CN113959950B - 一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，涉及液体检测装置领域，该基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，包括L型基盒、底盒和连接盒，所述L型基盒左端与底盒连接，底盒左端与连接盒连接，所述连接盒内设有激光器。该基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，通过L型基盒、底盒、连接盒与盒盖配合，经过折叠后方便试验人员携带，将整个工具简化，降低操作难度。通过设置测试毛细管，参考毛细管，温控环配合，根据向后散射原理，在光斑捕捉模块上形成光斑，根据光斑移动变化来推算出液体折射率。提高抗干扰能力，避免外界环境温度对试验造成影响。通过在整个装置外笼罩黑布，提高抗干扰能力，避免外界光线的影响。
Description
技术领域
本发明涉及液体检测装置技术领域，具体为一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置。
背景技术
液体是自然界中常见的物质存在形式之一，而折射率能够反映出液体本身浓度、纯度等物理性质，故而在现代医学、化工等领域对液体的折射率检测具有重要的意义。
现有折射率测量仪器通常通过检测液体与棱镜接触面的全反射角度来测量液体折射率。现有方法的主要缺点如下：测量结果容易收到外界环境温度变化的影响引起检测误差。
又如申请号为98113021.6的中国发明专利申请《液体折射率检测装置》，公开了一种液体折射率在线测量装置，其技术特征是以玻璃半圆盘作为检测探头，由光在圆盘的弓面端能形成全反射光传输通道，采用光电探测器在半圆盘弦面的一端接收光信号，使得转换后的电信号与被测液体的折射率成线性关系，电信号经处理后成为折射率信号。但该装置的问题是结构复杂、抗干扰能力差，特别是得到一个液体折射率测量数据，需要多次测量，因此其无法实现实时在线测量目的。
为此，需要一种抗干扰能力强，不易收外界环境温度变化影响，结构简单，容易携带，容易操作的新型检测装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，包括L型基盒、底盒和连接盒，所述L型基盒左端与底盒连接，底盒左端与连接盒连接，所述连接盒内设有激光器，底盒内设有分光镜，L型基盒内设有反射镜和光流控芯模块，所述反射镜位于光流控芯模块和分光镜之间，L型基盒底部且相对于反射镜处开设有通槽，所述通槽下方放置有光斑捕捉模块，所述激光器射出激光先经过分光镜射在光流控芯模块上，再在射向反射镜通过反射在光斑捕捉模块上形成光斑。
优选的，所述光流控芯模块包括基座、测试毛细管、参考毛细管和温控环，所述基座与L型基盒内壁连接，基座中央处开设有照射孔，基座与激光器处于同一轴线，所述测试毛细管、参考毛细管和温控环均镶嵌在基座上，所述测试毛细管、参考毛细管位于温控环内，所述测试毛细管和参考毛细管均经过照射孔，测试毛细管位于参考毛细管上方。
优选的，所述测试毛细管内放有待测液体，参考毛细管内放有参考液体，所述测试毛细管端部隆起设有漏斗，漏斗填塞有橡胶塞。
优选的，所述照射孔侧边设有温度计，温度计内滑动配合有活塞片，活塞片上设有磁石一，所述照射孔侧边开设有滑槽，滑槽与温度计平齐，所述滑槽内滑动配合有磁石二，磁石二上设有反射涂层，所述滑槽内壁顶部设有光束收发模块，滑槽内壁靠近光束收发模块处焊接有凸起。
优选的，还包括有一对弧形条，两个弧形条之间连接有黑布，黑布罩住L型基盒、底盒、连接盒，所述L型基盒和连接盒侧边均开设有凹槽，弧形条端部能够嵌入凹槽内。。
优选的，所述L型基盒底部四角对应设有垫块，所述相邻垫块之间设有支架，所述垫块由立柱、螺杆和螺母组成，立柱顶部与L型基盒与连接，立柱底部与螺母枢接，立柱与螺母同心圆布置，所述螺杆穿过螺母伸入立柱内，立柱与立柱、螺杆螺纹连接；所述连接盒底部结构与L型基盒相同。
优选的，所述立柱顶端开设有空腔，空腔中央处呈凹陷弧面，所述空腔内壁设有铁片，空腔内设有铁球。
