CN219496153U - 一种糖度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种糖度计，包括设有一盛液槽的壳体、设置在所述壳体内的光源和与所述光源相适配的滤光装置；所述滤光装置包括棱镜，所述棱镜设置在所述盛液槽底部；接收组件，所述接收组件设置在所述棱镜远离所述光源的一侧；其中，所述接收组件包括一硅光电池、设置在所述硅光电池与所述棱镜之间的光筛板和与所述硅光电池连接的控制系统；所述光筛板上设有一等宽窄缝。通过在硅光电池上形成一等宽狭长的视场并通过硅光电池将视场内光通量转换成电信号的方法；使得使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

Description

一种糖度计

技术领域

本实用新型涉及折射率仪测量领域，尤其是一种糖度计。

背景技术

在实际生活中，往往需要进行糖溶液浓度的测量。

现有技术中，主要是利用不同浓度的液体其折射率不一样，通过棱镜利用全反射原理，得到一个明暗相间的视场，并通过各点光强度的比对找出明暗视场分界的位置，从而得出待测液体的浓度。

例如，在中国专利文献中公开了“一种高量程高精度的折光仪”，其公告号为CN215448981U。该专利中，公开了一种高量程高精度的折光仪，包括光源、棱镜、色散抑制单元和光电传感器，棱镜的折射率≥1.7，棱镜具有一与待测液体接触的接触界面，光源被配置为光源发射的光经过棱镜的入射面进入棱镜并照射至接触界面，从接触界面反射的光经棱镜的出射面出射出棱镜后被光电传感器接收，色散抑制单元用于抑制从棱镜的出射面出射的光的色散。该专利中，从附图中能够明确得知，通过接收装置为CCD图像传感器得出明暗对比的界面位置。

现有技术中通过明暗分界的位置，进行浓度的测量，该方法需要分析多个点光强度，程序复杂，且通过CCD等图像传感器进行光的处理，使用成本高，不利企业的发展；经过全反射形成的明暗分界的视场，其分界线容易受到溶液是否够充足、溶液是否有气泡、溶液是否有震动、溶液中是否有杂物或残渣、或外界光线等影响。采用CCD图像传感器或CCD光学阵列传感器作为接收装置，经过全反射后形成明暗分界的视场，都要利用各种算法确定明暗分界线的位置或明暗视场的比例，从而得到相应的折射率或相应的溶液的浓度值。明暗视场的分界线一旦受到上述不确定因素的影响，测量结果将会出现较大错误。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种通过在硅光电池上形成一等宽狭长的视场并通过硅光电池将视场内光通量转换成电信号的方法；使得使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种糖度计，包括设有一盛液槽的壳体、设置在所述壳体内的光源和与所述光源相适配的滤光装置；所述滤光装置包括棱镜，所述棱镜设置在所述盛液槽底部；接收组件，所述接收组件设置在所述棱镜远离所述光源的一侧；其中，所述接收组件包括一接收元件、设置在所述接收元件与所述棱镜之间的光筛板和与所述接收元件连接的控制系统；所述光筛板上设有一等宽窄缝；所述接收元件为硅光电池。

上述棱镜设置在上述盛液槽底部，在使用时，该盛液槽内盛有待测溶液，上述光源通过棱镜照射到待测液后，发生全反射，全反射的光线经过上述光筛板上的等宽窄缝后在硅光电池上形成一等宽狭长的明暗相间的视场；随着浓度的不同，溶液的折射率不同，即就是明暗视场分界线的上下位置的不同，也就是光通量大小变化，当宽度限定后，能够保证光通量随浓度的变化稳定，保证测量的精确和可靠性；通过上述硅光电池将光通量转换成电信号，光照越强，电信号越大，光照越弱，电信号越小；电信号的大小代表着光通量的强弱，同时也代表着明暗分界视场中明视场和暗视场相应的变化；不用通过算法确认明暗视场分界线的位置或明暗视场的比例，通过光通量的大小即可反应浓度的高低，硅光电池接受的信号是该视场中全部的光通量，即使受到溶液不够充足、溶液有气泡、溶液有震动、溶液中有杂物或残渣、或外界光线等影响，使明暗视场的分界线受到波动，但明暗视场中总的光通量变化并不大，测量精确，稳定性好，且硅光电池成本低，降低使用成本；通过上述控制系统，将上述电信号放大，再经过模数转换通过单片机处理，使用方便。

