折射儀及測量方法均需要依靠人工操作來實現測量，帶入的人工測量誤差難以控制，再加上操作步驟過于繁瑣，造成測量的工作效率低下。申請號為201621211702.5、名稱為“一種基于液體棱鏡的數字式折射儀”的實用新型公開了一種基于液體棱鏡的數字式折射儀，也采用了液體棱鏡，對棱鏡的入射面進行處理使得入射的全漫射光在出射面會形成明暗分界線，單片機控制電機轉動，在轉動過程中，通過光敏傳感器檢測出射光強，與電機的轉軸相連的角度編碼器可以反饋旋轉角度，據此計算出對應的液體折射率值。該專利一定程度上降低了折射儀的成本，但不足之處是測量的精度不夠高，無法滿足一些對精度要求較高的場合。

綜上所述，現有技術無法滿足市場對成本低、測量范圍大、能自動實現測量過程特點的折射儀的需求。

實用新型內容

本實用新型旨在提出一種基于液體棱鏡的數字式折射儀，該折射儀能解決上述阿貝折射儀等棱鏡式測量儀器中折射率測量范圍不大、結構較復雜、需要測量者手動測量等問題，并且可以降低成本。

為實現上述目的，本實用新型提出的技術方案是一種基于線陣CCD的數字式液體棱鏡折射儀，折射儀包括一個單色LED光源、液體棱鏡、液晶顯示器、高性能微處理器、溫度傳感器、外殼，還包括波長測量裝置、成像透鏡組和線陣CCD，來自單色LED光源的光入射液體棱鏡表面，經液體棱鏡折射后經成像透鏡組在線陣CCD上形成明顯的亮區和暗區，由高性能微處理器對亮區和暗區的信息進行提取、處理后計算出對應折射率，連同波長和溫度值顯示在液晶顯示器上。

進一步，上述波長測量裝置在入射光波長為450nm～589nm時采用可選擇干涉濾波器，入射光波長為681～1000nm時采用近紅外波長檢測器。

上述液體棱鏡的中空三棱鏡的入射面和出射面夾角為30°，入射面外側打磨成毛面，中空三棱鏡的底面帶有一個活動蓋，用于罐裝和傾倒液體，充入待測液體構成一個液體棱鏡。

上述中空三棱鏡采用無折射率大小限制的透明材料。

與阿貝折射儀等現有技術相比，本實用新型的有益效果：

1、本實用新型利用待測液體本身作為光學棱鏡，僅使用一個液體棱鏡代替常用阿貝折射儀中的幾個固體棱鏡，簡化了結構，減輕了重量，降低了成本。

2、本實用新型的液體棱鏡折射儀比阿貝這類一般棱鏡折射儀具有更廣的折射率測量范圍，同時又比同等測量范圍的折射儀成本低得多。

3、本實用新型可以避免阿貝折射儀等固體棱鏡折射儀中由于液體非均勻涂抹漏光導致的測量誤差，準確性更高。

4、本實用新型使用線陣CCD直接尋找明暗分界線，并采用高性能微處理器計算折射率值，降低了人工測量帶來的不可控誤差，操作方面，大大地提高了測量效率。

5、本實用新型折射率測量范圍不受固體棱鏡材料的折射率大小限制，突破了阿貝阿貝這類一般棱鏡折射儀的局限性。

6、本實用新型液體棱鏡折射儀易于制作，且易于轉化為生產推廣到市場。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖，

標示說明：單色LED(1)、可選擇干涉濾波器(2)、液體棱鏡(3)、成像透鏡組(4)、線陣CCD(5)、液晶顯示器(6)、高性能微處理器(7)、近紅外波長檢測器(8)、溫度傳感器(9)、外殼(10)。