CN207600946U - 一种基于线阵ccd的数字式折射仪 - Google Patents
一种基于线阵ccd的数字式折射仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207600946U CN207600946U CN201721881830.5U CN201721881830U CN207600946U CN 207600946 U CN207600946 U CN 207600946U CN 201721881830 U CN201721881830 U CN 201721881830U CN 207600946 U CN207600946 U CN 207600946U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- prism
- line array
- array ccd
- liquid
- vernier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于线阵CCD的数字式折射仪，属于液体折射率测量技术领域。包括激光器、孔径光澜、液体三棱镜、主尺、游尺，线阵CCD、线阵CCD驱动模块、PC端；其中，所述激光器的光源经过孔径光澜入射到液体三棱镜一平面上，所述平面为棱镜入射面，棱镜入射面夹角为30度的另一平面为棱镜出射面，主尺垂直于棱镜出射面，游尺在主尺上滑动，线阵CCD垂直并固定在游尺上，线阵CCD平行于棱镜出射面，光源经液体三棱镜折射到线阵CCD表面上形成图像信息，线阵CCD驱动模块采集图像信息后发送至PC端，PC端计算并显示出折射率。本实用新型能够测量液体的折射率，成本低、测量范围大、精度高，能够满足市场的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于线阵CCD的数字式折射仪，属于液体折射率测量技术领域。
背景技术
折射率是表征液体光学性质的物理量，通过测量折射率可以分析液体的密度、浓度、温度等物理量。目前市场上使用最广泛的就是阿贝折射仪和手持式折射仪，其测量原理基于全反射原理，广泛应用于石油工业、日用化学工业、制药工业、制漆工业、制糖工业和地质勘察等相关工业、学校及相关科研单位。但是这类折射仪对易挥发液体的折射率的测量准确度不高。
阿贝折射仪是Ernst Abbe 1869年发明的，至今已经有接近150年的历史，折射率测量范围为1.30～1.70。然而随着科学技术的发展，诸如离子液体、液态聚合物等液体材料的新型品种不断涌现，其折射率范围不断扩大到2.0以上，例如[BMIM][I9]的折射率为2.4，[HMIM][I3]的折射率为1.88等。显然，阿贝折射仪已经不能满足这些新型液体材料如离子液体、液态聚合物的折射率测量。虽然法国Cordouan公司生产的Arago系列折射仪测量范围可达1.20～3.10，但单价却高达二十多万人民币。
中国专利授权号：202676596U、名称为“数字式V棱镜折射仪”的实用新型专利公开了一种数字式V棱镜折射仪，这种折射仪包括平行光管、载物系统和自准直望远镜和采集出射偏转像的CCD摄像机。这种折射仪采用CCD摄像机采集出射偏转像，并进行分析测量，虽然能够快速稳定的测出光学材料的折射率，但不足之处是折射率的测量范围小、精度不高。
而本实用新型成本低、测量范围大、精度高，能够满足市场的需求。
实用新型内容
本实用新型提出了一种基于线阵CCD的数字式折射仪，该折射仪能够测量液体的折射率，测量范围大、精度高。本实用新型为了减小体积、提高测量精度，将线阵CCD技术应用于折射仪中，因此能够很好的克服问题，提高了测量精度降低了成本。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
本实用新型基于线阵CCD的数字式折射仪，所述折射仪包括激光器、孔径光澜、液体三棱镜、主尺、游尺，线阵CCD、线阵CCD驱动模块、PC端；其中，所述激光器的光源经过孔径光澜入射到液体三棱镜一平面上，所述平面为棱镜入射面，棱镜入射面夹角为30度的另一平面为棱镜出射面，主尺垂直于棱镜出射面，游尺在主尺上滑动，线阵CCD垂直并固定在游尺上，线阵CCD平行于棱镜出射面，光源经液体三棱镜折射到线阵CCD表面上形成图像信息，线阵CCD驱动模块采集图像信息后发送至PC端，PC端计算并显示出折射率。
本实用新型基于线阵CCD的数字式折射仪，所述孔径光澜为两个且两个孔径光澜的连线与棱镜入射面的法线成60度角。
本实用新型基于线阵CCD的数字式折射仪，所述液体三棱镜包括中空三棱镜和待测液体,中空三棱镜的棱镜入射面和棱镜出射面夹角为30度。
本实用新型基于线阵CCD的数字式折射仪，所述中空三棱镜采用无折射率大小限制的透明材料。
有益效果
1、本实用新型利用待测液体本身作为光学棱镜，仅使用一个液体棱镜代替常用阿贝折射仪中的几个固体棱镜，简化了结构，减轻了重量，降低了成本。
2、本实用新型比阿贝这类一般棱镜折射仪具有更广的折射率测量范围，同时又比同等测量范围的折射仪成本低得多。
