專利名稱：常溫下液體折射率光電機械檢測儀及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種常溫下液體折射率光電機械檢測儀及其使用方法，屬于光學檢測領域。
背景技術：
隨著科學的發展，社會的進步，越來越多的液體材料應用在光學領域，在研究各種液體材料的官學性質中，折射率是其中重要的草書，目前采用的方法主要有目視法與數字式法。 其中目視法在測量中誤差較大，不易控制，往往容易受到人為因素的影響，在粗略中使用較多，但是，由于測量精度較低，不能滿足在高精度中的測量要求；數字式法主要有CCD光電耦合器件等些光電器件組成，雖然檢測精確準度高，但其光電器件成本高，體積大，操作復雜，不能滿足實際教育教學和科研的需要。

發明內容
本發明提出一種常溫下液體折射率光電機械檢測儀及其使用方法，采用高能半導體激光器作為工作光源，利用光學定位的方法，檢測常溫下液體折射率，測量結果精確度高，操作簡便，體積小，便于攜帶安裝。本發明專利所解決的方案檢測儀由電源1，半導體激光器2，法線桿3，樣品池4， 角度刻度盤I 9水平支架I 6，水平支架II 7，水平支架ΙΠ 8，角度刻度盤II 9，PSD光電敏感位置探測器10，底座11和豎直支架12組成；底座11通過豎直支架12和三個水平支架連接，水平支架I 5，水平支架II 6，水平支架III 7從高到低依次固定，水平支架i 9連接角度刻度盤I 4，水平支架III 8連接角度刻度盤II 9，法線桿3分別與兩個角度刻度盤連接，法線桿3上端和角度刻度盤51的O度重合，法線桿3下端與角度刻度盤II 9的O度重合，法線桿3與兩個角度刻度盤共面，半導體激光器2 —端固定在角度刻度盤I 5的O角度頂點處，半導體激光器2和角度刻度盤I 5 一同轉動，水平支架II ‘和樣品池4連接，樣品池4的法線刻度線與法線桿3重合，PSD光電敏感位置探測器10 —端與其下方的角度刻度盤191連接，形成一個連動小桿，其轉動角度平行于折射光線，另一端與其樣品池4底部連接，可在樣品池4底部左右滑動；PSD光電敏感位置探測器10與半導體激光器2分別和電源I相接。所述的角度刻度盤I 5和角度刻度盤II 9上標有四分之一圓(Γ90度的刻度，游標盤分度值為“分”單位級，表面防腐蝕的金屬處理；所述的樣品池4為長方體透明容器，內表面經過液體防腐蝕處理，容器底部采用超薄材料，樣品池外表面有刻度線、對側有法線標刻線；所述的PSD光電位置探測器10與容器底部尺寸相同。所述的電源1，半導體激光器2，法線桿3，樣品池4，角度刻度盤I 5，水平支架I 6， 水平支架II 7，水平支架III 8，角度刻度盤II 9，PSD光電敏感位置探測器10，底座11和豎直支架12為市售的普通元件。所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀的使用可以按照以下步驟進行操作組裝和固定；
第二步在樣品池中倒入得測的液體，開啟電源I開關，半導體激光器2開始工作； 第三步根據測量者適宜的激光器2的偏轉角度，手動轉動半導體激光器2所在角度刻度盤的適宜角度，然后固定，半導體激光器2打出的激光與法線面所夾的為入射角，記下角度沒;
第四步激光射到與法線桿3所在的法線面相交的液體表面上，發生折射，根據樣品池 4底部連接的PSD光電敏感位置探測器10，手動調節尋找儀器連接的信號處理器的最強信號;
第五步在PSD光電敏感位置探測器10移動時，角度刻度盤II 9也隨著PSD光電敏感位置探測器10 —起轉動，固定后角度刻度盤II 9的主刻度線始終平行與折射光線，找到最強的信號后鎖定PSD片，同時，鎖定角度刻度盤指針，法線面與半導體激光器2折射到被測液體中的激光所夾的角為折射角巧，讀出角度；
sin Θ
第六步根據折射率公式n= 進行計算，通過計算機或高級科學計算器，確定得測
sin
的液體折射率；
