CN103868854A - 一种多波长阿贝折射仪的光学系统 - Google Patents

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一种多波长阿贝折射仪的光学系统，其特征在于：它包括电源(1)、多波长LED光源(2)、消色差聚光透镜(3)、高折射率棱镜(4)、待测物体安装台(5)、线阵CCD采集系统(6)、ARM控制器(7)和触摸液晶彩屏(8)；本发明提供的多波长阿贝折射仪光学系统能够自动控制波长切换，实现无运动部件的波长转换，具有体积小，寿命长的特点，提高了测量精度，整个装置结构简单，操作方便。

Description

一种多波长阿贝折射仪的光学系统
技术领域
本发明涉及光学测量仪器领域，具体讲就是涉及一种多波长阿贝折射仪的光学系统。
背景技术
折射率是物质的重要物理常数之一，许多纯物质都具有一定的折射率，如果其中含有杂质则折射率将发生变化，出现偏差，杂质越多，偏差越大。因此,通过折射率的测定，可以测定物质的纯度。阿贝折射仪（也称阿贝折光仪）是根据光的全反射原理设计的仪器，它利用全反身临界角的测定方法测定未知物质的折光率，可定量地分析溶液中的某些成分，检验物质的纯度，是石油工业、油脂工业，制药工业，造漆工业、食品工业、日用化学工业，制糖工业和地质勘察等有关工厂，学校及研发单位不可缺少的常用设备之一。
如附图1所示，折射仪的基本原理即为折射定律：n1sinα1＝n2sinα2，n1，n2为交界面两侧的两种介质之折射率，α1为入射角，α2为折射角。若光线从光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，改变入射角可以使折射角达到80°，发生全反射现象，此时的入射角称为临界角，折射仪测定折射率就是基于测定临界角的原理。
目前传统的自动阿贝折射仪的光路系统是根据光在不同介质溶液中传播时发生的全反射现象，得到不同折射率溶液形成的明暗分界线，然后用线阵CCD采集图像，把分界线的位置检测出来，得到不同介质溶液的折射率。其折射率的计算公式可以由附图2所示的关系推导出来，所示ABCD为一折射棱镜，其折射率为n1。AB面上面是被测物体，其折射率为n 2，全反射临界光线在测量面AB的入射角为α，光线在BC面上的入射角为β，折射角为i，折射棱镜的上顶角为φ，由折射定律得：
n2·sin90°＝n1·sinα（1）
n1·sinβ＝sini（2）
Figure BDA0000486179880000021
其中角i可以由分界线到CCD中心位置的距离和光点到CCD面的距离相除的反正切函数计算得到。
但是现有的自动化阿贝折射仪一台只能使用唯一波长的自动化阿贝折射仪，一旦需要测量物质不同波长的折射率就需要使用不同自动化阿贝折射仪，无法满足现有的一台阿贝折射仪测量物质不同波长折射率的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的自动化阿贝折射仪只能使用单一波长光源测量物质成分的缺点，提供一种多波长阿贝折射仪光学系统，能够适用多种波长光源，实现一台阿贝折射仪测量物质成分多种波长折射率的目的，节约了物质测试成本。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计一种多波长阿贝折射仪的光学系统，其特征在于：它包括电源、多波长LED光源、消色差聚光透镜、高折射率棱镜、待测物体安装台、线阵CCD采集系统、ARM控制器和触摸液晶彩屏；
所述多波长LED光源的出射光路上装有消色差聚光透镜，光线从消色差聚光透镜射出后经高折射率棱镜折射后在高折射率棱镜与待测物体安装台内的被测物体的接触面发生全反射，反射图像射出照射在线阵CCD采集系统敏感面上；
所述多波长LED光源、线阵CCD采集系统、ARM控制器和触摸液晶彩屏通过电源供电；
所述多波长LED光源受ARM控制器控制按波长要求依次发光；
所述线阵CCD采集系统受ARM控制器控制将采集的待测物体信息输入到ARM控制器；
所述ARM控制器将输入的信息通过触摸液晶彩屏输出显示。
进一步，所述多波长LED光源至少包含有能发射9个波长的芯片。
有益效果
本发明提供的多波长阿贝折射仪光学系统能够自动控制波长切换，实现无运动部件的波长转换，具有体积小，寿命长的特点，提高了测量精度，整个装置结构简单，操作方便。
附图说明
附图1是折射定律光路示意图。
附图2是现有自动阿贝折射仪的光学系统示意图。
附图3是本发明的结构示意图。
附图4是本发明中多波长LED光源的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例
如附图3和4所示，一种多波长阿贝折射仪的光学系统，它包括电源1、多波长LED光源2、消色差聚光透镜3、高折射率棱镜4、待测物体安装台5、线阵CCD采集系统6、ARM控制器7和触摸液晶彩屏8；
所述多波长LED光源2的出射光路上装有消色差聚光透镜3光线从消色差聚光透镜3射出后经高折射率棱镜4折射后在高折射率棱镜4与待测物体安装台5内的被测物体的接触面发生全反射，反射图像射出照射在线阵CCD采集系统6敏感面上；
所述多波长LED光源2、线阵CCD采集系统6、ARM控制器7和触摸液晶彩屏8通过电源供电。
所述多波长LED光源2受ARM控制器7控制按波长要求依次发光；
所述线阵CCD采集系统6受ARM控制器7控制将采集的待测物体信息输入到ARM控制器7；
所述ARM控制器将7输入的信息通过触摸液晶彩屏8输出显示。
所述多波长LED光源2至少包含有能发射9个波长的芯片。
本发明的工作原理是多波长LED光源2发出的依次单色光经消色差聚光透镜3成像在高折射率棱镜4和被测物体的接触面上，并产生全反射现象，反射图像最后照射在线阵CCD采集系统6敏感面上，形成黑白的图像。
ARM控制器7控制多波长LED光源2按波长依次发光，对于每一个波长，ARM控制器7控制线阵CCD采集系统6采集一幅被测物体的全反射图像，用于确定全反射角，利用公式来计算被测物体对应波长的折射率，最后控制触摸液晶彩屏8实现被测物体所有波长的折射率和色散的显示。
本发明提供的多波长阿贝折射仪光学系统能够自动控制波长切换，实现无运动部件的波长转换，具有体积小，寿命长的特点，提高了测量精度，整个装置结构简单，操作方便。

Claims (2)

1.一种多波长阿贝折射仪的光学系统，其特征在于：它包括电源(1)、多波长LED光源(2)、消色差聚光透镜(3)、高折射率棱镜(4)、待测物体安装台(5)、线阵CCD采集系统(6)、ARM控制器(7)和触摸液晶彩屏(8)；
所述多波长LED光源(2)的出射光路上装有消色差聚光透镜(3)光线从消色差聚光透镜(3)射出后经高折射率棱镜(4)折射后在高折射率棱镜(4)与待测物体安装台(5)内的被测物体的接触面发生全反射，反射图像射出照射在线阵CCD采集系统(6)敏感面上；
所述多波长LED光源(2)、线阵CCD采集系统(6)、ARM控制器(7)和触摸液晶彩屏(8)通过电源供电。
所述多波长LED光源(2)受ARM控制器(7)控制按波长要求依次发光；
所述线阵CCD采集系统(6)受ARM控制器(7)控制将采集的待测物体信息输入到ARM控制器(7)；
所述ARM控制器将(7)输入的信息通过触摸液晶彩屏(8)输出显示。
2.如权利要求1所述的一种多波长阿贝折射仪的光学系统，其特征在于：所述多波长LED光源(2)至少包含有能发射9个波长的芯片。
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