3、本实用新型可以避免阿贝折射仪等固体棱镜折射仪中由于液体非均匀涂抹漏光导致的测量误差，准确性更高。
4、本实用新型折射率测量范围不受固体棱镜材料的折射率大小限制，突破了阿贝这类一般棱镜折射仪的局限性。
5、本实用新型易于制作，且易于转化为生产推广到市场。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型出射角的测量方法示意图；
图3为本实用新型的孔径光澜结构示意图；
图4为本实用新型的液体三棱镜结构示意图；
图中：1-激光器；2-孔径光澜；3-液体三棱镜；4-主尺；5-游尺；6-线阵CCD；7-线阵CCD驱动模块；8-PC端；9-待测液体；10-中空三棱镜。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型提供了一种基于线阵CCD的数字式折射仪，该折射仪包括激光器1、孔径光澜2、液体三棱镜3、主尺4、游尺5、线阵CCD6、线阵CCD驱动模块7、PC端8。
本实用新型具体实施过程包括：首先激光器1发出的激光经过两个孔径光澜2之后，以60度角入射到液体三棱镜3的一平面上，该平面为棱镜入射面，主尺4垂直于液体三棱镜3棱镜入射面夹角为30度的另一平面，另一平面为棱镜出射面，游尺5可在主尺4上滑动，线阵CCD6垂直并固定在游尺5上，线阵CCD6平行于液体三棱镜3的棱镜出射面，光源经液体三棱镜3折射到线阵CCD6表面上形成图像信息，线阵CCD驱动模块7采集图像信息后发送至PC端8。
如图2所示，移动游尺5一段距离再次测量，激光经液体三棱镜3折射后的出射角ψ＝arctan(Δy/Δx)，其中Δy是激光前后两次照射到线阵CCD6上的距离，Δx是线阵CCD6的水平移动距离，之后线阵CCD6采集到的图像信息通过线阵CCD驱动模块7传送给PC端8，由PC端程序计算并显示出待测液体9的折射率。
如图4所示，将待测液体9注入到中空三棱镜10中形成液体三棱镜3。进一步的，中空三棱镜10可以采用无折射率大小限制的透明材料。
其中折射率公式的推导如下：液体三棱镜3的顶角是30度，入射角θ0＝60度，假设待测液体9的折射率为nl，中空三棱镜10的折射率为ng，由Snell公式：
sinθ0＝ngsinθ1＝nlsinθ2
nlsinθ3＝ngsinθ4＝sinθ5
θ3＝±(30°-θ2)
θ5＝ψ
得当折射光线在法线上方取负号，在法线下方时取正号。
由上述公式可知nl与中空三棱镜10的折射率无关，所以折射率测量范围不受玻璃材料的限制。液体相当于一个独立的棱镜，这一点突破了阿贝折射仪的局限性。理论计算可以测量的范围是1-3.6，远远超出了阿贝折射仪的测量范围。通过实验分析，本实用新型的精度能够控制在10-4以内，要比阿贝折射仪高一个数量级。
需要说明的是，以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型所限定的范围。
Claims (4)
1.一种基于线阵CCD的数字式折射仪，其特征在于：所述折射仪包括激光器（1）、孔径光澜（2）、液体三棱镜（3）、主尺（4）、游尺（5），线阵CCD（6）、线阵CCD驱动模块（7）、PC端（8）；其中，所述激光器（1）的光源经过孔径光澜（2）入射到液体三棱镜（3）一平面上，所述平面为棱镜入射面，棱镜入射面夹角为30度的另一平面为棱镜出射面，主尺（4）垂直于棱镜出射面，游尺（5）在主尺（4）上滑动，线阵CCD（6）垂直并固定在游尺（5）上，线阵CCD（6）平行于棱镜出射面，光源经液体三棱镜（3）折射到线阵CCD（6）表面上形成图像信息，线阵CCD驱动模块（7）采集图像信息后发送至PC端（8），PC端（8）计算并显示出折射率。
2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的数字式折射仪，其特征在于：所述孔径光澜（2）为两个且两个孔径光澜（2）的连线与棱镜入射面的法线成60度角。
3.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的数字式折射仪，其特征在于：所述液体三棱镜（3）包括中空三棱镜（10）和待测液体（9）,中空三棱镜（10）的棱镜入射面和棱镜出射面夹角为30度。
4.根据权利要求3所述的基于线阵CCD的数字式折射仪，其特征在于：所述中空三棱镜（10）采用无折射率大小限制的透明材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721881830.5U CN207600946U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种基于线阵ccd的数字式折射仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721881830.5U CN207600946U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种基于线阵ccd的数字式折射仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207600946U true CN207600946U (zh) | 2018-07-10 |