第七步多次測量取折射率的平均值，減少誤差，提高精度。本發明的有益效果采用高能半導體激光器作為工作光源，光束聚集，散失能量小，更好的采集光信號，入射光束到液體擴散小；PSD光電位置敏感器件定位準確，測量結果精確度高，操作簡便，體積小，便于攜帶安裝，適用于教學實驗或常溫下樣本的檢測。


圖I:本發明的結構示意圖中1-電源、2-半導體激光器、3-法線桿、4-樣品池、5-角度刻度盤I、6-水平支架 I，7-水平支架Ii S-水平支架III、9_角度刻度盤IIUO-PSD光電敏感探測器、11_底座、
12-豎直支架。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，以方便技術人員理解。如圖I所示檢測儀由電源I，半導體激光器2，法線桿3，樣品池4，角度刻度盤I 5， 水平支架I 6，水平支架II 7，水平支架III 8，角度刻度盤II 9，PSD光電敏感位置探測器10， 底座11和豎直支架12組成；底座11通過豎直支架12和三個水平支架連接，水平支架I 5， 水平支架II 6，水平支架III 7從高到低依次固定，水平支架I 5連接角度刻度盤I 4，水平支架III 8連接角度刻度盤II 9，法線桿3分別與兩個角度刻度盤連接，法線桿3上端和角度刻度盤5 I的O度重合，法線桿3下端與角度刻度盤II 9的O度重合，法線桿3與兩個角度刻度盤共面，半導體激光器2 —端固定在角度刻度盤I 5的O角度頂點處，半導體激光器2和角度刻度盤I ο 一同轉動，水平支架II ‘和樣品池4連接，樣品池4的法線刻度線與法線桿 3重合，PSD光電敏感位置探測器10 —端與其下方的角度刻度盤191連接，形成一個連動小桿，其轉動角度平行于折射光線，另一端與其樣品池4底部連接，可在樣品池4底部左右滑動；PSD光電敏感位置探測器10與半導體激光器2分別和電源I相接。本發明中，我們采取的激光器2為高功率半導體激光器，就是因為在入射液體面時盡量散失能量小，更好的采集光信號，體積小，便于攜帶安裝；所述的角度刻度盤I 5和角度刻度盤Π 9上標有四分之一圓(Γ90度的刻度，游標盤分度值為“分”單位級，這樣可以增加測量的精確度，角度刻度盤I和角度刻度盤II表面防腐蝕的金屬處理，避免在檢測過程中對角度刻度盤I和角度刻度盤II造成的腐蝕；所述的樣品池4為長方體透明容器，內表面經過液體防腐蝕處理,容器底部采用超薄材料,樣品池4外表面有刻度線、對側有法線標刻線；所述的PSD光電位置探測器片與容器底部尺寸相同。所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀的使用可以按照以下步驟進行操作 第一步完成各個元件的組裝和固定；
第二步在樣品池中倒入得測的液體，開啟電源I開關，半導體激光器2開始工作； 第三步根據測量者適宜的激光器2的偏轉角度，手動轉動半導體激光器2所在角度刻度盤的適宜角度，然后固定，半導體激光器2打出的激光與法線面所夾的為入射角，記下角度4 ;
第四步激光射到與法線桿3所在的法線面相交的液體表面上，發生折射，根據樣品池 4底部連接的PSD光電敏感位置探測器10，手動調節尋找儀器連接的信號處理器的最強信號;
第五步在PSD光電敏感位置探測器10移動時，角度刻度盤II 9也隨著PSD光電敏感位置探測器10 —起轉動，固定后角度刻度盤II 9的主刻度線始終平行與折射光線，找到最強的信號后鎖定PSD片，同時，鎖定角度刻度盤指針，法線面與半導體激光器2折射到被測液體中的激光所夾的角為折射角，讀出角度；
Sm Θ
第六步根據折射率公式η=—-進行計算，通過計算機或高級科學計算器，確定得測
sin
的液體折射率；
第七步多次測量取折射率的平均值，減少誤差，提高精度。本發明采用高能半導體激光器作為工作光源，光束聚集，散失能量小，更好的采集光信號，入射光束到液體擴散小；PSD光電位置敏感器件定位準確，測量結果精確度高，操作簡便，體積小，便于攜帶安裝，本裝置使用完畢后清洗樣品池，妥善放置，以方便下一次使用。本發明是通過具體實施過程進行說明的，在不脫離本發明范圍的情況下，還可以對發明進行各種變換及等同代替，因此，本發明不局限于所公開的具體實施過程，而應當包括落入本發明權利要求范圍內的全部實施方案。
