专利名称：聚光自动阿贝折射仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种聚光自动阿贝折射仪。
背景技术：
阿贝折射仪的工作原理如图1所示，镜箱由两个直角棱镜所构成，下部为基本棱 镜l，上部为辅助棱镜2，被测液体位于基本棱镜1与辅助棱镜2之间的狭缝3内。 入射光进入辅助棱镜2，辅助棱镜2的AB面为一毛玻璃，入射光在毛玻璃面上发生漫 散射。并从各个方向通过置于缝隙的液层而达到基本棱镜的CD面。根据折射定律， 当光由光疏介质即待测液体折射进入光密介质即基本棱镜时，折射角小于入射角；如 果入射光正好沿着CD面射入，即入射角"=90° ，则折射角为e。。因再也没有比e。 更大的折射角，所以e。为临界角。对CD镜面上任一点来说，当光在0 90°范围内
入射时，折射光都应落在临界角e。内成为亮区，其它为暗区，构成明暗的分界线，
因此具有特征意义。根据公式，n-n7sine。， r/为棱镜的折射率，因此若已知棱镜的
折射率，测定临界角e。，就能求出液体的折射率n。
现有技术中的阿贝折射仪，通过转动目镜观测临界点，然后通过另一个目镜读取 刻度盘12上待测物质的折射率。并且温度补偿需要手工计算，使用起来非常不便。 阿贝折射仪的测量的折射率范围为1. 3-1. 7。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种操作方便，可自动显示 折射率的聚光自动阿贝折射仪。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案
一种聚光自动阿贝折射仪，包括光源、基本棱镜和辅助棱镜，所述基本棱镜与所 述辅助棱镜之间留有狭缝，还包括设于所述基本棱镜出射光方向上的聚光透镜，设于 所述聚光透镜出射光方向上的图像传感器，与所述图像传感器相连接的处理模块，与 所述处理模块相连接的显示装置。所述处理模块获取所述图像传感器信息，计算出光 线的在该图像传感器上的位置，所述处理模块根据计算出的实际角度加上因聚光透镜
而减小的角度，进而计算出临界角e。及液体的折射率n。并根据需要，显示相关信息
于所述显示装置上。通过对基本棱镜出射光聚光，可减小所述图像传感器的面积，以 降低成本，方便使用。
作为本实用新型的一种改进，所述聚光透镜为柱状聚光透镜。该聚光透镜是柱面 透镜，可以使出射光线横向呈线状，便于图像传感器接收。
作为本实用新型的又一改进，所述柱状聚光透镜靠近所述基本棱镜一侧为一平 面。以方便柱状聚光透镜的安装。
作为本实用新型的再一改进，所述柱状聚光透镜靠近所述图像传感器一侧为圆柱形。
作为本实用新型的再一改进，所述圆弧的中点、所述圆弧的圆心与所述基本棱镜 的中点在一条直线上。
作为本实用新型的一种改进，所述柱状聚光透镜贴设于所述基本棱镜上。以提高 工艺性和稳定性。
作为本实用新型的再一改进，还包括一用于测量被测液体温度的温度传感器，所 述温度传感器与所述处理模块相连接。所述处理模块从该温度传感器获取温度数据， 以修正温度对折光率的影响。
作为本实用新型的一种改进，所述温度传感器贴设于所述基本棱镜上。以提高工 艺性和稳定性。
其中，所述图像传感器为CCD或CMOS图像传感器。
本实用新型提供的聚光自动阿贝折射仪，安装的柱状聚光透镜，使得经折射率为 1. 3-1. 7之间物质折射后的出射光线都能进入图像传感器，并使光线尽力垂直于图像 传感器，使之接收稳定。可以将测定的折射率以数字显示出来，并可随温度变化自动 进行修正，不需人工瞄准，无需使用刻度盘进行读数，操作方便。
以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。
图l为阿贝折射仪原理构造图； 图2为本实用新型的构造示意图； 图3为本实用新型计算过程原理图。
具体实施方式
如图2所示， 一种聚光自动阿贝折射仪，包括光源ll、基本棱镜4和辅助棱镜5， 所述基本棱镜4与所述辅助棱镜5之间留有狭缝6，还包括设于所述基本棱镜出射光 方向上的聚光透镜9，设于所述聚光透镜9出射光方向上的图像传感器13，与所述图 像传感器13相连接的处理模块7,与所述处理模块7相连接的显示装置8。所述处理 模块7获取所述图像传感器13信息，计算出光线的在该图像传感器13上的位置，所 述处理模块7根据计算出的实际角度加上因聚光透镜9而减小的角度，进而计算出临 界角e。及液体的折射率n。并根据需要，显示相关信息于所述显示装置8上。通过对 基本棱镜4出射光聚光，可减小所述图像传感器13的面积，以降低成本，方便使用。
其中，所述聚光透镜9为柱状聚光透镜9。所述柱状聚光透镜9靠近所述基本棱 镜4一侧为一平面。所述柱状聚光透镜9靠近所述图像传感器13—侧为圆弧形。所 述柱状聚光透镜9贴设于所述基本棱镜4上。
其中，所述圆弧的中点、所述圆弧的圆心与所述基本棱镜4的入射点在一条直线 上。所述圆弧的圆心至所述基本棱镜4的入射点的距离等于圆弧的半径。
其中，还包括一用于测量被测液体温度的温度传感器10，所述温度传感器10与 所述处理模块7相连接。所述温度传感器10贴设于所述基本棱镜4上。
其中，所述图像传感器13可以是CCD或CMOS图像传感器13。
