CN108919393B - 一种易操作的光路转换器 - Google Patents

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Abstract

一种易操作的光路转换器，包括上端缓冲容器（A1）、下端缓冲容器（A2）、液晶显示器（B1）、可编程控制器（B2）、传感器（B3）、旋转水泵（C1）、空心三棱柱（E）、第一电磁阀门（C2）、第二电磁阀门（C3）、第三电磁阀门（C4）、上端隔离层（D1）、下端隔离层（D1）、导管（D2）。本发明利用光线对于不同流体介质的折射光路方向不同从而实现光路转换，本发明可实现自动控制棱镜中流体转换、操作简单、造价低廉、本发明可实现循环利用，节约资源、且缓冲容器可拆卸。

Description

一种易操作的光路转换器
技术领域
本发明属于光电学领域涉及一种光路转换装置、一种嵌入式自动控制设备以及一种利用重力条件交换流质装置，不用拆卸装置实现光路转换。
背景技术
光照射到物质上时会发生散射。在发生散射时，大部分散射光的波长并不发生变化，这种波长不发生变化的散射称为瑞利散射；少部分散射光的波长会增大或减小，这种波长发生变化的散射称作拉曼散射，其对应的光谱称为拉曼光谱。拉曼光谱属于分子的振动光谱。每一种物质都有自己的特征拉曼光谱，所以，拉曼光谱可以作为识别物质的“指纹”。
拉曼光谱识别物质的能力依赖于拉曼光谱分析仪的分辨率。分辨率与光谱分析仪的焦距、光栅刻线数等有关。一般情况下，为了提高分辨率，需要采用一种光路转换器。
光路转换器是一种安装在拉曼光谱分析仪，即一个用光谱技术进行分析的完整设备中的装置，通过调节控制光路转换，可以使拉曼光谱分析仪在测参比模式、测标准片模式、测样品模式之间切换。
现有的光路转换开关都是单光路设计，即每一光路设置一个转换装置，对应的光路转换均为独立式工作，具有体积大、结构复杂、操作控制繁杂的缺点，影响了拉曼光谱分析仪在安全检查、环境监测、化学分析、药物检测、食品检测等领域的应用所以急需要改进。
发明内容
为解决技术背景中叙述的问题，本发明提出利用液体重力条件和嵌入式系统使得空心三棱镜自动更换流质。
本发明具体有如下技术内容。
1.一种易操作的光路转换器，其特征在于：包括上端缓冲容器(A1)、下端缓冲容器(A2)、液晶显示器(B1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、空心三棱柱(E)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)、上端隔离层(D3)、下端隔离层(D1)、导管(D2)；
上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均具有稳定的形状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)外形均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)的容器均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)空腔均不容易发上变化，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均可自由拆卸，上端缓冲容器(A1)置于空心三棱柱(E)上方，上端缓冲容器(A1)正上方与导管(D2)第一段第一端连接，下端缓冲容器(A2)置于空心三棱柱(E)下方，缓冲容器(A2)正下方与导管(D2)第三段第二端连接；
液晶显示器(B1)承装在空心三棱柱(E)外壁左上方，液晶显示器(B1)与可编程控制器(B2)电学连接，液晶显示器(B1)外观为液晶显示屏，液晶显示器(B1)具有触屏按键功能；
可编程控制器(B2)安装在空心三棱柱(E)上空腔，可编程控制器(B2)置于上端隔离层(D3)左侧上方，可编程控制器(B2)与液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)电学连接，可编程控制器(B2)对液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)进行控制；
传感器(B3)安装在上端隔离层(D3)右侧上方，传感器(B3)与可编程控制器(B2)电学连接，传感器(B3)为光电式液位传感器，传感器(B3)灵敏度高、安装便捷；
旋转水泵(C1)第一端与导管(D2)第一段第二端连接，旋转水泵(C1)第二端与导管(D2)第二段第一端连接，旋转水泵(C1)与可编程控制器(B2)电学连接；
