[发明专利]一种折光仪以及提高折射率测量准确度的方法

说明书

本发明公开了一种折光仪以及提高折射率测量准确度的方法，其中折光仪包括光源单元、棱镜和光电传感器，光源单元包括提供P偏振光的第一光源单元和提供非P偏振光的第二光源单元，棱镜具有一与待测液体接触的接触界面，第一光源单元和第二光源单元被配置为第一光源单元发射的光和第二光源单元发射的光分别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形成第一光斑和第二光斑，第一光斑和第二光斑分别具有布儒斯特角信息和全反射角信息，用于共同判断待测体液的折射率。本发明通过布儒斯特角和全反射角共同测量折射率，准确度高，且对待测样品的状态要求低，适用性广，成本低。

技术领域

本发明属于折射率测量领域，具体地涉及一种折光仪以及提高折射率测量准确度的方法。

背景技术

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。

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

sin(α_折射角)*n_液体＝sin(α_入射角)*n_玻璃

全反射角β发生在

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，如图2中的箭头所示，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)。

折光仪在进行折射率测量的时候，不同状态的液体，比如不同透明程度的液体、不同颜色的液体、不同浑浊度的液体都会在光线进入界面和液体的时候，产生反射和散射，而其中散射会导致光线不能按照理想的方式进入光电传感器(比如CMOS或者CCD或者其他光电传感器)而导致亮度变化界面模糊，因此，现有的折光仪在测量浊度或者色度较高的液体时，由于内部散射的原因造成全反射的亮度变化界面变模糊，从而使亮度变化界面的的亮面和暗面的对比度变小，导致人或者机器在读数的时候产生偏差，降低测量准确度。单纯地提高硬件的性能来提高测量准确度会导致硬件成本增加，比如提高线性阵列的单元数能够提高分辨率，但是多单元线阵的价格非常贵，显著的影响了整体硬件的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种折光仪以及提高折射率测量准确度的方法用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种折光仪，包括光源单元、棱镜和光电传感器，光源单元包括第一光源单元和第二光源单元，第一光源单元用于提供P偏振光，第二光源单元用于提供非P偏振光，棱镜具有一与待测液体接触的接触界面，第一光源单元被配置为第一光源单元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形成第一光斑，第二光源单元被配置为第二光源单元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形成第二光斑，第一光斑和第二光斑分别具有布儒斯特角信息和全反射角信息，用于共同判断待测体液的折射率。

进一步的，所述光源单元包括光源、准直单元、狭缝单元和P偏振片，准直单元用于将光源发射的光在第一方向上进行准直，狭缝单元具有两个间隔且平行设置的狭缝，狭缝的长度方向与第一方向垂直，光源发射的光经过准直单元准直后，再通过狭缝单元的两个狭缝形成两束光，其中一束光经过P偏振片形成P偏振光作为第一光源单元发射的光，另一束光作为第二光源单元发射的光。