一种液体折射率测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种液体折射率测量装置及测量方法，包括：用以生成光束的光源、用以折射光束的光学树脂棱镜和用以接收光束图像的图像传感器；所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束。由此，降低了待测液体中气泡对液体折射率测量的影响，同时，促进了装置小型化。

A device for measuring liquid refractive index and its measuring method

The invention relates to a liquid refractive index measuring device and a measuring method, including a light source for generating a beam, an optical resin prism for refracting a beam, and an image sensor for receiving an image of a beam; the optical resin prism comprises an incident surface capable of entering a beam, a first surface, a second surface, a third surface capable of contacting a liquid to be measured, and an image sensor capable of emitting a beam. The first surface, the second surface and the third surface in contact with the liquid to be measured can make at least part of the light in the beam form a total reflection, forming a first reflection beam, a second reflection beam and a third reflection beam, respectively. As a result, the influence of bubbles in the liquid to be measured on the measurement of liquid refractive index is reduced, and the miniaturization of the device is promoted.

【技术实现步骤摘要】
一种液体折射率测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种测量
，尤其涉及一种液体折射率测量装置及测量方法。
技术介绍
现有技术中，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(如温度)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，计算出待测量液体的折射率。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发出的光束穿过棱镜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1中右侧所示的明暗图像。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变化会导致发生全反射临界角的变化，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，在待测量液体中含有气泡的时候，这种单次全反射测量方法无法避免气泡对测量的干扰，实现精确地测量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种液体折射率测量装置及测量方法，用以解决现有技术中液体折射率测量不准确的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种液体折射率测量装置，包括：用以生成光束的光源、用以折射入射光束的光学树脂棱镜、用以接收出射光束图像的线阵图像传感器和用以计算待测量液体折射率的折射率计算模块；所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入形成入射光束的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出形成出射光束的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束；光源发出的光束进入光学树脂棱镜的入射面，形成入射光束；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分光线与待测量液体发生全反射以形成第一反射光束；所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第二表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第二反射光束；所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第三表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第三反射光束；所述第三反射光束经所述射出面射出。所述光源和光学树脂棱镜之间设置一准直透镜；所述光源发出的光束经所述准直透镜后，进入所述光学树脂棱镜的入射面。所述准直透镜由非球面镜和鲍威尔棱镜2个光学面组成。所述第一表面与所述第三表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。所述第二表面与所述入射面和所述射出面平行。所述入射面、第一表面、第二表面、第三表面、射出面和所述光学树脂棱镜为一体成型。所述光学树脂棱镜的折射率是1.50-1.75之间；所述入射面为复曲面透镜；所述射出面为柱面镜。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种液体折射率测量方法，采用如上所述的液体折射率测量装置，包括：光源发出的光束进入光学树脂棱镜的入射面，形成入射光束；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分光线与待测量液体发生全反射以形成第一反射光束；所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第二表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第二反射光束；所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第三表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第三反射光束；所述第三反射光束经所述射出面射出；图像传感器采集所述第三反射光束的图像；折射率计算模块根据采集到的第三反射光束的图像与折射率的对应关系计算待测量液体的折射率。所述光源和光学树脂棱镜之间设置一准直透镜；所述光源发出的光束经所述准直透镜后，进入所述光学树脂棱镜的入射面。所述第一表面与所述第三表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称；所述第二表面与所述入射面和所述射出面平行；所述入射面、第一表面、第二表面、第三表面、射出面和所述光学树脂棱镜为一体成型。采用上述方案的有益效果是：本专利技术实施例的液体折射率测量装置及方法，通过利用在光学树脂棱镜和待测量液体的多个接触面上全反射的光束图像和该待测量液体的折射率的对应关系，来计算该待测量液体的折射率，使得待测量液体中气泡对测量结果的干扰得到了消除/抑制，从而提高了测量装置的适应性。同时，降低了测量装置的体积。附图说明图1为现有技术中一种液体折射率测量设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的液体折射率测量装置的光学原理示意图；图3为本专利技术实施例2提供的液体折射率测量装置的光学原理示意图；图4为本专利技术实施例3提供的液体折射率测量装置的光学原理示意图；图5为本专利技术实施例3提供的液体折射率测量装置的光路示意图；图6为本专利技术实施例3提供的液体折射率测量装置的解决气泡干扰原理示意图；图7～9为本专利技术实施例3提供的光线追踪模拟示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术各个实施例中，能够实现多次全反射，将由于待测量液体中气泡的作用而产生的多余全反射光线再次通过棱镜与待测量液体的接触面，折射出本装置。从而达到筛选准确的全反射光线的作用，避免/降低气泡对测量的影响。同时，实现装置的小型化。实施例一如图2所示，本专利技术实施例1提供了一种液体折射率测量装置，包括：光源U1，优选为激光光源，用于限制入射光束的入射角度；光学树脂棱镜U3，包括入射面、与待测量液体C接触的第一表面S2、第二表面S3、第三表面S4和射出面S5。光源U1发出的光束经入射面入射到光学树脂棱镜U3内以形成入射光束，所述入射光束在所述光学树脂棱镜U3内传播且在所述第一表面S2上至少部分光线与待测量液体C发生全反射以形成第一反射光束，所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜U3内传播且在所述第二表面S3上再次与待测量液体C接触并发生全反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜U3内传播且在所述第三表面S4上再次与待测量液体C接触并发生全反射以形成第三反射光束，所述第三反射光束经所述射出面S5射出；图像传感器U4，优选为线阵图像传感器，用于采集经射出面S5射出的第三反射光束的图像；折射率计算模块(未图示)，用于根据第三反射光束图像与折射率的对应关系计算待测量液体C的折射率。本专利技术实施例的液体折射率测量装置，通过利用在光学树脂棱镜U3和待测量液体C的接触面上多次全反射的光束图像和该待测量液体C的折射率的对应关系，来计算该待测量液体C的折射率，使得待测量液体C中气泡对测量结果的干扰得到了消除/抑制。从而提高了测量装置的测量精度、测量的可靠性和适应性。同时，降低了测量装置的体积。优选地，所述光源为激光光源。优选地，所述第一表面S2与所述第三表面S4相对于所述光学树脂棱镜U3的中心对称。优选地，所述第二表面S3与所述入射面和所述射出面S5平行。实施例2如图3所示，本专利技术实施例2提供了一种液体折射率测量装置，在实施例1的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体折射率测量装置，其特征在于，包括：用以生成光束的光源、用以折射入射光束的光学树脂棱镜和用以接收出射光束图像的图像传感器；所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入形成入射光束的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出形成出射光束的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束；光源发出的光束进入光学树脂棱镜的入射面，形成入射光束；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分光线与待测量液体发生全反射以形成第一反射光束；所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第二表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第二反射光束；所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第三表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第三反射光束；所述第三反射光束经所述射出面射出。

