CN207439932U - 一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统。系统由折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置组成，能够使测量结果以数字方式直观显示，并对测量结果自动进行温度补偿，可以降低测量工作的劳动强度，有效提升测量效率和测量精度。

Description

一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统

技术领域

本实用新型涉及测量计量技术领域，特别涉及一种液体折射率测量系统。

背景技术

应用折射率计来测量物质的折射率，对物质进行定性鉴别，断定其纯度或溶液浓度，并根据其折射率的变化来进行成分分析或判断质量变化，在医药、化工、食品、饮料等工业领域有着广泛应用和重大意义。

现有用于测量液体折射率的一种手持折射仪，其工作原理(图1)为：

在折射计最前端是一块棱镜，棱镜的一个表面为测量面，被测溶液与这个测量面接触。外部光线通过被测溶液进入棱镜内部，由于折射率不同，光线会发生折射现象。当折射光线射出棱镜时，通过一组成像透镜，将该角度的光线聚焦到后端的分划板平面上的一点，分划板(图2)上刻有相应的刻度；由于外界光线包含各种角度的光线，但针对于棱镜测量面，其最大的入射角(与法线的夹角)为90度，因此，分划板上就会产生一条明显的明暗分界线。分界线所对应的刻度即为测量结果。根据折射原理可知，sinβ＊n1＝sinα＊n2，公式中，β外界光线的入射角；α为外界光线通过被测溶液进入棱镜时发生折射的折射角；n1为被测溶液的折射率；n2为棱镜的折射率(光学玻璃的折射率)。其中，n2为已知折射率，β入射角角度为90度。即，被测溶液的折射率n1＝n2＊sinα，由此可知，明暗分界线所在位置可以反映该被测溶液的折射率大小，而观测分划板上的刻度值就能测量出该溶液的折射率和对应的浓度值。

现有手持折射仪产品是需要通过人眼观测分划板上明暗分界线对应的刻度来确定测量结果的，由于人们的视力不同，带来的观测误差也会较大，长时间使用还容易造成疲劳；同时，因为液体的折射率受温度影响较大，现有手持折射计的温度补偿是通过一个双金属簧片完成的：双金属簧片的一端固定，另一端与分划板连接，随着温度的变化，其弯曲的曲率半径也随之变化，这样就相当于一个温度弹簧，带动分划板进行位移，完成温度补偿功能。但这样的温度补偿是非常粗糙的，在要求高精度测量结果时，达不到测量精度要求。

所以，发明一种能够实现精确补偿和准确测量并易于读取的液体折射率测量系统，就成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，它不再需要通过人眼去观测读取分划板上的刻度，而是使测量结果直接以数字方式显示，同时能够自动进行精确的温度补偿。

本实用新型提供的一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，包括：

折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置；

所述折射成像装置用于对透过被测液体的光线进行折射成像；

所述拍照装置用于采集折射成像数据；

所述温度传感器用于采集温度数据；

所述解析测量装置用于对数据的解析和折射率的计算；

所述折射成像装置与所述拍照装置相连，所述拍照装置、温度传感器与所述解析测量装置相连。

进一步的，所述解析测量装置，包括：

计算机子系统、图像识别软件和温度补偿数据库；

所述计算机子系统用于软件的安装运行和数据的存贮计算；

所述图像识别软件用于对图像的识别解析；

所述温度补偿数据库用于存贮不同溶液的温度补偿数据；

进一步的，所述的计算机子系统为PC或移动智能终端。

进一步的，系统还包括：

辅助光源，所述辅助光源位于所述折射成像装置的前端。

进一步的，在所述拍照装置采集数据时所述辅助光源同时点亮。

进一步的，所述折射成像装置，包括：

检测棱镜，成像透镜，分划板；

所述检测棱镜用于对穿过被测液体的光线进行折射；

所述成像透镜用于对折射后的光线进行聚焦成像；

所述分划板用聚焦成像的显示。

进一步的，所述拍照装置、温度传感器与所述解析测量装置通过USB接口或蓝牙无线数据接口相连。

进一步的，所述拍照装置为摄像头。

本实用新型采用的上述技术方案，与现有技术相比，由于采用了拍照装置和解析测量装置，使得测量结果得以直接以数字方式显示，从而不再需要通过人眼去观测读取分划板上的刻度，降低了测量工作中人的劳动强度，有效避免了人工读取测量结果产生的误差。

由于采用了温度传感器配合温度补偿数据库对测量结果自动进行温度补偿，取代了原有的双金属簧片机械补偿方式，测量效率得到提升的同时，测量精度也得以显著提高。

本实用新型的其它特征和优点，部分地从说明书中显而易见，或者通过实施本发明而了解，也可通过附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为现有手持折射仪测量液体折射率的工作原理图。

