一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，包括光源，光源輸出的平行光束經可變光束擴束器/縮束器調整光束直徑后垂直入射到光柵上發(fā)生衍射，生成不同級次的衍射光，各級衍射光通過樣品池折射后在樣品池另一側不同位置處形成光點，樣品池為透明玻璃制成，利用圖像采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)計算注入待測液體前、后的各光點之間的距離，從而計算出待測液體的折射率，本實用新型結構簡單、操作方便、測量精度高、不受液體折射率大小限制，且易于生產和推廣應用。
【專利說明】
-種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及折射率測定技術領域，具體設及一種基于光柵衍射的液體折射率 測量裝置。
【背景技術】
[0002] 折射率是液體的重要光學參數之一，它能反映液體的濃度、純度W及色散等性質， 在食品、化工、醫(yī)藥等領域的液體性質測試、化學結構分析及物質鑒定等方面具有重要的應 用。近年來隨著環(huán)境污染控制、生物化工的興起與發(fā)展，液體折射率的研究與應用領域也在 不斷的擴展，如環(huán)境保護中用來檢測水污染;實驗室用來快捷的測量化學溶液的濃度;生物 領域用來檢測菌類的生長狀況等。
[0003] 現有的折射率測定儀器，大多是針對透明固體折射率的測定，針對透明液體折射 率測定的儀器較少，且儀器結構復雜、操作難度大、價格昂貴，不便于在學校教學、實驗及工 程測量中廣泛推廣。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于光柵衍射的 液體折射率測量裝置，結構簡單、操作方便，并且具有測量精度高，不受液體折射率大小限 制的優(yōu)點。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型采用W下技術方案：
[0006] -種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，包括光源1，光源1輸出的平行光束經 可變光束擴束器/縮束器2調整光束直徑后垂直入射到光柵3上發(fā)生衍射，生成不同級次的 衍射光，各級衍射光通過樣品池4發(fā)生折射，樣品池4的另一側設有圖像采集系統(tǒng)5,圖像采 集系統(tǒng)5的輸出和圖像處理系統(tǒng)6的輸入連接，圖像處理系統(tǒng)6的輸出和計算機連接。
[0007] 所述的光柵3為透射式位相光柵，其沒有刻痕的一面靠近樣品池4 一側固定放置。
[0008] 所述的光源1輸出的光為可見平行光。
[0009] 所述的樣品池4由透明玻璃制成，長度為40~60cm，寬度為4~IOcm,高度為10~ 20cm。
[0010] 所述的圖像采集系統(tǒng)5和圖像處理系統(tǒng)6采用嵌入式結構，電荷禪合元件(CCD)探 測光點位置，其輸出經圖像采集卡模數轉換后，輸入計算機進行分析和計算。
[0011] 本實用新型的有益效果為:通過樣品池4注入待測液體前后的各折射光點之間的 距離，計算出待測液體的折射率，測量精度高、不受液體折射率大小限制，結構簡單、操作方 便，易于生產和推廣應用。
【附圖說明】

[0012] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0013] 圖2是樣品池4未注待測液體時衍射光的光路圖。
[0014] 圖3是樣品池4注入待測液體時衍射光的光路圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0016] 如圖1所示，一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，包括光源1，光源1輸出的 平行光束經可變光束擴束器/縮束器2調整光束直徑后垂直入射到光柵3上發(fā)生衍射，生成 不同級次的衍射光，各級衍射光通過樣品池4發(fā)生折射，并在樣品池4的另一側形成多個光 點，樣品池4的另一側面設有圖像采集系統(tǒng)5和圖像處理系統(tǒng)6,用于測量各光點之間的距 離，從而計算待測液體的折射率。
[0017] 所述的光柵3為透射式位相光柵，其沒有刻痕的一面靠近樣品池4 一側固定放置。
[0018] 所述的光源1輸出的光為可見平行光。
[0019] 所述的樣品池4由透明玻璃制成，長度為40~60cm，寬度為4~IOcm,高度為10~ 20cm。
[0020] 所述的圖像采集系統(tǒng)5和圖像處理系統(tǒng)6采用嵌入式結構，電荷禪合元件(CCD)探 測光點位置，其輸出經圖像采集卡模數轉換后，輸入計算機進行分析和計算。
[0021] 本實用新型的工作原理為：
[0022] 測量時，打開光源1，平行光束經可變光束擴束器/縮束器2調整光束直徑后準直照 射到光柵3上，當樣品池4中未注入待測液體時(樣品池4中只有空氣），如圖2所示，零級衍射 光束打在樣品池4另一側的A點，一級衍射光束打在樣品池4另一側的C點，利用圖像采集系 統(tǒng)5和圖像處理系統(tǒng)則尋A和C點的位置進行標記。
[0023] 然后往樣品池4中注入待測液體，如圖3所示，零級衍射光束扔打在樣品池4另一側 的A點，但一級衍射光束從空氣進入待測液體時被折射（忽略樣品池3的薄壁引起的光束側 移），然后打在樣品池4另一側的B點，利用圖像采集系統(tǒng)5和圖像處理系統(tǒng)6也將B點的位置 進行標記。
[0024] 根據折射定律，寺
其中，n為待測液體的折射率，i為入射角，r為折射角。 從圖2、圖3可W看出，
其中，AB和AC可W利用圖像采集系統(tǒng)5和圖像 處理系統(tǒng)6測出，OB和OC可W在測出樣品池4的長度L后，利用勾股定理計算出來。即待測液 體折射率n的計算公式可表示為
[0025]
【主權項】
1. 一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，包括光源（1)，其特征在于:光源（1)輸出 的平行光束經可變光束擴束器/縮束器（2)調整光束直徑后垂直入射到光柵（3)上發(fā)生衍 射，生成不同級次的衍射光，各級衍射光通過樣品池(4)發(fā)生折射，樣品池(4)的另一側設有 圖像采集系統(tǒng)(5)，圖像采集系統(tǒng)(5)的輸出和圖像處理系統(tǒng)(6)的輸入連接，圖像處理系統(tǒng) (6)的輸出和計算機連接。2. 根據權利要求1所述的一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，其特征在于:所述 的光柵(3)為透射式位相光柵，其沒有刻痕的一面靠近樣品池(4) 一側固定放置。3. 根據權利要求1所述的一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，其特征在于:所述 的光源（1)輸出的為可見平行光。4. 根據權利要求1所述的一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，其特征在于:所述 的樣品池(4)由透明玻璃制成，長度為40~60cm，寬度為4~10cm，高度為10~20cm。5. 根據權利要求1所述的一種基于光柵衍射的液體折射率測量裝置，其特征在于:所述 的圖像采集系統(tǒng)（5)和圖像處理系統(tǒng)(6)采用嵌入式結構，電荷耦合元件(CCD)探測光點位 置，其輸出經圖像采集卡模數轉換后，輸入計算機進行分析和計算。
【文檔編號】G01N21/41GK205719966SQ201620545494
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】辛督強, 高健, 鄭張龍, 曹應根, 徐婷婷
【申請人】西京學院