优选的，所述L型基盒外设有控制模块，控制模块与电子零件电性连接，当铁片与铁球触碰时电回路闭合，控制模块发出警告。
优选的，还包括有盒盖，盒盖外侧连接有皮带，盒盖开设有嵌槽。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置。具备以下有益效果：
1、该基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，通过L型基盒、底盒、连接盒与盒盖配合，经过折叠后方便试验人员携带，将整个工具简化，降低操作难度。通过设置测试毛细管，参考毛细管，温控环配合，根据向后散射原理，在光斑捕捉模块上形成光斑，根据光斑移动变化来推算出液体折射率。提高抗干扰能力，避免外界环境温度对试验造成影响。通过在整个装置外笼罩黑布，提高抗干扰能力，避免外界光线的影响。
附图说明
图1为本发明结构立体图；
图2为本发明结构工作状态图；
图3为本发明结构另一角度示意图；
图4为本发明结构另一状态图；
图5为本发明光流控芯模块结构示意图；
图6为本发明立柱结构示意图；
图7为本发明立柱结构内部展示图；
图8为本发明基座结构另一角度展示图。
图中：1L型基盒、2底盒、3连接盒、4垫块、41立柱、411空腔、412铁片、413铁球、42螺杆、43螺母、5激光器、6分光镜、7反射镜、8基座、81照射孔、82测试毛细管、83参考毛细管、84漏斗、85橡胶塞、86温控环、9光斑捕捉模块、10弧形条、101黑布、11通槽、12盒盖、121皮带、122嵌槽、13凹槽、14支架、15温度计、151活塞片、152磁石一、16滑槽、161磁石二、162反射涂层、163光束收发模块、164凸起。
具体实施方式
本发明实施例提供一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，如图1-8所示，包括L型基盒1、底盒2和连接盒3。L型基盒1左端与底盒2铰接，底盒2左端与连接盒3铰接。连接盒3内固定安装有激光器5，底盒2内固定安装有分光镜6。L型基盒1内固定安装有反射镜7和光流控芯模块。
反射镜7位于光流控芯模块和分光镜6之间，L型基盒1底部且相对于反射镜7处开设有通槽11，通槽11下方放置有光斑捕捉模块9。光斑捕捉模块9可以是相机，通过相机拍摄下光斑。
工作时，如附图2所示，激光器5射出激光先经过分光镜6射在光流控芯模块上，经过折射后射向反射镜7，并反射在光斑捕捉模块9上形成光斑。
上述步骤借助后向散射技术，通过液体与界面之间的光学干涉信号的分析推算出液体的折射率。最大的优势在于精度高，结构简单。由于后向散射为常规现有技术，故后向散射具体原理不作详细描述。本发明中用后向散射测量液体折射率。通过毛细管中的液体与管壁之间的干涉信号来推算液体的折射率。
光流控芯模块包括基座8、测试毛细管82、参考毛细管83和温控环86。基座8与L型基盒1内壁焊接，基座8中央处开设有照射孔81，照射孔81与激光器5处于同一轴线，测试毛细管82、参考毛细管83和温控环86均镶嵌在基座8上。
测试毛细管82、参考毛细管83位于温控环86内，测试毛细管82和参考毛细管83均经过照射孔81，测试毛细管82位于参考毛细管83上方。
测试毛细管82内放有待测液体，参考毛细管83内放有参考液体。测试毛细管82端部隆起设有漏斗84，测试毛细管82与漏斗84一体成型。漏斗84填塞有橡胶塞85。将待测液体注入测试毛细管82内在用橡胶塞85封住。
激光信号通过分光镜行程两路光线射到基座81的两路由毛细管。测试毛细管82内为待检测液体，参考毛细管83内有参考液体(已知折射率的液体)。激光信号在毛细管表现形成干涉信号，两路干涉信号通过光路进入相机记录。当液体折射率发生变化时，折射信号将发生改变，通过分析干涉信号可以得到折射率改变的数值。
通过温控环86，使得参考液体与待检测液体的温度保持一致。通过参考信号的变化可以得到因为温度变化引起的折射率变化。由此可以准确检测到液体由于物质浓度变化引起的折射率变化。
