一種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 溶液濃度是科學(xué)研究與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的計(jì)量參數(shù)。目前的測試方法主 要分為以下幾種：1、比重計(jì)法。該方法需要通過在被測樣品中取樣進(jìn)行測量，操作繁瑣，效 率低，無法實(shí)時(shí)監(jiān)控溶液濃度變化。2、慣性深度測量計(jì)法。該方法的測量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán) 境條件要求較高；而采取折射原理的折光濃度計(jì)具有操作簡便，精度較高，結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí) 時(shí)監(jiān)控溶液濃度變化的優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)系統(tǒng)作為折光濃度計(jì)的核心，因此研究折光濃度計(jì)的光 學(xué)系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡便，尺 寸緊湊，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，由光源、棱鏡系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、探測系統(tǒng)組成，光源所 發(fā)出的光經(jīng)過棱鏡系統(tǒng)后，一部分光束發(fā)生全發(fā)射進(jìn)入到準(zhǔn)直系統(tǒng)中會(huì)聚成平行光進(jìn)入后 續(xù)的探測系統(tǒng)中。
[0006] 本發(fā)明中，所述光源采用LED光源，工作波長為589nm。
[0007] 本發(fā)明中，所述光源的發(fā)射角適用于±5°~±15°。
[0008] 本發(fā)明中，所述光源發(fā)出的光從棱鏡靠近光源的一邊入射，靠近準(zhǔn)直系統(tǒng)的一邊 邊射出，入射角度為正入射。
[0009] 本發(fā)明中，所述棱鏡系統(tǒng)采用Nd= 1. 52,Vd= 64. 2的材料制成。
[0010] 本發(fā)明中，所述準(zhǔn)直系統(tǒng)采取了單片高次非球面透鏡，其非球面系數(shù)應(yīng)滿足下列 公式：
[0011]
[0012] 其中：z是非球面在光軸方向上的矢高，c是非球面頂點(diǎn)的曲率半徑，k是二次常 數(shù)，y是軸向距離，非球面系數(shù)D、E、F、G、H、I至少一個(gè)不為零。
[0013] 本發(fā)明中，所述探測系統(tǒng)中采取線陣CCD作為探測元件。
[0014] 本發(fā)明中，所述線陣C⑶像元大小14.4ym，像素?cái)?shù)量為1024。
[0015] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1、采用了折反式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)后的光束為平行光，可以做到光學(xué)部分與探 測系統(tǒng)保持較遠(yuǎn)的距離。針對(duì)高溫液體的測量可對(duì)探測系統(tǒng)起到一定程度的保護(hù)作用。
[0017]2、本系統(tǒng)光學(xué)部分由棱鏡和一片透鏡組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、裝調(diào)方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 3、本系統(tǒng)采取低成本玻璃設(shè)計(jì)，可做到低成本批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為工作原理示意圖，圖中：1為光源，2為棱鏡系統(tǒng)，3為準(zhǔn)直系統(tǒng)，4為探測系 統(tǒng)；
[0020] 圖2為準(zhǔn)直系統(tǒng)鏡片示意圖，圖中：d為透鏡的中心厚度，R1為透鏡前表面曲率半 徑，R2為透鏡后表面曲率半徑。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對(duì)本 發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0022] 本發(fā)明提供的折光濃度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)主要包括以下四部分：1-光源、2-棱鏡系統(tǒng)、 3_準(zhǔn)直系統(tǒng)、4_探測系統(tǒng)。
[0023] 折光儀是利用光在溶液界面的折反射，通過測量全反射臨界角來檢測溶液的折射 率，從而測量其濃度值的儀器。如圖1所示，工作中，棱鏡系統(tǒng)2的表面A與所測溶液接觸。 LED光源1發(fā)射的光束進(jìn)入棱鏡系統(tǒng)2,在棱鏡系統(tǒng)2的表面A發(fā)生部分全反射，發(fā)生全發(fā) 射的一部分光進(jìn)入后續(xù)的準(zhǔn)直系統(tǒng)3準(zhǔn)直后，進(jìn)入探測系統(tǒng)4中。通過探測系統(tǒng)4記錄折 反射分界線的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測溶液折射率的測量。準(zhǔn)直模塊的鏡片數(shù)據(jù)如表1所示。
[0024] 表1準(zhǔn)直模塊的鏡片數(shù)據(jù)
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)由光源、棱鏡系統(tǒng)、準(zhǔn)直系 統(tǒng)、探測系統(tǒng)組成，光源所發(fā)出的光經(jīng)過棱鏡系統(tǒng)后，一部分光束發(fā)生全發(fā)射進(jìn)入到準(zhǔn)直系 統(tǒng)中會(huì)聚成平行光進(jìn)入后續(xù)的探測系統(tǒng)中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光源采用LED光源， 工作波長為589nm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光源的發(fā)射角 適用于±5°~±15°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述棱鏡系統(tǒng)采用Nd= 1. 52,Vd= 64. 2的材料制成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直系統(tǒng)為單片高 次非球面透鏡。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述單片高次非球面透 鏡的非球面系數(shù)應(yīng)滿足下列公式：其中：z是非球面在光軸方向上的矢高，c是非球面頂點(diǎn)的曲率半徑，k是二次常數(shù)，y是軸向距離，非球面系數(shù)D、E、F、G、H、I至少一個(gè)不為零。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述探測系統(tǒng)中采取線 陣CCD作為探測元件。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述線陣CCD像元大小 14. 4ym，像素?cái)?shù)量為1024。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種折光濃度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)由光源、棱鏡系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、探測系統(tǒng)組成，光源所發(fā)出的光經(jīng)過棱鏡系統(tǒng)后，一部分光束發(fā)生全發(fā)射進(jìn)入到準(zhǔn)直系統(tǒng)中會(huì)聚成平行光進(jìn)入后續(xù)的探測系統(tǒng)中。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、采用了折反式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)后的光束為平行光，可以做到光學(xué)部分與探測系統(tǒng)保持較遠(yuǎn)的距離。針對(duì)高溫液體的測量可對(duì)探測系統(tǒng)起到一定程度的保護(hù)作用。2、本系統(tǒng)光學(xué)部分由棱鏡和一片透鏡組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、裝調(diào)方便的優(yōu)點(diǎn)。3、本系統(tǒng)采取低成本玻璃設(shè)計(jì)，可做到低成本批量生產(chǎn)。
【IPC分類】G01N21/43
【公開號(hào)】CN105021571
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510434374
【發(fā)明人】解放, 盧倩倩, 陳守謙, 黨凡陽, 張愛紅, 范志剛
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月22日