[实用新型]一种基于布儒斯特定律的溶液浓度监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于布儒斯特定律的溶液浓度监测装置。

背景技术

目前光学测量技术已经相当成熟，在许多领域都有广泛的应用。对于溶液浓度的在线监测在化工、医药、饮料、造纸、食品等领域中有着重要的意义，是保证和提高产品质量的重要技术手段，现在国内还没有采用基于布儒斯特定律实现监测溶液浓度的仪器设备。目前，溶液浓度的测量主要采用以下几种方法：

(1)蒸发分离法。取部分溶液并测量其质量，加热蒸发掉水分后，测量剩下的溶质的质量，计算出溶液的质量百分比浓度。

(2)利用旋光仪测量溶液浓度。当线偏振光通过旋光性溶液时，偏振光的振动方向会转过一定角度，这个角度称为旋光度，它与偏振光通过溶液的长度及旋光性物质的浓度成正比。

(3)利用不同浓度的溶液对光的折射率不同的特性，通过光电探测器接收折射光信号的强弱来计算溶液浓度值。也可基于全反射原理的掠入射法，用阿贝折射仪测量透明溶液的折射率。

(4)吸光光度法。对于较稀的溶液，吸光度和浓度成正比，由比尔-朗伯定律得出二者关系。

(5)利用溶液的电化学性质，通过测量电学参量再转化成浓度值。此外，也还有用浮球法测量溶液的比重再换算成溶液浓度等。

以上几种方法的缺点主要有：

(1)对待测溶液的限制多，不能测量具有挥发性和加热分解的溶液，耗费时间长，对低浓度的溶液测量误差大。

(2)待测溶液必须具有旋光性质。

(3)需要在溶液中插入传输折射光信号装置，最后使折射光被探测器接收，光路设计复杂。不能用阿贝折射仪测量折射率大于折光棱镜折射率的溶液。此外，使用仪器前要检查折射棱镜和标准块的光学面清净，每次更换样品要擦拭干净，还要防止气泡进入待测溶液中。

(4)溶液要保持透光状态，光线始终垂直穿过待测溶液，吸光物质为均匀非散射体系，仪器装置成本较高。

(5)电化学法与溶液导电性能有关。浮球法需要合适的浮球和高精度重量传感器，并且测量过程中保持浮球相对稳定。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于布儒斯特定律的溶液浓度监测装置，产生线偏振光并照射待测溶液，用读数装置测得线偏振光与水平方向的锐角夹角，计算得出溶液的浓度，装置的成本较低，测量精准度更高。

为了实现上述目的，本实用新型的方案是：

一种实施上述基于布儒斯特定律的溶液浓度监测装置，包括样品池、激光源、转动读数装置和接收装置；所述样品池为无盖容器，用于盛放待测溶液样品，样品池一侧的上方放置激光源，相对的另一侧放置用于接收并检测反射光的接收装置；所述激光源固定在转动读数装置上，跟随转动读数装置在竖直面内连续转动；所述转动读数装置标有与水平方向夹角的刻度线，包括主刻度盘和游标盘，主刻度盘分为360°，最小刻度值为30'，游标盘有30个分格，最小分度值为1'；通过调整转动读数装置，改变激光入射的角度，当接收装置检测到待测溶液反射的线偏振光刚好消失时，此时转动读数装置的读数为激光器与水平方向的夹角α，即消光角度。

进一步的，所述激光源包括激光器、套筒、旋转盘和起偏器，所述激光器的输出端连接有套筒，所述套筒内嵌有旋转盘，旋转盘中心处设有圆孔，圆孔处固定有可360°自由旋转的起偏器，所述起偏器与激光器端面平行。

进一步的，所述旋转盘的边缘0°～180°范围内标有角度刻线，所述角度刻线的精度为1°。

进一步的，所述转动读数装置包括读数装置和转动装置，所述读数装置包括主刻度盘、游标盘、容栅传感器、液晶屏；所述容栅传感器包括动栅和静栅，所述动栅固定在游标盘上，所述静栅固定在主刻度盘上；所述容栅传感器测量激光器与水平方向的锐角夹角后，经过数据转换模块的信号处理，再通过液晶屏实时显示。

进一步的，所述转动装置包括蜗轮、蜗杆、齿轮结构、编码器、电动机和控制面板，所述蜗杆为圆柱蜗杆传动，蜗轮和蜗杆结构实现一级减速，蜗轮和齿轮结构实现二级减速；所述齿轮结构包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮通过低速轴与激光源、游标盘相连，所述编码器用于控制电动机的起始位置及转动方向，所述控制面板用于控制电动机的工作状态；所述转动装置中还设有抱闸，用于锁死低速轴。。

进一步的，所述的接收装置为白屏，材料为白纸板、白塑料板或者白铁板。

进一步的，所述接收装置为CCD光强分布测量仪，由计算机实时采集数据，实时检测接收的反射光束相对光强变化。