【技术特征摘要】
1.一种液体折射率测量装置，其特征在于，包括：用以生成光束的光源、用以折射入射光束的光学树脂棱镜和用以接收出射光束图像的图像传感器；所述光学树脂棱镜包括能够使光束进入形成入射光束的入射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面和能够使光束射出形成出射光束的射出面；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第三表面能够使光束中至少部分光线形成全反射，分别形成第一反射光束、第二反射光束和第三反射光束；光源发出的光束进入光学树脂棱镜的入射面，形成入射光束；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一表面上至少部分光线与待测量液体发生全反射以形成第一反射光束；所述第一反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第二表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第二反射光束；所述第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第三表面上再次与待测量液体接触并发生全反射以形成第三反射光束；所述第三反射光束经所述射出面射出。2.根据权利要求1所述的液体折射率测量装置，其特征在于，所述光源和光学树脂棱镜之间设置一准直透镜；所述光源发出的光束经所述准直透镜后，进入所述光学树脂棱镜的入射面。3.根据权利要求2所述的液体折射率测量装置，其特征在于，所述准直透镜由非球面镜和鲍威尔棱镜2个光学面组成。4.根据权利要求1所述的液体折射率测量装置，其特征在于，所述第一表面与所述第三表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。5.根据权利要求1所述的液体折射率测量装置，其特征在于，所述第二表面与所述入射面和所述射出面平行。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉峰，杨世华，魏微，徐凯，胡朋飞，
申请(专利权)人：北京博芮思商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11