进一步的，所述硅光电池呈等宽狭长状设置。通过硅光电池形状的设置，能够保证形成的视场为等宽狭长状。

进一步的，所述棱镜与所述光筛板之间设有与所述光源波长相适配的滤色片。光源经过上述滤色片后在上述硅光电池上形成明暗相间的视场，上述滤色片与光源相适配，通过该滤色片的设置能够有效过滤杂光，保证测量的精确性。

进一步的，所述光源为单色LED光源。成本低，体积小且环保。

进一步的，所述棱镜材料为玻璃或塑料或树脂。材料获取方便，使用成本低，能够有效降低生成成本。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的原理示意图。

图2为本实用新型产生的明暗相间的视场示意图。

图3为一种实施例中糖度浓度与数字量对应关系趋势图。

图4为本实用新型流程示意图。

图中：

1、光源；2、棱镜；3、光筛板；4、等宽窄缝；5、硅光电池；6、溶液；7、盛液槽；8、壳体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在下列实施例中，光源1为单色LED光源，且棱镜2为玻璃材质，在别的实施例中棱镜2还可以是塑料或树脂等透明材质，不仅限于此，这里不再赘述。

参见图1、图2、图3和图4为本实用新型一种糖度计的实施例，在本实施例中，上述糖度计包括一壳体8，在该壳体8上设有一盛液槽7，同时该壳体8内部设有一光源1和与该光源1相适配的滤光装置；该滤光装置包括一棱镜2和接收组件，上述棱镜2设置在上述盛液槽7的底部，上述光源1经上述棱镜2反射后照射在上述接收组件，该接收组件包括一硅光电池5、设置在上述硅光电池5与上述棱镜2之间的光筛板3和与上述硅光电池5连接的控制系统；在本实施例中，上述棱镜2和上述光筛板3之间还设有一与上述光源1波长相适配的滤色片，能够有效过滤杂光，保证测量的精确性；上述光筛板3上设有一等宽窄缝4；上述棱镜2设置在上述盛液槽7底部，在使用时，该盛液槽7内盛有待测溶液6，上述光源1通过棱镜2照射到待测液后，发生全反射，全反射的光线经过上述光筛板3上的等宽窄缝4后在硅光电池5上形成一等宽狭长的明暗相间的视场；同时，本别的实施例中，上述硅光电池5呈等宽狭长状设置，能够保证形成的视场为等宽狭长状，这里不再赘述；随着浓度的不同，溶液6的折射率不同，即就是明暗视场分界线的上下位置的不同，也就是光通量大小变化，当宽度限定后，能够保证光通量随浓度的变化稳定，保证测量的精确；通过上述硅光电池5将光通量转换成电信号，光照越强，电信号越大，光照越弱，电信号越小；电信号的大小代表着光通量的强弱，同时也代表着明暗分界视场中明视场和暗视场相应的变化；不用通过算法确认明暗视场分界线的位置或明暗视场的比例，通过光通量的大小即可反应浓度的高低，硅光电池5接受的信号是该视场中全部的光通量，即使受到溶液6不够充足、溶液6有气泡、溶液6有震动、溶液6中有杂物或残渣、或外界光线等影响，使明暗视场的分界线受到波动，但明暗视场中总的光通量变化并不大，测量精确，稳定性好，且硅光电池5成本低，降低使用成本；通过上述控制系统，将上述电信号放大，再经过模数转换通过单片机处理，使用方便。在本实施例中，该A/D转换为12位，模拟量被转化为数字量的范围是0～4095，电压最大为3.3V，A/D转换的位数高，转化后的数据就越精确，提高了测量精度。