Family
ID=62769300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721881830.5U Active CN207600946U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种基于线阵ccd的数字式折射仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207600946U (zh) |
-
2017
- 2017-12-28 CN CN201721881830.5U patent/CN207600946U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101706425A (zh) | 液体棱镜折射计 | |
| CN203190948U (zh) | 一种透明基板厚度检测装置 | |
| CN102445406B (zh) | 一种测量液相扩散系数的方法及装置 | |
| CN101776572B (zh) | 液体折射率ccd实时测量装置及其测量方法 | |
| CN106979907A (zh) | 一种基于线阵ccd的数字式液体棱镜折射仪 | |
| CN102645394B (zh) | 一种光学泥沙溶液含沙量测量装置及其测量方法 | |
| CN106959274B (zh) | 一种基于布儒斯特定律的溶液浓度监测方法及装置 | |
| CN204832027U (zh) | 一种基于液体棱镜的折射仪 | |
| CN105352915A (zh) | 一种折射率二维分布的动态测量方法 | |
| CN103454247A (zh) | 一种大量程范围的折射率测量装置及方法 | |
| CN101776571B (zh) | 液体折射率实时检测装置及其在线检测方法 | |
| Bobovnik et al. | Liquid level detection in standard capacity measures with machine vision | |
| CN207600946U (zh) | 一种基于线阵ccd的数字式折射仪 | |
| CN206710245U (zh) | 一种基于线阵ccd的数字式液体棱镜折射仪 | |
| CN107247035B (zh) | 一种基于液芯柱透镜等观察高度快速测量液相扩散系数的方法 | |
| CN102519907B (zh) | 反射型光纤-微流控芯片折射率传感器 | |
| CN201926616U (zh) | 一种液体多参数传感器 | |
| CN207198037U (zh) | 一种液体折射率测量仪 | |
| CN202599831U (zh) | 一种等厚干涉实验装置 | |
| CN106370624B (zh) | 一种测量液体折射率的实验方法及装置 | |
| CN202974864U (zh) | 一种用于测量液相气体折射率的测量仪 | |
| CN204556501U (zh) | 一种基于光纤干涉的液体折射率测量装置 | |
| CN212989163U (zh) | 一种测量透明平板介质折射率的装置 | |
| CN208819490U (zh) | 一种便携式可变焦透镜实验仪 | |
| CN203534965U (zh) | 一种大量程范围的折射率测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 226000 No. 33 Xinkang Road, Gangzhao District, Nantong City, Jiangsu Province Co-patentee after: Nanjing University of Posts and Telecommunications Nantong Institute Limited Patentee after: Nanjing Post & Telecommunication Univ. Address before: 210012 9 Wen Yuan Road, Ya Dong new town, Nanjing, Jiangsu. Co-patentee before: Nanjing University of Posts and Telecommunications Nantong Institute Limited Patentee before: Nanjing Post & Telecommunication Univ. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder |