CN210180917U - 一种便携式液体折射率测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式液体折射率测量仪，包括仪器外壳，仪器外壳顶部设置有盖板，盖板上表面中心处嵌设有测量平台，测量平台上方设置有棱镜组，盖板两端上表面分别设置有第一传感器座和第二传感器座，第一传感器座内部设置有第一光敏传感器，第二传感器座内部设置有第二光敏传感器和激光器，盖板上方还嵌设有液晶屏和测量按钮，仪器外壳内部底板中心处设置有电机，电机的输出轴顶部设置有齿轮盘，齿轮盘与测量平台贴合。本实用新型适用于液体折射率的测量，该仪器的测量光源为激光器发射的激光，抗干扰能力强，不易受到外界环境的影响，且使用时只需要人为在棱镜组内滴上待测液体，再打开开关即可，使用方便，要求低。
Description
技术领域
本实用新型属于折射率测量仪器技术领域，具体为一种便携式液体折射率测量仪。
背景技术
折射率测量指光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率，材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄，液体折射率是液体的重要物理参数，准确测量出液体的折射率对化工，食品，制药，科学研究和其他行业具有重大意义；
而目前测量液体折射率的仪器主要有阿贝折射仪、分光计、法布里柏罗干涉仪等，这些仪器具大多对测量环境有一定的要求，需要精细的调节后才能进行测量，且测量起来较为复杂，对测量人员的要求较高，仪器体积大，难以携带。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决背景技术中的问题，提供一种便携式液体折射率测量仪。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种便携式液体折射率测量仪，包括仪器外壳，所述仪器外壳顶部设置有盖板，所述盖板上表面中心处嵌设有测量平台，所述测量平台上方设置有棱镜组，所述盖板两端上表面分别设置有第一传感器座和第二传感器座，所述第一传感器座内部设置有第一光敏传感器，所述第二传感器座内部设置有第二光敏传感器和激光器，所述盖板上方还嵌设有液晶屏和测量按钮，所述仪器外壳内部底板中心处设置有电机，所述电机的输出轴顶部设置有齿轮盘，所述齿轮盘与所述测量平台贴合，所述仪器外壳内部位于所述电机的一侧处设置有角度测量仪，所述角度测量仪的感应轴通过齿轮与所述齿轮盘啮合连接，所述仪器外壳上还设置有电源开关，所述仪器外壳内部还设置有控制电路板、继电器、电池盒。
其中，所述棱镜组由两个三棱镜组成。
其中，所述第一传感器座和第二传感器座处于同一水平线上，且所述第一传感器座和第二传感器座均与所述棱镜组处于同一直线上。
其中，所述电池盒内置电源，为仪器提供能源。
其中，所述控制电路板和所述继电器电性连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中，该仪器的测量光源为激光器发射的激光，抗干扰能力强，不易受到外界环境的影响，且该仪器整体部件少，结构小巧，便于携带，同时使用时只需要人为在棱镜组内滴上待测液体，再打开开关即可，使用方便，要求低。
2、本实用新型中，通过该仪器测量的液体只需要保证能够在棱镜组内形成薄膜即可，因此可以使用极少量的液体进行测量，避免浪费待测液体。
3、本实用新型中，该仪器对液体折射率测量的误差始终保持在0.5％以内，由此可知该仪器具有较高的精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构简图；
图2为本实用新型中仪器外壳内部结构示意图；
图3为本实用新型实施例1中光线折射原理图一；
图4为本实用新型实施例1中光线折射原理图二；
图5为本实用新型实施例3中盐水折射率与浓度之间的关系图。
图中标记：1、液晶屏；2、第一光敏传感器；3、第一传感器座；4、盖板；5、棱镜组；6、测量平台；7、第二传感器座；8、第二光敏传感器；9、激光器；10、电池盒；11、测量按钮；12、电源开关；13、仪器外壳；14、继电器；15、齿轮盘；16、角度测量仪；17、电机；18、控制电路板。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1-2，一种便携式液体折射率测量仪，包括仪器外壳13，仪器外壳13顶部设置有盖板4，盖板4上表面中心处嵌设有测量平台6，测量平台6上方设置有棱镜组5，盖板4两端上表面分别设置有第一传感器座3和第二传感器座7，第一传感器座3内部设置有第一光敏传感器2，第二传感器座7内部设置有第二光敏传感器8和激光器9，盖板4上方还嵌设有液晶屏1和测量按钮11，仪器外壳13内部底板中心处设置有电机17，电机17的输出轴顶部设置有齿轮盘15，齿轮盘15与测量平台6贴合，仪器外壳13内部位于电机17的一侧处设置有角度测量仪16，角度测量仪16的感应轴通过齿轮与齿轮盘15啮合连接，仪器外壳13上还设置有电源开关12，仪器外壳13内部还设置有控制电路板18、继电器14、电池盒10。
棱镜组5由两个三棱镜组成。
