一種led調(diào)頻旋光儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種LED調(diào)頻旋光儀，光路部分依次包括可調(diào)頻LED光源、濾光片、起偏器、旋光管、檢偏器和光電轉(zhuǎn)換器；電路部分包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換器、前置放大單元、選頻放大單元、功率放大器、伺服電機、蝸輪蝸桿、計數(shù)器；信號發(fā)生電路產(chǎn)生高頻1kHz的方波信號加載到可調(diào)頻LED光源上，光信號經(jīng)過起偏器變?yōu)榫€偏振光，經(jīng)過旋光管中的旋光物質(zhì)后旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過檢偏器照在光電轉(zhuǎn)換器，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為電信號，依次經(jīng)前置放大器、選頻放大器、功率放大器后驅(qū)動伺服電機，伺服電機輸出控制蝸輪蝸桿帶動檢偏器旋轉(zhuǎn)，蝸輪蝸桿上旋轉(zhuǎn)碼盤接計數(shù)器。相比傳統(tǒng)技術(shù)找出光學(xué)零點，大大提高旋光儀的精度；具有體積小，成本低，功耗低等特點。
【專利說明】-種LED調(diào)頻旋光儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種檢測技術(shù)，特別涉及一種LED調(diào)頻旋光儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 旋光分析法(簡稱旋光法）是利用線偏振光，通過含有化學(xué)活性物質(zhì)的溶液或液體 時引起旋光現(xiàn)象，使通過的偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn)。因此，在一定的條件下，檢測線 偏振光旋轉(zhuǎn)的方向和度數(shù)，可以分析某些化合物的旋光性，或檢測化合物的雜質(zhì)、純度和含 量。用于測量旋光度的儀器，被稱為旋光儀。旋光法多用于糖類的含量測定，近年來，制藥、 食品加工、化工和生化分析等領(lǐng)域也都涉及到這一方法。
[0003] 物質(zhì)的旋光度的大小與下列因素有關(guān)：一是與物質(zhì)的溫度有關(guān)。有的物質(zhì)隨溫度 的升高而增加，如石英等。有的物質(zhì)隨溫度的而減小，如蔗糖等。二是與線偏振光的波長有 關(guān)，波長不同，旋光度也不同。
[0004] 旋光物質(zhì)的旋光度a (線偏振光經(jīng)物質(zhì)后傳播路徑轉(zhuǎn)過的角度)與旋光物質(zhì)溶液體 積百分比濃度c及偏振光所通過的溶液厚度1成正比，a=kcl (1)，其中c為g/100ml，1為 mm〇
[0005] 傳統(tǒng)的旋光儀采用鈉光燈用光源，由小孔光柵和物鏡組長成一個簡單的點光源平 行光管如圖1所示，平行光經(jīng)偏振鏡（I )變?yōu)槠矫嫫窆?，其振動平面為〇〇如圖2,當(dāng)偏振 光經(jīng)過有法拉弟效應(yīng)的磁旋線圈時，其振動平面產(chǎn)生50HZ的β角往復(fù)擺動如圖3,光線經(jīng) 過偏振鏡（II )投射到光電倍增管上，產(chǎn)生交變的電信號，通過樣品后的偏振光振動面旋轉(zhuǎn) α 1度如圖4,儀器示數(shù)平衡后偏振鏡反向轉(zhuǎn)過α 1度補償了樣品的旋光度，如圖5。
[0006] 儀器以兩偏振鏡光軸正交時（即00丄ΡΡ)作為光學(xué)零點，此時，α =0°如圖6。磁 旋圈產(chǎn)生的β角擺動，在光學(xué)零點時得到100Hz的光電信號（曲線(Τ )，在有α 1°或α 2° 的試樣時得到50Hz的信號，但它們的相位正好相反（曲線B z、D ζ )。因此，能使工作頻率 為50Hz的伺服電機轉(zhuǎn)動。伺服電機通過蝸輪，蝸桿將偏振鏡轉(zhuǎn)過α°(α=α1或α=α 2)， 儀器回到光學(xué)零點，伺服電機在100Hz信號的控制下，重新出現(xiàn)平衡指示。