空心三棱柱(E)具有稳定形状，空心三棱柱(E)外形为三棱柱状，空心三棱柱(E)的容器为三棱柱状，空心三棱柱(E)位置固定可微调，空心三棱柱(E)制作材料为光学性好的光学玻璃，空心三棱柱(E)分上空腔、中空腔、下空腔，空心三棱柱(E)上空腔与中空腔之间有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔与下空腔之间有下端隔离层(D2)，空心三棱柱(E)上空腔有上端缓冲容器(A1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)，空心三棱柱(E)下空腔有下端缓冲容器(A1)，空心三棱柱(E)中空腔上方安放有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔下方安放有下端隔离层(D1)，空心三棱柱(E)中空腔用来存放流质；
第一电磁阀门(C2)第一端与导管(D2)第二段第二端连接，第一电磁阀门(C2)第二端与导管(D2)第三段第一端连接，第一电磁阀门(C2)可编程控制器(B2)电学连接，第一电磁阀门(C2)为双向阀门；
第二电磁阀门(C3)安置于隔离层(D1)中间，第三电磁阀门(C3)可编程控制器(B2)电学连接,第三电磁阀门(C4)为对单向阀门，第三电磁阀门(C4)可控制空心三棱柱(E)中腔流质进入下端缓冲容器(A2)；
第三电磁阀门(C4)第一端与上端缓冲容器(A1)底端连接，第三电磁阀门(C4)第二端与空心三棱柱(E)中腔正上方连接，第三电磁阀门(C4)安装在上端隔离层(D3)中间，第三电磁阀门(C4)可编程控制器(B2)电学连接，第三电磁阀门(C4)为双向阀门；
上端隔离层(D3)位于空心三棱柱(E)上空腔与中空心三棱柱(E)空腔之间，上端隔离层(D3)左方安装有可编程控制器(B2)，上端隔离层(D3)右方安装有传感器(B3)，下端隔离层(D2)位于空心三棱柱(E)中空腔与空心三棱柱(E)下空腔之间；
导管(D2)第一段第一端与上端缓冲容器(A1)正上方连接，导管(D2)第一段第二端与旋转水泵(C1)第一端连接，导管(D2)第二段第一端与旋转水泵(C1)第二端连接，导管(D2)第二段第二端与第二电磁阀门(C3)第一端连接，导管(D2)第三段第一端与第二电磁阀门(C3)第二端连接，导管(D2)第三段第二端与下端缓冲容器(A2)正下方连接,上端缓冲容器(A1)、下端缓冲容器(A2)、导管(D2)用于实现空心三棱柱(E)内流质的转换。
2.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)外形均是是圆锥形，更容易利用重力条件使得上端缓冲容器(A1)中流质经第三电磁阀门(C4)流向空心三棱柱(E)中空腔内，下端缓冲容器(A2)内流质被旋转水泵(C1)抽到上端缓冲容器(A1)内，流质从下端缓冲容器(A2)低端经导管(D2)第三段，经过与导管(D2)第三段连接的第一电磁阀门(C2)，经过与第一电磁阀门(C2)连接的导管(D2)第二段，经过与导管(D2)第二段连接的旋转水泵(C1)，再经过与旋转水泵(C1)连接的导管(D2)的第三段进入上端缓冲容器(A1)内。
3.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的液晶显示器(B1)可实时显示空心三棱柱(E)内流质的液位，也是进行触屏操作控制整个系统。
4.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的可编程控制器(B2)可控制可控制液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)，第一电磁阀门(C2)，第二电磁阀门(C3)，第三电磁阀门(C4)，实现旋转水泵(C1)的自动抽取流质，第一电磁阀门(C2)与第二电磁阀门(C3)以及第三电磁阀门(C4)自动开闭合，实现流质的流动。
5.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的传感器(B3)是一种光电式液位传感器，灵敏度高，寿命长，易于安装。当液位抵达预设值是光电传感器(B3)将采集到的模拟量传送给可编程控制器(B2)，进而实现对第一电磁阀门(C2)与第二电磁阀门(C3)以及第三电磁阀门(C4)的控制，实现自动控制。
6.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的第一电磁阀门(C2)与第三电磁阀门(C4)是双向电磁开关，液体可以双向流动，第二电磁阀门(C3)是单向开关液体不会从上端缓冲容器(A2)倒流。
