一种高量程高精度的折光仪制造技术

本发明专利技术涉及折射率测量领域，特别地涉及一种高量程高精度的折光仪。本发明专利技术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。本发明专利技术折射率测量的量程高，测量精度高，且成本低。本低。本低。

【技术实现步骤摘要】
一种高量程高精度的折光仪


[0001]本专利技术属于折射率测量领域，具体地涉及一种高量程高精度的折光仪。

技术介绍

[0002]折光仪是一种测量液体折射率的装置。因为固体可溶物溶解后会增加液体的折射率，通过折射率测量可以实现固体可溶物含量的测量，因此折光仪可以用来测量液体中的固体可溶物的含量。水溶液中的固体可溶物通常是糖，所以这种设备在饮料(果汁、咖啡等)中被称为糖度计。糖度计测量的单位为白利度(Brix)。
[0003]图1所示为常见通过反射原理来测定液体或者固体折射率的原理图，其原理利用了全反射角是由界面两种材质的折射率决定的。根据折射定律
[0004]sin(α
折射角
)*n
液体
＝sin(α
入射角
)*n
玻璃
[0005]全反射角β发生在
[0006][0007]也就是说在玻璃入射角度大于全反射角β时，是只有反射的，而当玻璃入射角小于全反射角β时，透射和反射并存，而反射的亮度会比全反射时小，从而可以在全反射角β这个角度附近看到一个明显的亮度变化界面，通过这个亮度变化界面可以测到全反射角β、由此算出n
待测液体
(待测液体的折射率)。
[0008]在测量液体的时候，不同折射率的待测液体会导致全反射角的变化，传统的折光仪都是采用低折射率的玻璃棱镜(例如K9玻璃，折射率为1.518)，低折射率玻璃棱镜在不同折射率的待测液体的测量时全反射角的变化范围非常大，而由于光电接收器的接收范围有限，如果全反射角变化太大，会导致只能测量量程中的一部分，不能够达到高量程的目的。若是采用折射率较高的玻璃棱镜(例如ZF51玻璃，折射率为1.7918等)，则可以将全反射角的变化范围缩小(0～100
°
brix在K9玻璃棱镜的全反射角的变化范围为26.54
°
，在ZF51玻璃棱镜的全反射角的变化范围为11.56
°
)，使光电接收器的接收范围能够与全反射角变化范围匹配，这样就能够提高液体折射率的测量量程，但是采用高折射率的玻璃棱镜，会导致色散严重，从而导致折光仪在测量过程中，全反射角的亮度变化界面不够锋利，从而影响测量的精度。现在市面上几乎不存在的高量程高精度且低成本的折光仪。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种高量程高精度的折光仪用以解决上述存在的技术问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：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现象。
[0011]进一步的，所述色散抑制单元采用窄带滤光单元来实现，窄带滤光单元的半高宽≤10.0nm，窄带滤光单元设置在棱镜的出射面与光电传感器之间，或光源与棱镜的入射面之间。
[0012]进一步的，所述色散抑制单元采用色散系数≥50.0的棱镜来实现。
[0013]进一步的，所述色散抑制单元采用半高宽≤10.0nm的单色的光源来实现。
[0014]更进一步的，所述光源采用激光光源来实现。
[0015]进一步的，所述光源的中心波长在500
‑
600nm之间。
[0016]进一步的，还包括透镜单元，光源至少在一个方向上具有多个依次排列的点光源，光电传感器设置在透镜单元的像方焦平面上，从接触界面反射的光经棱镜的出射面出射出棱镜，并经透镜单元采用无穷远对焦成像在光电传感器上。
[0017]更进一步的，还包括匀光单元，匀光单元设置在光源与棱镜的入射面之间。
[0018]进一步的，所述光电传感器为CMOS图像传感器。
[0019]进一步的，所述透镜单元和光电传感器由手机的相机模组来实现。
[0020]本专利技术的有益技术效果：
[0021]本专利技术通过采用折射率≥1.7的棱镜提高了折射率的测量量程，同时通过色散抑制单元抑制从棱镜的出射面出射出的光的色散现象提高了折射率的测量精度，且成本低。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为现有的通过反射原理来测定液体或者固体折射率的原理图；
[0024]图2为本专利技术实施例一的折光仪的结构示意图；
[0025]图3为透镜单元采用无穷远对焦的成像原理示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例一的将光电传感器等效到液面那一侧的示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例二的折光仪的结构示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例三的折光仪的结构示意图。
具体实施方式
[0029]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0030]现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[0031]实施例一
[0032]如图2所示，一种高量程高精度的折光仪，包括光源1、棱镜2、色散抑制单元和光电传感器4，棱镜2的折射率≥1.7，当然，棱镜2的折射率越高，则折射率的测量量程越高。
[0033]棱镜2具有一与待测液体5接触的接触界面21，光源1被配置为光源1发射的光经过棱镜2的入射面22进入棱镜2并照射至接触界面21，从接触界面21反射的光经棱镜2的出射面23出射出棱镜2后被光电传感器4接收，色散抑制单元用于抑制从棱镜2的出射面23出射出的光的色散现象。
[0034]本具体实施例中，色散抑制单元采用窄带滤光单元7来实现，窄带滤光单元7的半高宽≤10.0nm，窄带滤光单元7设置在棱镜2的出射面23与光电传感器4之间，从而将从棱镜2的出射面23出射的光过滤到很窄的带宽范围内，再进入光电传感器4，消除了由于棱镜2的折射率高导致从棱镜2的出射面23出射的光色散严重而使光电传感器4采集到的亮度图中的亮度变化界面不够锋利，影响测量精度的问题，从而提高了折射率的测量精度。且采用窄带滤光单元7成本低，还可以降低太阳光直射下对于测量系统的影响，增加了光学测量系统的鲁棒性。
[0035]本具体实施例中，窄带滤光单元7为滤光片，固定在棱镜2的出射面23上，使得结构更紧凑小型，且易于装配，但并不限于此，在其它实施例中，滤光片也可以固定在其它部件上。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高量程高精度的折光仪，其特征在于：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现象。2.根据权利要求1所述的高量程高精度的折光仪，其特征在于：所述色散抑制单元采用窄带滤光单元来实现，窄带滤光单元的半高宽≤10.0nm，窄带滤光单元设置在棱镜的出射面与光电传感器之间，或光源与棱镜的入射面之间。3.根据权利要求1所述的高量程高精度的折光仪，其特征在于：所述色散抑制单元采用色散系数≥50.0的棱镜来实现。4.根据权利要求1所述的高量程高精度的折光仪，其特征在于：所述色散抑制单元采用半高宽≤10.0nm的单色的光源来实现。5.根据权利要求4所述的高量程高精度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泳智，
申请(专利权)人：深圳市流数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：