照射孔81侧边固定镶嵌有温度计15，温度计15内滑动配合有活塞片151。活塞片151上固定粘接有磁石一152。活塞片151跟随温度计15内液面移动。
照射孔81侧边开设有滑槽16，滑槽16与温度计15平齐，滑槽16内滑动配合有磁石二161，磁石二161上涂有反射涂层162，滑槽16内壁顶部固定安装有光束收发模块163。光束收发模块163由光束发射单元、光束接收单元组成。
工作时，温度计检测此时的外界温度，磁铁二161受磁力影响跟随磁铁一151上升。光束发射单元发射出光束后经过反射涂层162反射，被光束接收单元接收。温度与光束接收所需时间成反比。根据光束接收所需时间，控制加热环86工作。避免加热环86加热温度低于外界温度。
通过光束收发模块163、磁石二161、磁石一152、反射涂层162配合，起到自动调节的目的。令加热环86加热温度始终高于外界温度。避免外界温度高于加热环86温度，导致测试过程中受到外界温度的影响。
滑槽16内壁靠近光束收发模块163处焊接有凸起164。凸起164起到限制磁石二161移动距离。避免磁石二161与光束收发模块163距离太近。加热环86加热温度范围在20°至60°内。
还包括有一对弧形条10，两个弧形条10之间固定安装有黑布101，黑布101罩住L型基盒1、底盒2、连接盒3。通过黑布笼罩激光器5射出的光线，以此遮挡外界光线的影响，从而减少干扰因数。
L型基盒1和连接盒3侧边均开设有凹槽13，弧形条10端部能够嵌入凹槽13内。通过凹槽13与弧形条10配合，起到固定的目的。
L型基盒1底部四角对应固定安装有垫块4，相邻垫块4之间焊接有支架14。垫块4由立柱41、螺杆42和螺母43组成，立柱41顶部与L型基盒1与连接焊接，立柱41底部与螺母43枢接，立柱41与螺母43同心圆布置。螺杆42穿过螺母43伸入立柱41内。立柱41与立柱41、螺杆42螺纹连接。
工作时，通过转动螺母43趋势螺杆42旋转，以此调节螺杆42从立柱41内伸出长度。
连接盒3底部结构与L型基盒1相同。
立柱41顶端开设有空腔411，空腔411中央处呈凹陷弧面，空腔411内壁固定安装有铁片412，空腔411内放置有铁球413。
L型基盒1外固定安装有控制模块，控制模块与各个电子零件电性连接，当铁片412与铁球413触碰时电回路闭合，控制模块发出警告。控制模块是常规技术手段不作详细描述。铁片412环绕成圈，且铁片铁片412外侧与控制模块电性连接，铁球413外表面固定焊接有电线，电线与控制模块电性连接。
工作时，整个装置打开摆放，若放置面凹凸不平，则会导致L型基盒1、连接盒3倾斜。由于L型基盒1或者连接盒3倾斜，导致铁球413滚动与铁片412接触。此时电回路闭合，控制模块接收到信号发出警报。
通过转动螺母43对螺杆42进行调节，从而趋势L型基盒1或者连接盒3水平。
整个装置还包括有盒盖12，盒盖12外侧固定安装有皮带121，盒盖12开设有嵌槽122。垫块4能够滑入嵌槽122内。结合附图4可知，将L型基盒1与连接盒3相互靠拢时，盒盖12将L型基盒1与连接盒3套入。从而将激光器5、分光镜6、反射镜7和光流控芯模块收纳起来。以此试验人员方便携带。
光学模型满足如下定律：
(1)Snell定律，nisin(θi)＝njsin(θj)，ni和nj是两种媒介的折射率，θi＝θin和θj是光线进入媒介的角度。
(2)反射定律：|θin|＝|θout|
(3)菲涅耳方程：这里θ＝θi＝θin，T＝1-R
(4)
(5)光的相位ρ改变满足如下方程：
ρ＝0°，若θ<θc
若θ>θc
(6)θc为零界角度
(7)光线的光强满足如下方程：
上述I为光强，ρ为光线的相位，i和j对应着不同的光线。