7.如技术内容1所述的一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的空心三棱柱(E)中的流质一般是单质物体，纯净，便于光束的通过。
技术内容说明及其有益效果。
本发明利用棱透镜内部填充不同单质流质后，其内部折射率就会发生改变，当光束照射棱透镜后，由于折射率不同，光束的折射路径不同，进而实现光路的转换。本发明可以在不拆卸改动棱透镜的情况下，实现单质流质的更换，避免了光路切换时转动或挪动或拆卸固态部件。本发明实现光路切换后不需要重新校准，操作方便，成本低廉，可随时实现光路切换。本发明也可以用来将光学系统中的激光源的光切换到检测设备中，实现对光源的光的检测，校验光源后可以快速切换到测试状态；本发明也可以用于拉曼光谱检测系统。
附图说明
图1是实施实例1的说明图。
图2是实施实例1中说明图的剖面图。
图3是实施实例1中说明图填充流质后的剖面图。
图4是嵌入式系统内部连接图。
图5嵌入式系统工作的流程图。
具体实施实例
下面将结合实施实例对本发明进行说明。
实施实例1.如图1一种易操作的光路转换器，其特征在于：包括上端缓冲容器(A1)、下端缓冲容器(A2)、液晶显示器(B1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、空心三棱柱(E)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)、上端隔离层(D3)、下端隔离层(D1)、导管(D2)；
上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均具有稳定的形状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)外形均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)的容器均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)空腔均不容易发上变化，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均可自由拆卸，上端缓冲容器(A1)置于空心三棱柱(E)上方，上端缓冲容器(A1)正上方与导管(D2)第一段第一端连接，下端缓冲容器(A2)置于空心三棱柱(E)下方，缓冲容器(A2)正下方与导管(D2)第三段第二端连接，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)可进行拆卸；
液晶显示器(B1)承装在空心三棱柱(E)外壁左上方，液晶显示器(B1)与可编程控制器(B2)电学连接，液晶显示器(B1)外观为液晶显示屏，液晶显示器(B1)具有触屏按键功能；
可编程控制器(B2)安装在空心三棱柱(E)上空腔，可编程控制器(B2)置于上端隔离层(D3)左侧上方，可编程控制器(B2)与液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)电学连接，可编程控制器(B2)对液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)进行控制；
传感器(B3)安装在上端隔离层(D3)右侧上方，传感器(B3)与可编程控制器(B2)电学连接，传感器(B3)为光电式液位传感器，传感器(B3)灵敏度高、安装便捷；
旋转水泵(C1)第一端与导管(D2)第一段第二端连接，旋转水泵(C1)第二端与导管(D2)第二段第一端连接，旋转水泵(C1)与可编程控制器(B2)电学连接；
空心三棱柱(E)具有稳定形状，空心三棱柱(E)外形为三棱柱状，空心三棱柱(E)的容器为三棱柱状，空心三棱柱(E)位置固定可微调，空心三棱柱(E)制作材料为光学性好的光学玻璃，空心三棱柱(E)分上空腔、中空腔、下空腔，空心三棱柱(E)上空腔与中空腔之间有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔与下空腔之间有下端隔离层(D2)，空心三棱柱(E)上空腔有上端缓冲容器(A1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)，空心三棱柱(E)下空腔有下端缓冲容器(A1)，空心三棱柱(E)中空腔上方安放有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔下方安放有下端隔离层(D1)，空心三棱柱(E)中空腔用来存放流质；
第一电磁阀门(C2)第一端与导管(D2)第二段第二端连接，第一电磁阀门(C2)第二端与导管(D2)第三段第一端连接，第一电磁阀门(C2)可编程控制器(B2)电学连接，第一电磁阀门(C2)为双向阀门；