第一传感器座3和第二传感器座7处于同一水平线上，且第一传感器座3和第二传感器座7均与棱镜组5处于同一直线上。
电池盒10内置电源，为仪器提供能源。
控制电路板18和继电器14电性连接。
实施例1，本申请所运用的物理原理如下：如图3所示，当棱镜组5中间有一个厚度均匀的液体薄膜时，将激光射入棱镜组5，由简单的几何光学知识可知，经过多次折射，在棱镜组5的另一端会射出与入射光线方向相同的出射光；
根据折射定律可以得到以下公式：
如图4所示，当棱镜组5逆时针旋转时，入射角θ1逐渐减小，当θ1减少至某一特定角度时，出现全反射现象，在实际测量中棱镜中间的液体薄膜非常的薄，可以得到
将其带入上述公式可以得到棱镜中间液体的折射率n
(当使用650nm激光光源时，n0＝1.6416)，只需要测量出全反射时的激光入射角θ1即可计算出待测液体的折射率。
实施例2，根据实验现象和MATLAB仿真可知，由于液体薄膜非常薄，在出现全反射现象前，出射光的位置移动范围非常小。
而第一光敏传感器2可以监测全反射发生时棱镜组5的瞬间位置，当第一光敏传感器2监测到出射光强为零的瞬间，此时发生全反射现象，控制电路板18接收到信号后开启角度测量仪16对齿轮盘15的旋转角度进行测量，即对棱镜组5的旋转角度进行测量；
当棱镜组5的入射面转到与入射激光垂直的方向时，第二光敏传感器8检测到光强变化，此时角度测量仪16结束测量；
通过简单的几何知识可以证明，此时棱镜组5旋转的角度与发生全反射时的入射角θ1相等，利用控制电路板18读取角度测量仪16的读数并带入公式
计算出当前待测液体的折射率，并显示在液晶屏1上。
以测量纯水的折射率为例，测量的具体步骤如下：
(1)、准备工作：在电池盒10内安装电池，打开电源开关12，此时激光器(9)亮起，再将一到两滴纯水滴在棱镜组5上的其中一个三棱镜光学面上，并将另一个三棱镜的光学镜面与之贴合，在两个三棱镜中间自然形成一个厚度均匀的液体薄膜，把棱镜组5放到测量平台6上；
(2)、进行测量：按下测量按钮11，此时测量平台6在电机17的带动下逆时针旋转，当第一光敏传感器2监测到消光现象时，角度测量仪16自动开启，测量平台6继续逆时针旋转，当棱镜组5转到与入射激光垂直的方向时，第二光敏传感器8检测到光强变化时，角度测量仪16自动关闭，同时电机17也停止转动，测量完成，此时控制电路板18读取角度测量仪16的数值并经过计算后将纯水的折射率数值显示在液晶屏1上。
本仪器，使用不同波长的激光器9，或者使用两个其他形状棱镜也同样可以进行测量，其原理与上述原理一致。
实施例3，表1为使用本仪器对不同浓度的盐水的折射率进行测量：
| 浓度(％) | n |
| 2 | 1.3367 |
| 4 | 1.3391 |
| 5 | 1.3419 |
| 6 | 1.3433 |
| 8 | 1.3462 |
| 10 | 1.3502 |
| 12 | 1.3542 |
| 14 | 1.3568 |
| 16 | 1.3603 |
| 18 | 1.3651 |
| 20 | 1.3691 |
| 22 | 1.3746 |
| 23 | 1.376 |
| 24 | 1.3777 |
进一步获得盐水折射率与浓度之间的关系图，如图5所示，通过将测量值和理论值进行比较，仪器测量误差始终保持在0.5％以内，由此可知该仪器具有较高的精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种便携式液体折射率测量仪，包括仪器外壳（13），其特征在于：所述仪器外壳（13）顶部设置有盖板（4），所述盖板（4）上表面中心处嵌设有测量平台（6），所述测量平台（6）上方设置有棱镜组（5），所述盖板（4）两端上表面分别设置有第一传感器座（3）和第二传感器座（7），所述第一传感器座（3）内部设置有第一光敏传感器（2），所述第二传感器座（7）内部设置有第二光敏传感器（8）和激光器（9），所述盖板（4）上方还嵌设有液晶屏（1）和测量按钮（11），所述仪器外壳（13）内部底板中心处设置有电机（17），所述电机（17）的输出轴顶部设置有齿轮盘（15），所述齿轮盘（15）与所述测量平台（6）贴合，所述仪器外壳（13）内部位于所述电机（17）的一侧处设置有角度测量仪（16），所述角度测量仪（16）的感应轴通过齿轮与所述齿轮盘（15）啮合连接，所述仪器外壳（13）上还设置有电源开关（12），所述仪器外壳（13）内部还设置有控制电路板（18）、继电器（14）、电池盒（10）。
2.如权利要求1所述的一种便携式液体折射率测量仪，其特征在于：所述棱镜组（5）由两个三棱镜组成。
3.如权利要求1所述的一种便携式液体折射率测量仪，其特征在于：所述第一传感器座（3）和第二传感器座（7）处于同一水平线上，且所述第一传感器座（3）和第二传感器座（7）均与所述棱镜组（5）处于同一直线上。
4.如权利要求1所述的一种便携式液体折射率测量仪，其特征在于：所述电池盒（10）内置电源，为仪器提供能源。
5.如权利要求1所述的一种便携式液体折射率测量仪，其特征在于：所述控制电路板（18）和所述继电器（14）电性连接。
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