[发明专利]一种自校准的折光计

说明书

技术领域

本发明属于测量与光电仪器领域，更具体地，涉及一种光电折光计，用于液体的多种参数测量。

背景技术

液体的密度、折射率、浓度等相关参数是液体性能的重要指标。这些参数之间存在着相关性，可以相互进行换算，这类参数的测量装置被广泛的用于国民经济与国防等各个领域。液体折射率是一个重要的物理参量，目前比较普遍的测量液体折射率的方法有两类，一种是几何光学的方法，另一种是波动光学的方法。

波动光学的方法主要利用了介质对透射光相位的影响来测定物体的折射率。比较有代表性的测量方法有最小偏向角法、掠入射法、布儒斯特角法，干涉法等，其中干涉法又包括迈克尔逊干涉仪法、F-P干涉仪法、牛顿环法等。但是这些方法多数要求对待测物体进行复杂的形状加工，或需要已知折射率的标准样品，或将待测液体密封装载在特制容器中才能进行。其光路往往较为复杂，操作也繁琐复杂。该方法尤其对测量环境和测量对象有着苛刻的要求，通用性和可靠性也不高，并不能满足在工农业等领域中现场实时测量的需求。

几何光学的方法是以折射反射定律为理论依据，通过精确测量光线在通过材料时的偏折角度，来确定材料的折射率，这种方法比较方便而且准确度较高。在授权公告号为CN102012359B的中国专利中，公开了一种用临界角法来测量液体折射率的传感器。但是此种折光计在使用过程中，由于仪器中自身结构、环境参数等缓慢变化将导致测量出现较大误差，该误差属于系统误差，常常称为仪器的“零点漂移”。测量曲线反应了仪器输出值y与输入值x的关系，输出值和输入值具有线性关系，该折光计的输出值y可表示为y＝Sx+y₀，S为系统灵敏度，y₀为系统处于“零点”(x＝0)的输出值。仪器制造生产中，在零件装配并初步调校后，为了实现对待测对象的测量还必须对仪器进行标定，从而获得标定曲线，有了标定曲线后，通过与标定曲线进行比对才能实现测量。

普通折光计出现“零点漂移”现象时，只能在测量后发现了测量结果较大误差后，再进行单独校准。校准后，才可进行再次测量，以确保测量的精确度。这种方式存在发现不及时，且需要多次校准的缺点，还严重影响了测量效率。另一种校准方法是定期维护时对仪器进行校准，消除仪器的零点漂移。这两种校准方法都存在过程繁琐、校准不及时，从而导致测量误差以及严重影响测量效率的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自校准的折光计，其目的在于巧妙地在光路系统中设计一种可以对自身进行自校准的装置，由此解决普通折光计仪器在使用过程中由于仪器中自身结构、环境参数等缓慢变化而产生的零点漂移的技术问题，使得测量更准确。

为实现上述目的，本发明提供了一种自校准的折光计，其特征在于，包括：

光源照明系统，用于产生发散光束；

光学传感头，其包括校准玻璃平板和棱镜，所述校准玻璃平板贴合在所述棱镜的底面，且所述校准玻璃平板至少有一个棱边位于所述棱镜的底面内，以用于工作时使所述发散光束入射进入棱镜而形成的椭圆光斑能被该棱边分成位于所述校准玻璃平板上的第一部分光束和位于所述校准玻璃平板外的第二部分光束，所述第一部分光束和第二部分光束中均有部分光线发生全反射并部分光线发生折射，所述第一部分光束用于进行自校准，所述第二部分光束用于测量待测液体的参数；

反射光能量收集系统，用于将均从棱镜射出的所述第一部分光束对应的第一光信号和第二部分光束对应的第二光信号分别转换为第一图像信号和第二图像信号，并输出；和

图像采集分析系统，用于接收所述第一图像信号和第二图像信号，并将所述第一图像信号和第二图像信号进行处理和比对分析，以实现自校准和对待测液体参数的准确测量。

进一步的，所述校准玻璃平板为矩形体，所述棱镜为等腰棱镜。

进一步的，所述呈矩形体的校准玻璃平板的长度大于所述椭圆光斑的长轴，且该校准玻璃平板的宽度小于所述椭圆光斑的短轴。

进一步的，所述呈矩形体的校准玻璃平板的宽度等于椭圆光斑短轴的一半。

进一步的，所述呈矩形体的校准玻璃平板的长度与所述棱镜的底面的长度相同，且校准玻璃平板的宽度小于所述棱镜的底面的宽度。

进一步的，所述校准玻璃平板的宽度为所述棱镜的底面宽度的一半。

进一步的，所述成矩形体的校准玻璃平板正好贴合在所述棱镜底面的两个矩形中的一个上，所述两个矩形是指该棱镜底面被沿长度方向的中线分成的面积和形状相同的矩形。