第二电磁阀门(C3)安置于隔离层(D1)中间，第三电磁阀门(C3)可编程控制器(B2)电学连接,第三电磁阀门(C4)为对单向阀门，第三电磁阀门(C4)可控制空心三棱柱(E)中腔流质进入下端缓冲容器(A2)；
第三电磁阀门(C4)第一端与上端缓冲容器(A1)底端连接，第三电磁阀门(C4)第二端与空心三棱柱(E)中腔正上方连接，第三电磁阀门(C4)安装在上端隔离层(D3)中间，第三电磁阀门(C4)可编程控制器(B2)电学连接，第三电磁阀门(C4)为双向阀门；
上端隔离层(D3)位于空心三棱柱(E)上空腔与中空心三棱柱(E)空腔之间，上端隔离层(D3)左方安装有可编程控制器(B2)，上端隔离层(D3)右方安装有传感器(B3)，下端隔离层(D2)位于空心三棱柱(E)中空腔与空心三棱柱(E)下空腔之间；
导管(D2)第一段第一端与上端缓冲容器(A1)正上方连接，导管(D2)第一段第二端与旋转水泵(C1)第一端连接，导管(D2)第二段第一端与旋转水泵(C1)第二端连接，导管(D2)第二段第二端与第二电磁阀门(C3)第一端连接，导管(D2)第三段第一端与第二电磁阀门(C3)第二端连接，导管(D2)第三段第二端与下端缓冲容器(A2)正下方连接,上端缓冲容器(A1)、下端缓冲容器(A2)、导管(D2)用于实现空心三棱柱(E)内流质的转换。
实施实例2.如图2所示，第一光束b1为源光束，第二光束b11为折射光束，在空心三棱柱(E)未被填充流质时，第一光束b1通过空心三棱柱(E)射出的第二光束为b11；如图三所示，第三光束b12为空心三棱柱(E)填充流质后折射的光束，当在空心三棱柱(E)内填充流质后，第一光束b1通过空心三棱柱(E)折射出第三光束b12，第三光束b12相比虚线表示的第二光束b11位置发生了改变，此时的光路发生了变化。
实施实例3.如图5所示透明的流质会存放于上端缓冲容器(A1)中，当通过液晶显示器(B2)中得触屏按键启动仪器，此时设置最高液面高度，最低液面高度；开启第三电磁阀门(C4)，将上端缓冲容器(A1)中流质经第三电磁阀门(C4)流向空心三棱柱(E)中空腔内，传感器会检测空心三棱柱(E)当前液面高度，将模拟量传输给控制器(B2)，如果高度高于预设最大液面高度，控制器(B2)控制第三电磁阀门(C4)关闭，停止释放流质。如果低于最高预设液面，控制器(B2)继续控制阀门(C4)开启释放流质。光源通过空心三棱柱(E)，光路经过流质会改变原有光路，进行光路转换。之后开启第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)以及旋转水泵(C1)，流质从下端缓冲容器(A2)低端经导管(D2)第三段，经过与导管(D2)第三段连接的第一电磁阀门(C2)，经过与第一电磁阀门(C2)连接的导管(D2)第二段，经过与导管(D2)第二段连接的旋转水泵(C1)，在经过与旋转水泵(C1)连接的导管(D2)的第三段进入上端缓冲容器(A1)内，实现循环利用，然后关闭阀门第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)以及旋转泵(C1)。当需要更换流质，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)可拆卸，不会影响固定的空心三棱柱(E)，避免频繁校准仪器。

Claims (6)

1.一种易操作的光路转换器，其特征在于：包括上端缓冲容器(A1)、下端缓冲容器(A2)、液晶显示器(B1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、空心三棱柱(E)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)、上端隔离层(D3)、下端隔离层(D1)、导管(D2)；上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均具有稳定的形状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)外形均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)的容腔均为圆锥状，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)空腔均不容易发生变化，上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)均可自由拆卸，上端缓冲容器(A1)置于空心三