一种液体折射率测量系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种液体折射率测量系统，包括：光源；棱镜，包括入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面和出射面，所述光源发出的光束经所述入射面入射到所述棱镜内以形成入射光束，所述入射光束在所述棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分全反射以形成第一反射光束，所述第一反射光束在所述棱镜内传播且在所述第二表面上反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束经所述出射面出射；光通量测量计，用于测量所述第二反射光束的光通量；折射率计算装置，用于根据光通量与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。由此降低了液体折射率测量系统的成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量
，具体涉及一种液体折射率测量系统。
技术介绍
折射率是液体的重要光学参数之一，借助折射率能了解液体的光学性能、纯度、浓度以及色散等性质，其他的一些参数(如热光系数)也与折射率密切相关。因此，液体折射率的测量在化工、医药、食品、石油等等领域中都有重要的意义。全反射临界角成像法是一种常用的液体折射率的测量方法，是根据全反射原理，通过测量处于临界角光线的出射角，计算出待测液体的折射率。如图1所示，一种典型的全反射临界角测量系统包括光源U1、棱镜U3、图像传感器U2，工作时，从光源U1发出的光束穿过透镜U3到达被测液体X和棱镜U3的界面，在该界面分离成折射光和反射光，其中，反射光被图像传感器U2接收，生成如图2所示的明暗图像。在该明暗图像中，明的部分对应在被测溶液X和棱镜U3的界面发生全反射的光线，暗的部分对应未发生全反射的光线，明暗分界线则对应发生全反射的临界角。由于被测溶液的折射率的变化会导致发生全反射的临界角的变化，因此通过测量该明暗分界线的位置，就可以求出全反射临界角，从而求出被测液体的折射率。但是，明暗分界线的位置检测需要使用CCD或CMOS图像测量装置，成本较高。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于现有的液体折射率测量系统需要使用CCD或CMOS图像测量装置检测明暗分界线的位置，从而使得测量系统成本高。为此，本技术实施例提供了一种液体折射率测量系统，包括：光源；棱镜，包括入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面和出射面，所述光源发出的光束经所述入射面入射到所述棱镜内以形成入射光束，所述入射光束在所述棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分全反射以形成第一反射光束，所述第一反射光束在所述棱镜内传播且在所述第二表面上反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束经所述出射面出射；光通量测量计，用于测量所述第二反射光束的光通量；折射率计算装置，用于根据光通量与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。优选地，所述光源是聚光源。优选地，所述光源和所述光通量测量计在所述棱镜的同一侧。优选地，所述第一表面与所述第二表面垂直。优选地，所述液体折射率测量系统还包括：第一聚光透镜，位于所述光源与所述棱镜之间，用于汇聚从所述光源发出的光束以入射到所述棱镜中，并且所述第一聚光透镜的主轴穿过所述第一表面的中心，所述第一聚光透镜的中心到所述第一表面的中心的距离和所述第一表面的中心到所述第二表面的中心的距离之和等于所述第一聚光透镜的焦距；第二聚光透镜，位于所述光通量测量计与所述棱镜之间，用于汇聚从所述棱镜出射的光束，并且所述第二聚光透镜的主轴穿过所述第二表面的中心；所述第一聚光透镜和所述第二聚光透镜被设置为使得从所述光源的同一发光点发出的发散光经所述第二聚光透镜出射后成为平行光。优选地，所述第一聚光透镜和/或所述第二聚光透镜与所述棱镜一体成型。优选地，所述光源发出的光束的发散角为20-35度；所述入射光束的发散角是13-20度；所述入射光在所述第一表面上的入射角是41-68度；所述棱镜的折射率是1.56-1.70。优选地，所述液体折射率测量系统还包括：光阑，位于所述第二聚光透镜与所述光通量测量计之间，用于滤除杂光。本技术实施例的液体折射率测量系统，通过利用在棱镜和待测液体的接触面上反射的光束的光通量和该待测液体的折射率的对应关系，来计算该待测液体的折射率，使得只需要成本低廉的光通量测量计就可以测量液体的折射率，从而降低了液体折射率测量系统的成本。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的一种液体折射率测量装置的结构示意图；图2为本技术实施例1的液体折射率测量系统的结构示意图；图3为本技术实施例2的液体折射率测量系统的结构示意图；图4为本技术实施例3的液体折射率测量系统的结构示意图；图5为本技术实施例3的液体折射率测量系统的光路示意图；图6为本技术实施例的液体折射率测量系统的俯视图；图7为本技术实施例的液体折射率测量系统的剖视图；图8为本技术实施例的液体折射率测量系统的应用场景示意图。