综上所述，该基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，通过L型基盒1、底盒2、连接盒3与盒盖12配合，经过折叠后方便试验人员携带，将整个工具简化，降低操作难度。通过设置测试毛细管82，参考毛细管83，温控环86配合，根据向后散射原理，在光斑捕捉模块9上形成光斑，根据光斑移动变化来推算出液体折射率。提高抗干扰能力，避免外界环境温度对试验造成影响。通过在整个装置外笼罩黑布101，提高抗干扰能力，避免外界光线的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：包括L型基盒(1)、底盒(2)和连接盒(3)，所述L型基盒(1)左端与底盒(2)连接，底盒(2)左端与连接盒(3)连接，所述连接盒(3)内设有激光器(5)，底盒(2)内设有分光镜(6)，L型基盒(1)内设有反射镜(7)和光流控芯模块，所述反射镜(7)位于光流控芯模块和分光镜(6)之间，L型基盒(1)底部且相对于反射镜(7)处开设有通槽(11)，所述通槽(11)下方放置有光斑捕捉模块(9)，所述激光器(5)射出激光先经过分光镜(6)射在光流控芯模块上，再在射向反射镜(7)通过反射在光斑捕捉模块(9)上形成光斑；
所述光流控芯模块包括基座(8)、测试毛细管(82)、参考毛细管(83)和温控环(86)，所述基座(8)与L型基盒(1)内壁连接，基座(8)中央处开设有照射孔(81)，基座(8)与激光器(5)处于同一轴线，所述测试毛细管(82)、参考毛细管(83)和温控环(86)均镶嵌在基座(8)上，所述测试毛细管(82)、参考毛细管(83)位于温控环(86)内，所述测试毛细管(82)和参考毛细管(83)均经过照射孔(81)，测试毛细管(82)位于参考毛细管(83)上方；
所述测试毛细管(82)内放有待测液体，参考毛细管(83)内放有参考液体，所述测试毛细管(82)端部隆起设有漏斗(84)，漏斗(84)填塞有橡胶塞(85)；
所述照射孔(81)侧边设有温度计(15)，温度计(15)内滑动配合有活塞片(151)，活塞片(151)上设有磁石一(152)，所述照射孔(81)侧边开设有滑槽(16)，滑槽(16)与温度计(15)平齐，所述滑槽(16)内滑动配合有磁石二(161)，磁石二(161)上设有反射涂层(162)，所述滑槽(16)内壁顶部设有光束收发模块(163)，滑槽(16)内壁靠近光束收发模块(163)处焊接有凸起(164)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：还包括有一对弧形条(10)，两个弧形条(10)之间连接有黑布(101)，黑布(101)罩住L型基盒(1)、底盒(2)、连接盒(3)，所述L型基盒(1)和连接盒(3)侧边均开设有凹槽(13)，弧形条(10)端部能够嵌入凹槽(13)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：所述L型基盒(1)底部四角对应设有垫块(4)，相邻垫块(4)之间设有支架(14)，所述垫块(4)由立柱(41)、螺杆(42)和螺母(43)组成，立柱(41)顶部与L型基盒(1)与连接，立柱(41)底部与螺母(43)枢接，立柱(41)与螺母(43)同心圆布置，所述螺杆(42)穿过螺母(43)伸入立柱(41)内，立柱(41)与立柱(41)、螺杆(42)螺纹连接；所述连接盒(3)底部结构与L型基盒(1)相同。
4.根据权利要求3所述的一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：所述立柱(41)顶端开设有空腔(411)，空腔(411)中央处呈凹陷弧面，所述空腔(411)内壁设有铁片(412)，空腔(411)内设有铁球(413)。
5.根据权利要求4所述的一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：所述L型基盒(1)外设有控制模块，控制模块与电子零件电性连接，当铁片(412)与铁球(413)触碰时电回路闭合，控制模块发出警告。
6.根据权利要求5所述的一种基于光流控芯片检测液体折射率的检测装置，其特征在于：还包括有盒盖(12)，盒盖(12)外侧连接有皮带(121)，盒盖(12)开设有嵌槽(122)。
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