權利要求
1.一種常溫下液體折射率光電機械檢測儀，其特征在于檢測儀由電源，半導體激光器，法線桿，樣品池，角度刻度盤I， 豎直支架，水平支架I，水平支架II，水平支架III，角度刻度盤II，PSD光電敏感位置探測器，底座組成；底座通過豎直支架和三個水平支架連接，水平支架I，水平支架II，水平支架In從高到低依次固定，水平支架I連接角度刻度盤I，水平支架III連接角度刻度盤II，法線桿分別與兩個角度刻度盤連接，法線桿上端和角度刻度盤I的O度重合，法線桿下端與角度刻度盤II 的O度重合，法線桿與兩個角度刻度盤共面，半導體激光器一端固定在角度刻度盤I的O角度頂點處，半導體激光器和角度刻度盤I 一同轉動，水平支架II和樣品池連接，樣品池的法線刻度線與法線桿重合，PSD光電敏感位置探測器一端與其下方的角度刻度盤II連接，形成一個連動小桿，其轉動角度平行于折射光線，另一端與其樣品池底部連接，可在樣品池底部左右滑動；PSD光電敏感位置探測器與半導體激光器分別和電源相接。
2.根據權利要求I中所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀，其特征在于所述的角度刻度盤I和角度刻度盤II上標有四分之一圓O 90度的刻度，游標盤分度值為“分”單位級，表面防腐蝕的金屬處理。
3.根據權利要求I中所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀，其特征在于所述的樣品池為長方體透明容器，內表面經過液體防腐蝕處理，容器底部采用超薄材料，樣品池外表面有刻度線、對側有法線標刻線。
4.根據權利要求I中所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀，其特征在于所述的 PSD光電位置探測器片與容器底部尺寸相同。
5.一種常溫下液體折射率光電機械檢測儀的使用方法，其特征在于所述的常溫下液體折射率光電機械檢測儀可以按照以下步驟進行操作第一步完成各個元件的組裝和固定；第二步在樣品池中倒入得測的液體，開啟電源開關，半導體激光器開始工作；第三步根據測量者適宜的激光器的偏轉角度，手動轉動半導體激光器所在角度刻度盤的適宜角度，然后固定，半導體激光器打出的激光與法線面所夾的為入射角，記下角度4第四步激光射到與法線桿所在的法線面相交的液體表面上，發生折射，根據樣品池底部連接的PSD光電敏感位置探測器，手動調節尋找儀器連接的信號處理器的最強信號；第五步在PSD移動時，角度刻度盤II也隨著PSD —起轉動，固定后角度刻度盤II的主刻度線始終平行與折射率光線，找到最強的信號后鎖定PSD片，同時，鎖定角度刻度盤指針， 法線面與半導體激光器折射到被測液體中的激光所夾的角為折射角A讀出角度；sin Θ第六步根據折射率公式η= ■進行計算，通過計算機或高級科學計算器，確定得測srn U1的液體折射率；第七步多次測量取折射率的平均值，減少誤差，提高精度。
全文摘要
本發明涉及一種常溫下液體折射率光電機械檢測儀及其使用方法，屬于光學檢測領域；檢測儀水平支架連接角度刻度盤，水平支架連接角度刻度盤，法線桿分別與兩個角度刻度盤連接，半導體激光器一端固定在角度刻度盤的0角度頂點處，水平支架和樣品池連接，樣品池的法線刻度線與法線桿重合，PSD光電敏感位置探測器一端與其下方的角度刻度盤連接，形成一個連動小桿，其轉動角度平行于折射光線，另一端與其樣品池底部連接，PSD光電敏感位置探測器與半導體激光器共用一個電源相接。本發明測量結果精確度高，操作簡便，體積小，便于攜帶安裝，適用于教學實驗或常溫下樣本的檢測。
文檔編號G01N21/41GK102590140SQ201210040750
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優先權日2012年2月22日
發明者宮愛玲, 李鑫 申請人:昆明理工大學