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1如图2所示，本技术实施例1提供了一种液体折射率测量系统，包括：光源U1，优选为聚光源(SpotLight)，如聚光型LED光源，用于限制入射光束的入射角度；棱镜U3，包括入射面、与待测量液体X接触的第一表面S2、第二表面S3和出射面，该光源发出的光束经该入射面入射到该棱镜内以形成入射光束，该入射光束在该棱镜内传播且在该第一表面上至少部分全反射以形成第一反射光束，该第一反射光束在该棱镜内传播且在第二表面上反射以形成第二反射光束，第二反射光束经出射面出射；其中，该第二表面优选镀有反射膜，该反射膜优选为高反介质膜或者铝膜，以增强反射效果；光通量测量计U2，用于测量经该出射面出射的该第二反射光束的光通量；折射率计算装置(未图示)，用于根据光通量与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。本技术实施例的液体折射率测量系统，通过利用在棱镜和待测液体的接触面上反射的光束的光通量和该待测液体的折射率的对应关系，来计算该待测液体的折射率，使得只需要成本低廉的光通量测量计就可以测量液体的折射率，从而降低了液体折射率测量系统的成本。优选地，光源U1和光通量测量计U2在棱镜U3的同一侧，由此有助于减小装置体积。优选地，第一表面S2与第二表面S3垂直。优选地，该光通量测量计U2基于硅光电池。实施例2如图3所示，在实施例1的基础上，本实施例进一步包括：第一聚光透镜S1，位于光源U1与棱镜U3之间，用于汇聚从光源U1发出的光束以入射到棱镜U3中，并且该第一聚光透镜的主轴穿过该第一表面S2的中心o，该第一聚光透镜的中心m到该第一表面的中心0的距离和该第一表面的中心0到该第二表面的中心n’的距离之和等于该第一聚光透镜的焦距fs1(即图3中m到n的距离)，由此将光源U1的完整像投射到该第二表面上；第二聚光透镜S4，位于光通量测量计U2与棱镜U3之间，用于汇聚从棱镜出射的光束，并且该第二聚光透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体折射率测量系统，其特征在于，包括：光源；棱镜，包括入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面和出射面，所述光源发出的光束经所述入射面入射到所述棱镜内以形成入射光束，所述入射光束在所述棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分全反射以形成第一反射光束，所述第一反射光束在所述棱镜内传播且在所述第二表面上反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束经所述出射面出射；光通量测量计，用于测量所述第二反射光束的光通量；折射率计算装置，用于根据光通量与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种液体折射率测量系统，其特征在于，包括：光源；棱镜，包括入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面和出射面，所述光源发出的光束经所述入射面入射到所述棱镜内以形成入射光束，所述入射光束在所述棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分全反射以形成第一反射光束，所述第一反射光束在所述棱镜内传播且在所述第二表面上反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束经所述出射面出射；光通量测量计，用于测量所述第二反射光束的光通量；折射率计算装置，用于根据光通量与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述光源是聚光源。3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述光源和所述光通量测量计在所述棱镜的同一侧。4.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面垂直。5.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，还包括：第一聚光透镜，位于所述光源与所述棱镜之间，用于汇聚从所述光源发出的光束以入射到所述棱镜中，并且所述第一聚光透镜的主轴穿过所述第一表面的中心，所述第一聚光透镜的中心到所述第一表面的中心的距离和所述第一表面的中心到所述第二表面的中心的距离之和等于所述第一聚光透镜的焦距；第二聚光透镜，位于所述光通量测量计与所述棱镜之间，用于汇聚从所述棱镜出射的光束，并且所述第二聚光透镜的主轴穿过所述第二表面的中心；所述第一聚光透镜和所述第二聚光透镜被设置为使得从所述光源的同一发光点发出的发散光经所述第二聚光透镜出射后成为平行光。6.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，还包括：第一聚光透镜，位于所述光源与所述棱镜之间，用于汇聚从所述光源发出的光束以入射到所述棱镜中，并且所述第一聚光透镜的主轴穿过所述第一表面的中心，所述第一聚光透镜的中心到所述第一表面的中心的距离和所述第一表面的中心到所述第二表面的中心的距离之和等于所述第一聚光透镜的焦距；第二聚光透镜，位于所述光通量测量计与所述棱镜之间，用于汇聚从所述棱镜出射的光束，并且所述第二聚光透镜的主轴穿过所述第二表面的中心；所述第一聚光透镜和所述第二聚光透镜被设置为使得从所述光源的同一发光点发出的发散光经所述第二聚光透镜出射后成为平行光。7.根据权利要求4所述的测量系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉峰，
申请(专利权)人：北京领航力嘉机电有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11