CN112198139A - 一种基于线激光的液体折射率测量装置 - Google Patents

一种基于线激光的液体折射率测量装置 Download PDF

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汪洋
张鑫
周格强
王艳东
郇维亮
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Abstract

一种基于线激光的液体折射率测量装置，在一个底座上固定有一个升降台，升降台上放置有溶液器皿和毛玻璃片，在底座的左右两侧各有一个支架，在右侧支架的上部横杆端部固定有一个线激光器，线激光器配有一个电源，在线激光器与毛玻璃片之间的光路上，设一个可调光阑，可调光阑安装在右侧支架的一个横杆上；在激光器、光阑、右支架及其横杆、升降台、溶液器皿和毛玻璃片的外面罩有一个暗盒，暗盒的左侧有一个开口；在底座的左侧支架上的中部装有一个内径千分尺，在千分尺的移动套筒上装有一个读数显微镜，读数显微镜的镜筒伸到暗盒左侧的开口中去。本发明的有益效果是：利用线激光器照射液体产生的条状光斑测量液体的折射率可获得更高的精度。

Description

一种基于线激光的液体折射率测量装置
技术领域
本发明涉及激光测量技术领域，具体涉及一种基于线激光的液体折射率测量装置。
背景技术
折射率是物质最重要的光学参数之一。精确地测量液体折射率能够在液体的浓度及纯度鉴定、医疗、食品、化工、石油等领域具有重要作用。
目前，最常用的液体折射率测量装置器除了阿贝折射仪和V棱镜折射仪以外，还有一种新型的激光液体折射率测量装置。该装置利用光的全反射现象，使其在不同物质的表面产生大小不同的折射角，基于这一原理制作而成(参见图1)。该测量装置利用一束点激光源垂直照射至表面涂覆光透射散射层的平板玻璃上，并让该平板玻璃与待测液体表面接触，激光源照射至玻璃板上后，就会出现以激光束照射点为中心的明暗相间的圆环；平板玻璃下的液体折射率不同，圆环暗斑区的大小也不同，从而利用液体折射率与圆环暗斑区大小的函数关系，测得液体的折射率。
液体折射率与圆环暗斑区直径的函数关系：
Figure BDA0002784579920000011
式中d为圆形暗斑区的直径长度；h为平板玻璃厚度；n2为平板玻璃折射率；n1为待测液体的折射率。其中平板玻璃厚度h和平板玻璃折射率n2为已知。
由于实际光源具有一定的直径，当光源的直径过大时，会导致光源射出的光形成的暗斑区圆环的圆心位置不易确定，从而使得直径的测量不准确；由于中心点光源形成的亮区较大，会使得暗斑区边界被强光干扰；由于圆的几何特性，会在不同的测量方向上产生误差。因而在实际操作中该装置的测量误差较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于线激光的液体折射率测量装置，使原来的圆环形暗斑区变为条形暗斑区，从而易于进行测量，并在光路中加装了可调宽度的光阑，降低杂散光线的影响，并配以读数显微镜与内径千分尺的同步测量结构和暗盒，从而提高了测量的准确度。
本发明的测量原理如图2所示。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于线激光的液体折射率测量装置，由升降台、溶液器皿、毛玻璃片、固定支架，激光器，电源等部分组成的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的固定支架为两根，分别固定在底座的左右两侧，所述的激光器为线扫描式激光器，且激光器安装在右侧固定支架上部的一个横杆上；在激光器与毛玻璃片之间的光路上，设置有一个可调光阑，可调光阑安装在右侧固定支架中部的一个横杆上；在激光器、可调光阑、右支架及其支架上的横杆、升降台、溶液器皿和毛玻璃片的外面罩有一个暗盒，暗盒的左侧有一个开口；在底座的左侧固定支架上的中部装有一个内径千分尺，在内径千分尺的移动套筒上装有一个读数显微镜，读数显微镜的镜筒伸到暗盒左侧的开口中去。
所述的安装在固定支架横杆上的激光器，其安装方式为可旋转调节及固定的方式，由一个环形支架及支架上的紧固螺杆构成，紧固螺杆的端部带有旋转手柄，环形支架则焊装在横杆的端部。
所述的可调光阑为狭缝式光阑，光阑的缝隙宽度可以进行调节。
所述的读数显微镜为双目镜式显微镜，显微镜中还设有定位十字线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.由于本发明的激光液体折射率测量装置采用了线扫描式激光源，并在光路中安装了可调光阑，因而减小了杂光对测量的影响，并实现了在一维方向上对暗区宽度的测量。
2.由于本发明的激光液体折射率测量装置通过读数显微镜与内径千分尺的配和以及在镜头中安装的十字细线，降低了线激光源强光对观测的干扰，实现了测量结果的直观显示，提高了折射率测量的精度。
3.该装置可以实现镜筒和线激光器在毛玻璃片同侧进行的测量。
4.设计了暗盒装置，减小了外界光线对装置测量的影响。
附图说明
图1是点激光液体折射率测量装置的原理示意图。
图2是本发明的线激光液体折射率测量装置的原理示意图。
图3是本发明的线激光液体折射率测量装置的整体结构示意图。
图4是线激光液体折射率测量装置的读数装置的结构示意图。
图中：1.升降台，2.溶液器皿，3.待测溶液，4.毛玻璃片，5.可调光阑，6.固定支架，7.横杆，8.暗盒，9.读数显微镜，10.内径千分尺，11.线激光器，12.电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种基于线激光的液体折射率测量装置的具体结构作进一步的详细说明。
如图3、图4所示，为本发明的线激光液体折射率测量装置的整体结构示意图。
一种基于线激光的液体折射率测量装置，由升降台1、溶液器皿2、毛玻璃片4、固定支架6，激光器11和电源12等部分组成的液体折射率测量装置，所述的固定支架6为两根，分别固定在底座的左右两侧，所述的激光器11为线扫描式激光器，且激光器11安装在右侧固定支架6上部的一个横杆7上；在激光器11与毛玻璃片4之间的光路上，设置有一个可调光阑5，可调光阑5安装在右侧固定支架6中部的另一个横杆上；在激光器11、可调光阑5、右侧固定支架6及其支架上的横杆7、升降台1、溶液器皿2和毛玻璃片4的外面罩有一个暗盒8，暗盒8的左侧有一个开口；在底座的左侧固定支架6上的中部装有一个内径千分尺10，在内径千分尺10的移动套筒上装有一个读数显微镜9，读数显微镜9的镜筒伸到暗盒8左侧的开口中去。
所述的安装在固定支架6横杆7上的激光器11，其安装方式为可旋转调节及固定的方式，由一个环形支架及支架上的紧固螺杆构成，紧固螺杆的端部带有旋转手柄，环形支架则焊装在横杆7的端部。
所述的可调光阑5为狭缝式光阑，光阑的缝隙宽度可以进行调节。
所述的读数显微镜9为双目镜式显微镜，显微镜中还设有定位十字线。
本发明的工作过程是这样的：将盛放待测溶液3的溶液器皿2放在距线激光器11一定距离的升降台1上，将毛玻璃片4与待测溶液3保持接触后固定好，打开电源12，调整好线激光器11与可调光阑5的方向及光阑狭缝大小，调整读数显微镜9的镜筒与毛玻璃片4平面的角度，调节镜筒中十字刻线的方向，调节内径千分尺10使得读数显微镜9观测到暗条纹边界一端并记下此时内径千分尺10上的示数，再调节内径千分尺10使得读数显微镜9观测到暗条纹边界另一端并记下读数，二者之差的绝对值即为暗斑区宽度。代入公式计算即可得液体折射率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.由于本发明的激光液体折射率测量装置采用了线扫描式激光源，并在光路中安装了可调光阑，因而减小了杂光对测量的影响，并实现了在一维方向上对暗区宽度的测量。
2.由于本发明的激光液体折射率测量装置通过读数显微镜与内径千分尺的配和以及在镜头中安装的十字细线，降低了线激光源强光对观测的干扰，实现了测量结果的直观显示，提高了折射率测量的精度。
3.该装置可以实现镜筒和线激光器在毛玻璃片同侧进行的测量。
4.设计了暗盒装置，减小了外界光线对装置测量的影响。