[0007] 就上述技術(shù)而言，這個測旋轉(zhuǎn)角的方法采用法拉第線圈調(diào)制光信號，其電壓高，功 耗大，體積大，其調(diào)制頻率為50HZ，頻率低，易受干擾，嚴(yán)重影響測量精度。另外該方法中采 用鈉光燈作為光源，功耗較大，易老化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實用新型是針對傳統(tǒng)的旋光儀功耗大、測量精度易受到干擾的問題，提出了一 種LED調(diào)頻旋光儀，與傳統(tǒng)旋光儀所完成相同的功能，減小功耗，提高了精度。
[0009] 本實用新型的技術(shù)方案為：一種LED調(diào)頻旋光儀，包括光路部分和電路部分，光路 部分依次包括可調(diào)頻LED光源、濾光片、起偏器、旋光管、檢偏器和光電轉(zhuǎn)換器；電路部分 包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換器、前置放大單元、選頻放大單元、功率放大器、伺服電機、蝸輪蝸 桿、計數(shù)器；信號發(fā)生電路產(chǎn)生高頻1kHz的方波信號，加載到可調(diào)頻LED光源上，頻率為 1kHz的光信號經(jīng)過起偏器變?yōu)榫€偏振光，線偏振光經(jīng)過旋光管中的旋光物質(zhì)后旋轉(zhuǎn)，光信 號再經(jīng)過檢偏器照在光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為電信號，電信號依次 經(jīng)前置放大器、選頻放大器、功率放大器后驅(qū)動伺服電機，伺服電機輸出控制蝸輪蝸桿帶動 檢偏器旋轉(zhuǎn)，蝸輪蝸桿上旋轉(zhuǎn)碼盤接計數(shù)器。
[0010] 本實用新型的有益效果在于：本實用新型LED調(diào)頻旋光儀，應(yīng)用LED光源和濾光片 的搭配，可以實現(xiàn)多個波長的旋光角度的測量，具有體積小，成本低，功耗低提高精度等特 點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)旋光儀的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0012] 圖2?5為現(xiàn)有技術(shù)偏振光的振動情況示意圖；
[0013] 圖6為現(xiàn)有技術(shù)中法拉第線圈工作原理的曲線示意圖；
[0014] 圖7是本實用新型LED調(diào)頻旋光儀結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0015] 如圖7所示LED調(diào)頻旋光儀結(jié)構(gòu)框圖，包括光路部分和電路部分，光路部分依次包 括可調(diào)頻LED光源1、濾光片2、起偏器3、旋光管4、檢偏器5和光電轉(zhuǎn)換器6。電路部分包 括依次連接的光電轉(zhuǎn)換器6的前置放大單兀7、選頻放大器8、功率放大器9、伺服電機10、 蝸輪蝸桿11、計數(shù)器12,信號發(fā)生電路13給可調(diào)制LED光源1提供高頻信號，蝸輪蝸桿11 帶動檢偏器5旋轉(zhuǎn)。
[0016] 選用可調(diào)頻LED光源1替代鈉燈光，信號發(fā)生電路13產(chǎn)生高頻1kHz的方波信號， 加載到可調(diào)頻LED上，信號發(fā)生電路13輸出頻率f可調(diào)節(jié)。頻率為1kHz的光信號經(jīng)過起 偏器3變?yōu)榫€偏振光，線偏振光經(jīng)過旋光，4中的旋光物質(zhì)后旋轉(zhuǎn)，這束光信號再經(jīng)過檢偏 器5照在光電轉(zhuǎn)換器6上，頻率為1kHz的光信號經(jīng)過起偏器、待測物和檢偏器后，頻率不 變。光電轉(zhuǎn)換器6將頻率為1kHz的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為1kHz電信號，此時偏離了光學(xué)零 點。電信號經(jīng)前置放大器7、選頻放大器8到功率放大器9處理后驅(qū)動伺服電機10控制蝸 輪蝸桿11帶動檢偏器5反向轉(zhuǎn)動一個角度α使儀器回到光學(xué)零點，達(dá)到信號平衡后電機 停止轉(zhuǎn)動。蝸輪蝸桿11轉(zhuǎn)動的同時帶動碼盤轉(zhuǎn)動，并經(jīng)過光電計數(shù)處理，將轉(zhuǎn)過的α角度 轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示，于是測得待測樣品的旋光度。
