[发明专利]测量液体折射率的方法及其测量仪

说明书

本发明涉及测量液体折射率的方法及测量装置。

人们通过对液体折射率的测量，可了解被测液体的浓度、成分、比重等，而被广泛应用于食品、医药、生物、石化等领域。现有的测液体折射率的方法有目视法和用数字式液体折射率仪两种。目视法因受视觉差主观因素影响，误差较大；数字式液体折射率仪是用电荷耦合器(CCD)检测光强分布曲线上的光强突变点，来确定被检测液体的折射率。这种折射率仪测量精度高、范围大、读数直观，且能实现实时在线检测，但由于电荷耦合器(CCD)价格昂贵及象素尺寸较大，故现有的数字式液体折射率仪成本高，体积大。

鉴于上述，本发明的目的是提出一种通过测量光斑重心位置来测量液体折射率的方法以及为用该方法而设计的一种高精度、价廉、体积小、便于携带的测量仪。

本发明提出的测量液体折射率的方法是：利用PSD位置传感器测量光斑的重心位置，而光斑的重心位置与折射率有着明确的对应关系，所以可用来确定液体的折射率。该方法包括将被测液体置于棱镜上，光源光束从棱镜斜入射到棱镜与被测液体的界面得到临界角全反射光，该临界角全反射光由透镜进行汇聚，然后进入测量光斑重心位置的PSD位置传感器，再利用信息处理装置将PSD位置传感器输出的光斑重心位置信号转换成折射率值在显示器显示。

通常，为提高测量精度，在测量液体折射率时，要考虑环境温度的影响，可采用温度传感器，将温度传感器测得的实时环境温度信号输入信息处理装置，由其对被测液体的折射率作温度补偿。

用于实现本发明测量方法的测量仪包括光源、装被测液体的样品槽、棱镜、透镜、PSD位置传感器及信息处理装置和显示器，样品槽安装在棱镜上，槽底与棱镜相通，光源光束经棱镜斜入射到棱镜与被测液体界面，形成的临界角全反射光由透镜汇聚后进入PSD位置传感器，PSD位置传感器输出的光斑重心位置信号输入用于将位置信号转换成折射率值的信息处理装置，信息处理装置的输出端与显示器相连。由显示器显示液体折射率值。

由于本发明提供的测量液体折射率的方法及测量仪采用的PSD位置传感器是一种基于横向光电效应的光电器件，它价格低、体积小，且位置灵敏度可达3μm，使得测量仪具有高精度、价廉、体积小、便于携带等优点。

以下结合附图进一步叙述本发明

图1是按本发明测量方法设计的侧量仪结构示意图。

参照图1，发明的测量仪包括光源1、装被测液体的样品槽2、棱镜3、透镜5，PSD位置传感器6及信息处理装置7和显示器8。样品槽2安装在棱镜3上，槽底与棱镜相通，被测液体置于样品槽2内，光源1可以用发光二极管，其发射的宽角光束经棱镜3斜入射至被测液体与棱镜3的界面上，所产生的临界角全反射光经透镜5汇聚后进入置于透镜焦平面上的PSD位置传感器6，PSD位置传感器测得的光斑重心位置信号输入信息处理装置7，由其将反映被测液体折射率的光斑重心位置信号转换成相应的折射率值，并由显示器8显示。所说的信息处理装置可以由放大器，模数转换器及微处理器组成，这样，输入的重心位置信号经放大及模数转换后，再由微处理器运算转换成折射率值。或者可采用市售的MB89160微处理器，或者也可用市售的AD533集成块。图示结构中，还设有温度传感器4，一般可将温度传感器设置在安装棱镜3的架子上，将温度传感器输出的温度信号输入信息处理装置，由其对液体折射率值实行温度自动补偿运算。

本发明可广泛用于测量液体的糖度值、浓度值、比重、成份等。