在本实施例中，糖度测量的方法包括如下步骤：

(1)标定，根据待测溶液不同浓度的标准溶液对所述折射率仪进行标定；

(2)初洗，用清水将折射率仪的盛液槽进行冲洗2次；

(3)精洗，用待测溶液对步骤(2)中冲洗后的盛液槽进行冲洗2次；

(4)测量，将待测溶液置于步骤(3)处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

(5)重复步骤(4)得出多组浓度数据，求得平均值。

在本实施例中，通过上述步骤对糖溶液进行糖度的测定，在测定前需对糖度计进行标定，本实施例中选用标准糖溶液的浓度为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％；标定时同样需要进行上述步骤(2)和(3)中的清洗步骤，在清洗完成后将标准溶液滴入上述盛液槽中进行标定；上述所有浓度在本实施例中标定了五台，记录标准糖度溶液相应浓度与数字量及A/D值的数据如下表：

根据上述表格中的数据进行曲线图的绘制，如图3所示，得出浓度与数字量的关系，随着浓度的提升数字量逐步减少，根据上述标定得出所需的糖度浓度计。

实验一

对可乐的糖度进行测量，其中可乐糖度为10.6％，测量步骤如下：

(1)初洗，用清水将标定好的糖度计的盛液槽进行冲洗2次；

(2)精洗，用待测可乐对步骤(1)中冲洗后的盛液槽进行冲洗2次；

(3)测量，将待测可乐置于步骤(2)处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

(4)重复步骤(3)得出5组浓度数据，求得平均值。

实验二

对5％的标准糖度溶液进行测量，测量步骤如下：

(1)初洗，用清水将标定好的糖度计的盛液槽进行冲洗2次；

(2)精洗，用待测溶液对步骤(1)中冲洗后的盛液槽进行冲洗2次；

(3)测量，将待测溶液置于步骤(2)处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

(4)重复步骤(3)得出5组浓度数据，求得平均值。

实验三

对12％的标准糖度溶液进行测量，测量步骤如下：

(1)初洗，用清水将标定好的糖度计的盛液槽进行冲洗2次；

(2)精洗，用待测溶液对步骤(1)中冲洗后的盛液槽进行冲洗2次；

(3)测量，将待测溶液置于步骤(2)处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

(4)重复步骤(3)得出5组浓度数据，求得平均值。

实验四

对23％的标准糖度溶液进行测量，测量步骤如下：

(1)初洗，用清水将标定好的糖度计的盛液槽进行冲洗2次；

(2)精洗，用待测溶液对步骤(1)中冲洗后的盛液槽进行冲洗2次；

(3)测量，将待测溶液置于步骤(2)处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

(4)重复步骤(3)得出5组浓度数据，求得平均值。

根据上述四组实验得出对应数据并进行记录如下表所示

根据上述实验数据可知，上述糖度计测得的数值准确，且利用硅光电池使用成本低。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种糖度计，包括设有一盛液槽的壳体、设置在所述壳体内的光源和与所述光源相适配的滤光装置；其特征在于：所述滤光装置包括

棱镜，所述棱镜设置在所述盛液槽底部；

接收组件，所述接收组件设置在所述棱镜远离所述光源的一侧；

其中，所述接收组件包括一接收元件、设置在所述接收元件与所述棱镜之间的光筛板和与所述接收元件连接的控制系统；所述光筛板上设有一等宽窄缝；所述接收元件为硅光电池。

2.根据权利要求1所述的糖度计，其特征在于：所述硅光电池呈等宽狭长状设置。

3.根据权利要求1或2所述的糖度计，其特征在于：所述棱镜与所述光筛板之间设有与所述光源波长相适配的滤色片。

4.根据权利要求1或2所述的糖度计，其特征在于：所述光源为单色LED光源。

5.根据权利要求3所述的糖度计，其特征在于：所述光源为单色LED光源。

6.根据权利要求1或2所述的糖度计，其特征在于：所述棱镜材料为玻璃或塑料或树脂。

7.根据权利要求3所述的糖度计，其特征在于：所述棱镜材料为玻璃或塑料或树脂。

8.根据权利要求4所述的糖度计，其特征在于：所述棱镜材料为玻璃或塑料或树脂。