本实用新型的使用方法为将待测物质放入狭缝6内，光源ll发出的光依次经 辅助棱镜5、装有待测液体的狭缝6、基本棱镜4、柱状聚光透镜9后，照射在所述图 像传感器13上，所述图像传感器13将接收到光信号转换成数字电信号后，传输到处 理模块7，所述处理模块7对获取的数字电信号进行数字处理，计算出光线的在该图 像传感器13上的位置信息，从而计算出实际角度，并将实际角度加上因聚光透镜9 而减小的角度，从而计算出所述临界角a及液体的折射率n。同时，温度传感器10 测量温度后将温度数据输送到处理模块7，处理模块7根据该温度值，修正折射率n， 并将修正后的折射率n显示于所述显示装置8上。其中，温度对折光率的影响系值为 己知系值，所述处理模块7只需根据该系数调整折光率即可。
本实用新型工作原理如图3所示，首先根据各物质的折射率，可预先计算出h的 数值并输入程序，使用时，当出射光线照射到CCD传感器上时，根据实际测试时的h 值査找该h值对应的折射率或通过h值计算出折射率，并显示折射率数值于显示装 置8。
h值的计算过程如下如图3所示，出射光线由P点进入基本棱镜4，由L点射
出，O为拄状聚光透镜的圆心，0L为法线，PN为法线。
己知狭缝中的物质的折射率n、基本棱镜的折射率rn、空气的折射率ri2,柱状聚 光透镜的半径R,并且安装时使OP=OL=OF (即所述圆弧的中点F、所述圆弧的圆心 0与所述基本棱镜4的入射点P在一条直线上。所述圆弧的圆心0至所述基本棱镜4 的入射点P的距离等于圆弧的半径OL)。角度0=90° —t，由狭缝中的物质的折射率 n可根据公式nsina^n,sina，计算出光线由狭缝中的物质进入基本棱镜后的临界 角a ;
0-co+S;由于0P-0L，所以"=6，所以9=25=2 (a—e);代入式GK =0Lsin 6 ，得GK=0Lsin2 ( a — e )，可计算出GK数值；
己知空气的折射率n2和柱状聚光透镜的折射率m，由前述公式计算得角度w，故 由公式n2sinw=niSinX，可计算出角度入的数值； LK=GF+FM， FM=0F—0M=R—Rcos 8 ;
由于LK与FG平行，故0-X+o， 0 = e—A，由此可计算出角度o的数值， 将o值代入公式EK=LKtg o ,可计算出EK数值；
h=EK+KG,由此可计算出h值，每种物质相对应一个h值。
同理，反向推理可由h值计算得出临界角a值，进一步计算可得出狭缝中的物质 的折射率。
通过计算可知只要柱面透镜的半径R (或者曲率)确定， 一定的折射率n就对 应唯一的高度h，即由图像传感器上的调度(h)可以推算出折射率n。并且不同折射 率的被测液体在图像传感器13上都有其对应的且不相同的h数值，就可以实现本实 用新型的目的。
上述实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本 领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本实用新型权利要求的保护范围之 内。
权利要求1. 聚光自动阿贝折射仪，包括光源、基本棱镜和辅助棱镜，所述基本棱镜与，述辅助棱镜之 间留有狭缝，其特征在于还包括设于所述基本棱镜出射光方向上的聚光透镜，设于所述 聚光透镜出射光方向上的图像传感器，与所述图像传感器相连接的处理模块，与所述处理 模块相连接的显示装置。
2. 根据权利要求1所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述聚光透镜为柱状聚光透镜。
3. 根据权利要求2所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述柱状聚光透镜靠近所述基 本棱镜一侧为一平面。
4. 根据权利要求3所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述柱状聚光透镜靠近所述图 像传感器一侧为圆柱形。
5. 根据权利要求4所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述圆弧的中点、所述圆弧的 圆心与所述基本棱镜的中点在一条直线上。
6. 根据权利要求3至5中任一所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述柱状聚光透镜 贴设于所述基本棱镜上。
7. 根据权利要求1或2所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于还包括一用于测量被测液 体温度的温度传感器，所述温度传感器与所述处理模块相连接。
8. 根据权利要求7所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述温度传感器贴设于所述基 本棱镜上。
9. 根据权利要求8所述的聚光自动阿贝折射仪，其特征在于所述图像传感器为CCD或CMOS 图像传感器。
专利摘要一种聚光自动阿贝折射仪，包括光源、基本棱镜和辅助棱镜，所述基本棱镜与所述辅助棱镜之间留有狭缝，还包括设于所述基本棱镜出射光方向上的聚光透镜，设于所述聚光透镜出射光方向上的图像传感器，与所述图像传感器相连接的处理模块，与所述处理模块相连接的显示装置。所述处理模块获取所述图像传感器信息，计算出光线的在该图像传感器上的位置，进而计算出临界角β<sub>0</sub>及液体的折射率n。并根据需要，进行温度补偿，修正n值，显示相关信息于所述显示装置上。通过对基本棱镜出射光聚光，可减小所述图像传感器的面积，以降低成本，方便使用。本实用新型可以将测定的折射率以数字显示出来，操作方便。
文档编号G01N21/41GK201021920SQ20072006789
公开日2008年2月13日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者张则训 申请人:上海光学仪器五厂有限公司;张则训