图2为现有手持折射仪的不同溶液分划板示意图。

图3为本发明提供的技术方案系统构成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，系统主要由折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置几个部分组成。

系统中的折射成像装置用于对透过被测液体的光线进行折射成像；

系统中的拍照装置用于采集折射成像数据；

系统中的温度传感器用于采集温度数据；

系统中的解析测量装置用于对数据的解析和折射率的计算；

其中，折射成像装置后端与拍照装置相连，拍照装置、温度传感器与解析测量装置通过数据线或蓝牙无线数据接口相连。

实施例2：

在实施例1的基础上，一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，系统主要由折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置几个部分组成。

系统中的折射成像装置用于对透过被测液体的光线进行折射成像；

系统中的拍照装置用于采集折射成像数据；

系统中的温度传感器用于采集温度数据；

系统中的解析测量装置用于对数据的解析和折射率的计算，以组成上包括了以下几个部分：计算机子系统、图像识别软件和温度补偿数据库。其中的计算机子系统用于软件的安装运行和数据的存贮计算，图像识别软件用于对图像的识别解析，温度补偿数据库用于存贮不同溶液的温度补偿数据；

系统中的折射成像装置后端与拍照装置相连，拍照装置、温度传感器与解析测量装置通过数据线相连。

实施例3：

如附图3所示，一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，系统主要由折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置几个部分组成。折射成像装置的最前端是一块棱镜，棱镜的一个表面为测量面，被测溶液与这个测量面接触。外部光线通过被测溶液进入棱镜内部，由于折射率不同，光线会发生折射现象。当折射光线射出棱镜时，通过一组成像透镜，将该角度的光线聚焦到后端的分划板平面上的一点，分划板上刻有相应的刻度；由于外界光线包含各种角度的光线，但针对于棱镜测量面，其最大的入射角(与法线的夹角)为90度，因此，分划板上就会产生一条明显的明暗分界线。分界线所对应的刻度即为测量结果。

根据折射原理可知，sinβ＊n1＝sina＊n2，公式中，β外界光线的入射角；a为外界光线通过被测溶液进入棱镜时发生折射的折射角；n1为被测溶液的折射率；n2为棱镜的折射率(光学玻璃的折射率)。其中，n2为已知折射率，β入射角角度为90度。即，被测溶液的折射率n1＝n2＊sina，由此可知，明暗分界线所在位置可以反映该被测溶液的折射率大小，而观测分划板上的刻度值就能测量出该溶液的折射率和对应的浓度值。

为了取代人眼观测分划板，系统中的拍照装置是采用小型摄像头对分划板进行拍照，为了保证拍照的质量，在系统折射成像装置的前端设置有一个辅助光源，拍照的同时，该光源点亮。

系统中设置的温度传感器，用于测量当前温度。

测量时，将拍照好的分划板图像和当前温度同时通过USB接口或蓝牙无线数据接口传入到解析测量装置中的PC端或移动智能终端，PC端或移动智能终端图像识别软件会读取分划板上的刻度，并读取明暗分界线的位置，通过计算，会计算出被测液体的折射率；同时，PC端或移动智能终端的软件内部数据库有不同溶液的温度补偿数据，根据实测的温度，进行温度补偿，最终得出测量结果。

综上所述，本实用新型实施例中，由于采用了拍照装置和解析测量装置，使得测量结果得以数字方式直观显示，降低了测量工作中人的劳动强度，避免了人工读取测量结果产生的误差。由于采用了温度传感器配合温度补偿数据库对测量结果自动进行温度补偿，测量的效率和精度都同步得到了提升。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于图像识别技术的液体折射率测量系统，其特征在于，包括：

折射成像装置、拍照装置、温度传感器和解析测量装置；

所述折射成像装置用于对透过被测液体的光线进行折射成像；

所述拍照装置用于采集折射成像数据；

所述温度传感器用于采集温度数据；

所述解析测量装置用于对数据的解析和折射率的计算；

所述折射成像装置与所述拍照装置相连，所述拍照装置、温度传感器与所述解析测量装置相连。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

辅助光源，所述辅助光源位于所述折射成像装置的前端。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述拍照装置采集数据时所述辅助光源同时点亮。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述折射成像装置，包括：

检测棱镜，成像透镜，分划板；

所述检测棱镜用于对穿过被测液体的光线进行折射；

所述成像透镜用于对折射后的光线进行聚焦成像；

所述分划板用聚焦成像的显示。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拍照装置、温度传感器与所述解析测量装置通过USB接口或蓝牙无线数据接口相连。

6.如权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述拍照装置为摄像头。