专利名称：常温下液体折射率光电机械检测仪及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种常温下液体折射率光电机械检测仪及其使用方法，属于光学检测领域。
背景技术：
随着科学的发展，社会的进步，越来越多的液体材料应用在光学领域，在研究各种液体材料的官学性质中，折射率是其中重要的草书，目前采用的方法主要有目视法与数字式法。 其中目视法在测量中误差较大，不易控制，往往容易受到人为因素的影响，在粗略中使用较多，但是，由于测量精度较低，不能满足在高精度中的测量要求；数字式法主要有CCD光电耦合器件等些光电器件组成，虽然检测精确准度高，但其光电器件成本高，体积大，操作复杂，不能满足实际教育教学和科研的需要。

发明内容
本发明提出一种常温下液体折射率光电机械检测仪及其使用方法，采用高能半导体激光器作为工作光源，利用光学定位的方法，检测常温下液体折射率，测量结果精确度高，操作简便，体积小，便于携带安装。本发明专利所解决的方案检测仪由电源1，半导体激光器2，法线杆3，样品池4， 角度刻度盘I 9水平支架I 6，水平支架II 7，水平支架ΙΠ 8，角度刻度盘II 9，PSD光电敏感位置探测器10，底座11和竖直支架12组成；底座11通过竖直支架12和三个水平支架连接，水平支架I 5，水平支架II 6，水平支架III 7从高到低依次固定，水平支架i 9连接角度刻度盘I 4，水平支架III 8连接角度刻度盘II 9，法线杆3分别与两个角度刻度盘连接，法线杆3上端和角度刻度盘51的O度重合，法线杆3下端与角度刻度盘II 9的O度重合，法线杆3与两个角度刻度盘共面，半导体激光器2 —端固定在角度刻度盘I 5的O角度顶点处，半导体激光器2和角度刻度盘I 5 一同转动，水平支架II ‘和样品池4连接，样品池4的法线刻度线与法线杆3重合，PSD光电敏感位置探测器10 —端与其下方的角度刻度盘191连接，形成一个连动小杆，其转动角度平行于折射光线，另一端与其样品池4底部连接，可在样品池4底部左右滑动；PSD光电敏感位置探测器10与半导体激光器2分别和电源I相接。所述的角度刻度盘I 5和角度刻度盘II 9上标有四分之一圆(Γ90度的刻度，游标盘分度值为“分”单位级，表面防腐蚀的金属处理；所述的样品池4为长方体透明容器，内表面经过液体防腐蚀处理，容器底部采用超薄材料，样品池外表面有刻度线、对侧有法线标刻线；所述的PSD光电位置探测器10与容器底部尺寸相同。所述的电源1，半导体激光器2，法线杆3，样品池4，角度刻度盘I 5，水平支架I 6， 水平支架II 7，水平支架III 8，角度刻度盘II 9，PSD光电敏感位置探测器10，底座11和竖直支架12为市售的普通元件。所述的常温下液体折射率光电机械检测仪的使用可以按照以下步骤进行操作组装和固定；
第二步在样品池中倒入得测的液体，开启电源I开关，半导体激光器2开始工作； 第三步根据测量者适宜的激光器2的偏转角度，手动转动半导体激光器2所在角度刻度盘的适宜角度，然后固定，半导体激光器2打出的激光与法线面所夹的为入射角，记下角度沒;
第四步激光射到与法线杆3所在的法线面相交的液体表面上，发生折射，根据样品池 4底部连接的PSD光电敏感位置探测器10，手动调节寻找仪器连接的信号处理器的最强信号;
第五步在PSD光电敏感位置探测器10移动时，角度刻度盘II 9也随着PSD光电敏感位置探测器10 —起转动，固定后角度刻度盘II 9的主刻度线始终平行与折射光线，找到最强的信号后锁定PSD片，同时，锁定角度刻度盘指针，法线面与半导体激光器2折射到被测液体中的激光所夹的角为折射角巧，读出角度；
sin Θ
第六步根据折射率公式n= 进行计算，通过计算机或高级科学计算器，确定得测
sin
的液体折射率；