[0017] 采用信號發(fā)生電路13產(chǎn)生信號對LED的光信號進(jìn)行調(diào)制，可以得到頻率很高的調(diào) 制信號，避免了 50HZ工頻干擾。在本技術(shù)中，由光電轉(zhuǎn)化器6將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信 號經(jīng)各級放大電路后驅(qū)動伺服電機10帶動蝸輪蝸桿11轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使蝸輪蝸桿11帶動檢偏 器5旋轉(zhuǎn)一個角度使儀器回到光學(xué)零點，達(dá)到信號平衡后電機停止轉(zhuǎn)動。這個過程中蝸輪 蝸桿同時帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)過光電計數(shù)，微控制器處理，數(shù)字顯示。平衡位置經(jīng)過計數(shù)器 清零，定義為零位。
[0018] 測量旋光物質(zhì)旋光角的測量步驟如下：1)在未加待測物質(zhì)時調(diào)整起偏器3和檢偏 器5正交并固定；2)在旋光管4加入旋光物質(zhì)后，信號發(fā)生電路13產(chǎn)生高頻為1kHz的方 波信號，加載到可調(diào)頻LED1上，頻率為1kHz的光信號經(jīng)過起偏器3變?yōu)榫€偏振光，線偏振 光經(jīng)過旋光4中的旋光物質(zhì)后旋轉(zhuǎn)再經(jīng)過檢偏器5照在光電轉(zhuǎn)換器6上，光電轉(zhuǎn)換器6將 頻率為1kHz的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為1kHz交流信號，此時偏離了光學(xué)零點；3)頻率為1kHz 交流信號由電路部分處理后，驅(qū)動伺服電機10控制蝸輪蝸桿11帶動檢偏器5反向轉(zhuǎn)動一 個角度α使儀器回到光學(xué)零點，達(dá)到信號平衡后電機停止轉(zhuǎn)動。4)蝸輪蝸桿44轉(zhuǎn)動的同 時帶動碼盤轉(zhuǎn)動，并經(jīng)過光電計數(shù)，微控制器處理，將轉(zhuǎn)過的α角度轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示，于是 測得待測樣品的旋光度。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED調(diào)頻旋光儀，其特征在于，包括光路部分和電路部分，光路部分依次包括可 調(diào)頻LED光源、濾光片、起偏器、旋光管、檢偏器和光電轉(zhuǎn)換器；電路部分包括依次連接的光 電轉(zhuǎn)換器、前置放大單元、選頻放大單元、功率放大器、伺服電機、蝸輪蝸桿、計數(shù)器；信號發(fā) 生電路產(chǎn)生高頻1kHz的方波信號，加載到可調(diào)頻LED光源上，頻率為1kHz的光信號經(jīng)過起 偏器變?yōu)榫€偏振光，線偏振光經(jīng)過旋光管中的旋光物質(zhì)后旋轉(zhuǎn)，光信號再經(jīng)過檢偏器照在 光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為電信號，電信號依次經(jīng)前置放大器、選頻放 大器、功率放大器后驅(qū)動伺服電機，伺服電機輸出控制蝸輪蝸桿帶動檢偏器旋轉(zhuǎn)，蝸輪蝸桿 上旋轉(zhuǎn)碼盤接計數(shù)器。
【文檔編號】G01N21/21GK203849163SQ201420140103
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】賈宏志, 劉佰瑩, 曹江輝, 方良, 林旺, 尤貝, 曹君杰, 王遼, 周偉, 李子駿 申請人:上海理工大學(xué)