Claims (4)

1.一种基于线激光的液体折射率测量装置，由升降台、溶液器皿、毛玻璃片、固定支架，激光器，电源等部分组成的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的固定支架为两根，分别固定在底座的左右两侧，所述的激光器为线扫描式激光器，且激光器安装在右侧固定支架上部的一个横杆上；在激光器与毛玻璃片之间的光路上，设置有一个可调光阑，可调光阑安装在右侧固定支架中部的一个横杆上；在激光器、光阑、右支架及其支架上的横杆、升降台、溶液器皿和毛玻璃片的外面罩有一个暗盒，暗盒的左侧有一个开口；在底座的左侧固定支架上的中部装有一个内径千分尺，在内径千分尺的移动套筒上装有一个读数显微镜，读数显微镜的镜筒伸到暗盒左侧的开口中去。
2.根据权利要求1所述的一种基于线激光的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的安装在固定支架横杆上的激光器，其安装方式为可旋转调节及固定的方式，由一个环形支架及支架上的紧固螺杆构成，紧固螺杆的端部带有旋转手柄，环形支架则焊装在横杆的端部。
3.根据权利要求1所述的一种基于线激光的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的可调光阑为狭缝式光阑，光阑的缝隙宽度可以进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种基于线激光的液体折射率测量装置，其特征在于，所述的读数显微镜为双目镜式显微镜，显微镜中还设有定位十字线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117761010A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 山西大学 一种高精度激光液体折射率测量装置

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