第七步多次测量取折射率的平均值，减少误差，提高精度。本发明的有益效果采用高能半导体激光器作为工作光源，光束聚集，散失能量小，更好的采集光信号，入射光束到液体扩散小；PSD光电位置敏感器件定位准确，测量结果精确度高，操作简便，体积小，便于携带安装，适用于教学实验或常温下样本的检测。


图I:本发明的结构示意图中1-电源、2-半导体激光器、3-法线杆、4-样品池、5-角度刻度盘I、6-水平支架 I，7-水平支架Ii S-水平支架III、9_角度刻度盘IIUO-PSD光电敏感探测器、11_底座、
12-竖直支架。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，以方便技术人员理解。如图I所示检测仪由电源I，半导体激光器2，法线杆3，样品池4，角度刻度盘I 5， 水平支架I 6，水平支架II 7，水平支架III 8，角度刻度盘II 9，PSD光电敏感位置探测器10， 底座11和竖直支架12组成；底座11通过竖直支架12和三个水平支架连接，水平支架I 5， 水平支架II 6，水平支架III 7从高到低依次固定，水平支架I 5连接角度刻度盘I 4，水平支架III 8连接角度刻度盘II 9，法线杆3分别与两个角度刻度盘连接，法线杆3上端和角度刻度盘5 I的O度重合，法线杆3下端与角度刻度盘II 9的O度重合，法线杆3与两个角度刻度盘共面，半导体激光器2 —端固定在角度刻度盘I 5的O角度顶点处，半导体激光器2和角度刻度盘I ο 一同转动，水平支架II ‘和样品池4连接，样品池4的法线刻度线与法线杆 3重合，PSD光电敏感位置探测器10 —端与其下方的角度刻度盘191连接，形成一个连动小杆，其转动角度平行于折射光线，另一端与其样品池4底部连接，可在样品池4底部左右滑动；PSD光电敏感位置探测器10与半导体激光器2分别和电源I相接。本发明中，我们采取的激光器2为高功率半导体激光器，就是因为在入射液体面时尽量散失能量小，更好的采集光信号，体积小，便于携带安装；所述的角度刻度盘I 5和角度刻度盘Π 9上标有四分之一圆(Γ90度的刻度，游标盘分度值为“分”单位级，这样可以增加测量的精确度，角度刻度盘I和角度刻度盘II表面防腐蚀的金属处理，避免在检测过程中对角度刻度盘I和角度刻度盘II造成的腐蚀；所述的样品池4为长方体透明容器，内表面经过液体防腐蚀处理,容器底部采用超薄材料,样品池4外表面有刻度线、对侧有法线标刻线；所述的PSD光电位置探测器片与容器底部尺寸相同。所述的常温下液体折射率光电机械检测仪的使用可以按照以下步骤进行操作 第一步完成各个元件的组装和固定；
第二步在样品池中倒入得测的液体，开启电源I开关，半导体激光器2开始工作； 第三步根据测量者适宜的激光器2的偏转角度，手动转动半导体激光器2所在角度刻度盘的适宜角度，然后固定，半导体激光器2打出的激光与法线面所夹的为入射角，记下角度4 ;
第四步激光射到与法线杆3所在的法线面相交的液体表面上，发生折射，根据样品池 4底部连接的PSD光电敏感位置探测器10，手动调节寻找仪器连接的信号处理器的最强信号;
第五步在PSD光电敏感位置探测器10移动时，角度刻度盘II 9也随着PSD光电敏感位置探测器10 —起转动，固定后角度刻度盘II 9的主刻度线始终平行与折射光线，找到最强的信号后锁定PSD片，同时，锁定角度刻度盘指针，法线面与半导体激光器2折射到被测液体中的激光所夹的角为折射角，读出角度；
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第六步根据折射率公式η=—-进行计算，通过计算机或高级科学计算器，确定得测
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的液体折射率；