棱柱(E)上方，上端缓冲容器(A1)正上方与导管(D2)第一段第一端连接，下端缓冲容器(A2)置于空心三棱柱(E)下方，下端缓冲容器(A2)正下方与导管(D2)第三段第二端连接；液晶显示器(B1)承装在空心三棱柱(E)外壁左上方，液晶显示器(B1)与可编程控制器(B2)电学连接，液晶显示器(B1)外观为液晶显示屏；可编程控制器(B2)安装在空心三棱柱(E)上空腔，可编程控制器(B2)置于上端隔离层(D3)左侧上方，可编程控制器(B2)与液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)、第一电磁阀门(C2)、第二电磁阀门(C3)、第三电磁阀门(C4)电学连接；传感器(B3)安装在上端隔离层(D3)右侧上方，传感器(B3)与可编程控制器(B2)电学连接，传感器(B3)为光电式液位传感器；旋转水泵(C1)第一端与导管(D2)第一段第二端连接，旋转水泵(C1)第二端与导管(D2)第二段第一端连接，旋转水泵(C1)与可编程控制器(B2)电学连接；空心三棱柱(E)具有稳定形状，空心三棱柱(E)外形为三棱柱状，空心三棱柱(E)的容腔为三棱柱状，空心三棱柱(E)位置固定可微调，空心三棱柱(E)制作材料为光学性好的光学玻璃，空心三棱柱(E)分上空腔、中空腔、下空腔，空心三棱柱(E)上空腔与中空腔之间有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔与下空腔之间有下端隔离层(D1)，空心三棱柱(E)上空腔有上端缓冲容器(A1)、可编程控制器(B2)、传感器(B3)，空心三棱柱(E)下空腔有下端缓冲容器(A2)，空心三棱柱(E)中空腔上方安放有上端隔离层(D3)，空心三棱柱(E)中空腔下方安放有下端隔离层(D1)；
第一电磁阀门(C2)第一端与导管(D2)第二段第二端连接，第一电磁阀门(C2)第二端与导管(D2)第三段第一端连接，第一电磁阀门(C2)与可编程控制器(B2)电学连接；
第二电磁阀门(C3)安置于下端隔离层(D1)中间，第二电磁阀门(C3)与可编程控制器(B2)电学连接,第二电磁阀门(C3)为单向阀门，第二电磁阀门(C3)可控制空心三棱柱(E)腔中流质进入下端缓冲容器(A2)；
第三电磁阀门(C4)第一端与上端缓冲容器(A1)底端连接，第三电磁阀门(C4)第二端与空心三棱柱(E)中空腔正上方连接，第三电磁阀门(C4)安装在上端隔离层(D3)中间，第三电磁阀门(C4)与可编程控制器(B2)电学连接，第三电磁阀门(C4)为双向阀门；上端隔离层(D3)位于空心三棱柱(E)上空腔与空心三棱柱(E)中空腔之间，上端隔离层(D3)左方安装有可编程控制器(B2)，上端隔离层(D3)右方安装有传感器(B3)，下端隔离层(D1)位于空心三棱柱(E)中空腔与空心三棱柱(E)下空腔之间；导管(D2)第一段第一端与上端缓冲容器(A1)正上方连接，导管(D2)第一段第二端与旋转水泵(C1)第一端连接，导管(D2)第二段第一端与旋转水泵(C1)第二端连接，导管(D2)第二段第二端与第一电磁阀门(C2)第一端连接，导管(D2)第三段第一端与第一电磁阀门(C2)第二端连接，导管(D2)第三段第二端与下端缓冲容器(A2)正下方连接。
2.如权利要求1所述一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的上端缓冲容器(A1)与下端缓冲容器(A2)外形均是是圆锥形，重力使上端缓冲容器(A1)中流质经第三电磁阀门(C4)流向空心三棱柱(E)中空腔内，下端缓冲容器(A2)内流质被旋转水泵(C1)抽到上端缓冲容器(A1)内，流质从下端缓冲容器(A2)底端经导管(D2)第三段，经过与导管(D2)第三段连接的第一电磁阀门(C2)，经过与第一电磁阀门(C2)连接的导管(D2)第二段，经过与导管(D2)第二段连接的旋转水泵(C1)，再经过与旋转水泵(C1)连接的导管(D2)的第一段进入上端缓冲容器(A1)内。
3.如权利要求1所述一种易操作的光路转换器，其特征在于：所述的可编程控制器(B2)可控制液晶显示器(B1)、传感器(B3)、旋转水泵(C1)，第一电磁阀门(C2)，第二电磁阀门(C3)，第三电磁阀门(C4)。
4.如权利要求1所述一种易操作的光路转换器，其特征在于：第一电磁阀门(C2)与第三电磁阀门(C4)是双向电磁开关。
5.如权利要求1所述一种易操作的光路转换器，其特征在于：空心三棱柱(E)中的流质是单质流质。
6.如权利要求1所述一种易操作的光路转换器，其特征在于：空心三棱柱(E)中的流质无色透明。
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