第七步多次测量取折射率的平均值，减少误差，提高精度。本发明采用高能半导体激光器作为工作光源，光束聚集，散失能量小，更好的采集光信号，入射光束到液体扩散小；PSD光电位置敏感器件定位准确，测量结果精确度高，操作简便，体积小，便于携带安装，本装置使用完毕后清洗样品池，妥善放置，以方便下一次使用。本发明是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对发明进行各种变换及等同代替，因此，本发明不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求
1.一种常温下液体折射率光电机械检测仪，其特征在于检测仪由电源，半导体激光器，法线杆，样品池，角度刻度盘I， 竖直支架，水平支架I，水平支架II，水平支架III，角度刻度盘II，PSD光电敏感位置探测器，底座组成；底座通过竖直支架和三个水平支架连接，水平支架I，水平支架II，水平支架In从高到低依次固定，水平支架I连接角度刻度盘I，水平支架III连接角度刻度盘II，法线杆分别与两个角度刻度盘连接，法线杆上端和角度刻度盘I的O度重合，法线杆下端与角度刻度盘II 的O度重合，法线杆与两个角度刻度盘共面，半导体激光器一端固定在角度刻度盘I的O角度顶点处，半导体激光器和角度刻度盘I 一同转动，水平支架II和样品池连接，样品池的法线刻度线与法线杆重合，PSD光电敏感位置探测器一端与其下方的角度刻度盘II连接，形成一个连动小杆，其转动角度平行于折射光线，另一端与其样品池底部连接，可在样品池底部左右滑动；PSD光电敏感位置探测器与半导体激光器分别和电源相接。
2.根据权利要求I中所述的常温下液体折射率光电机械检测仪，其特征在于所述的角度刻度盘I和角度刻度盘II上标有四分之一圆O 90度的刻度，游标盘分度值为“分”单位级，表面防腐蚀的金属处理。
3.根据权利要求I中所述的常温下液体折射率光电机械检测仪，其特征在于所述的样品池为长方体透明容器，内表面经过液体防腐蚀处理，容器底部采用超薄材料，样品池外表面有刻度线、对侧有法线标刻线。
4.根据权利要求I中所述的常温下液体折射率光电机械检测仪，其特征在于所述的 PSD光电位置探测器片与容器底部尺寸相同。
5.一种常温下液体折射率光电机械检测仪的使用方法，其特征在于所述的常温下液体折射率光电机械检测仪可以按照以下步骤进行操作第一步完成各个元件的组装和固定；第二步在样品池中倒入得测的液体，开启电源开关，半导体激光器开始工作；第三步根据测量者适宜的激光器的偏转角度，手动转动半导体激光器所在角度刻度盘的适宜角度，然后固定，半导体激光器打出的激光与法线面所夹的为入射角，记下角度4第四步激光射到与法线杆所在的法线面相交的液体表面上，发生折射，根据样品池底部连接的PSD光电敏感位置探测器，手动调节寻找仪器连接的信号处理器的最强信号；第五步在PSD移动时，角度刻度盘II也随着PSD —起转动，固定后角度刻度盘II的主刻度线始终平行与折射率光线，找到最强的信号后锁定PSD片，同时，锁定角度刻度盘指针， 法线面与半导体激光器折射到被测液体中的激光所夹的角为折射角A读出角度；sin Θ第六步根据折射率公式η= ■进行计算，通过计算机或高级科学计算器，确定得测srn U1的液体折射率；第七步多次测量取折射率的平均值，减少误差，提高精度。
全文摘要
本发明涉及一种常温下液体折射率光电机械检测仪及其使用方法，属于光学检测领域；检测仪水平支架连接角度刻度盘，水平支架连接角度刻度盘，法线杆分别与两个角度刻度盘连接，半导体激光器一端固定在角度刻度盘的0角度顶点处，水平支架和样品池连接，样品池的法线刻度线与法线杆重合，PSD光电敏感位置探测器一端与其下方的角度刻度盘连接，形成一个连动小杆，其转动角度平行于折射光线，另一端与其样品池底部连接，PSD光电敏感位置探测器与半导体激光器共用一个电源相接。本发明测量结果精确度高，操作简便，体积小，便于携带安装，适用于教学实验或常温下样本的检测。
文档编号G01N21/41GK102590140SQ201210040750
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者宫爱玲, 李鑫 申请人:昆明理工大学