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入射光束进入的入射面、第一反射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第二反射面和能够使光束聚焦射出形成出射光束的射出面；所述第一反射面、第二反射面能够反射光束；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面能够投射光束当待测液体中含有气泡时，可利用气泡间的液体参与测量。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 an incident beam, and an image sensor for receiving an image of the emitted beam; the optical resin prism comprises an incident surface, a first reflecting surface, a first surface contacting the liquid to be measured, and a second surface that enables the incident beam to enter. The first reflector and the second reflector can reflect the beam, and the first and second surfaces can project the beam when there are bubbles in the liquid to be measured. When bubbles are contained in the liquid to be measured, the liquid between bubbles can be used to participate in the measurement. Thus, the influence of bubbles on refractive index measurement is reduced. At the same time, it promotes the miniaturization of the device.

【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入射光束进入的入射面、第一反射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第二反射面和能够使光束聚焦射出形成出射光束的射出面；所述第一反射面、第二反射面能够反射光束；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面能够投射光束；所述光源发出的入射光束进入所述光学树脂棱镜的入射面；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一反射面上反射，形成第一反射光束，并在所述光学树脂棱镜内传播到达与待测量液体接触的第一表面，发生透射；透射的光束穿过待测液体，并发生折射，到达与待测量液体接触的第二表面再次发生折射，进入光学树脂棱镜，到达第二反射面，发生反射，形成第二反射光束；第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播，到达所述射出面；所述出射面对所述第二反射光束进行聚焦，形成出射光束。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形成平行光束，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二表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。所述第一反射面与所述第二反射面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。所述第一反射面和所述第二反射面采用光学镀膜。所述光学树脂棱镜的折射率是1.50-1.75之间；所述入射面为柱面镜/复曲面透镜；所述射出面为非球面镜/复曲面透镜。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：所述光学树脂棱镜包括能够使入射光束进入的入射面、第一反射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第二反射面和能够使光束聚焦射出形成出射光束的射出面；所述第一反射面、第二反射面能够反射光束；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面能够投射光束；所述光源发出的入射光束进入所述光学树脂棱镜的入射面；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一反射面上反射，形成第一反射光束，并在所述光学树脂棱镜内传播到达与待测量液体接触的第一表面，发生透射；透射的光束穿过待测液体，并发生折射，到达与待测量液体接触的第二表面再次发生折射，进入光学树脂棱镜，到达第二反射面，发生反射，形成第二反射光束；第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播，到达所述射出面；所述出射面对所述第二反射光束进行聚焦，形成出射光束；所述图像传感器采集所述出射光束的图像；所述折射率计算模块根据采集到的出射光束图像与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。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形成平行光束，进入所述光学树脂棱镜的入射面。所述第一表面与所述第二表面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称；所述第一反射面与所述第二反射面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称；所述第一反射面和所述第二反射面采用光学镀膜；所述入射面为柱面镜/复曲面透镜；所述射出面为非球面镜/复曲面透镜。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，通过实现透射式测量方式，在气泡密集情况下，利用气泡间的待测溶液参与测量，从而达到避免气泡对测量的影响。同时，实现装置的小型化。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7～10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。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S1、第一反射面S2、与待测量液体接触的第一表面S3、第二表面S4、第二反射面S5和射出面S6，所述光源发出的光束经所述准直透镜梳理后，形成平行光束，进入所述光学树脂棱镜的入射面S1，所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一反射面S2上反射，形成第一反射光束，并在所述光学树脂棱镜内传播到达与待测量液体接触的第一表面S3，发生透射。透射的光束穿过待测液体，并发生折射；到达与待测量液体接触的第二表面S4再次发生折射，进入光学树脂棱镜，到达第二反射面S5，发生反射，形成第二反射光束。第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播，到达所述射出面S6，所述出射面对所述第二反射光束进行聚焦，形成出射光束。图像传感器U4，优选为线阵图像传感器，用于采集经射出面S6射出的出射光束的图像；折射率计算装置(未图示)，用于根据出射光束图像与折射率的对应关系计算待测液体的折射率。本专利技术实施例的液体折射率测量装置，通过实现透射式测量方式，在气泡密集情况下，利用气泡间的待测溶液参与测量，从而达到避免气泡对测量的影响。同时，实现装置的小型化。优选地，所述光源为激光光源。优选地，所述第一表面S3与所述第二表面S4相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。优选地，所述第一反射面S2与所述第二反射面S5相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。优选地，所述第一反射面S2与所述第二反射面S5镀有反射膜，该反射膜优选为高反介质膜或者高反铝膜，以增强反射效果。实施例2如图3所示本文档来自技高网...

【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入射光束进入的入射面、第一反射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第二反射面和能够使光束聚焦射出形成出射光束的射出面；所述第一反射面、第二反射面能够反射光束；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面能够投射光束；所述光源发出的入射光束进入所述光学树脂棱镜的入射面；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一反射面上反射，形成第一反射光束，并在所述光学树脂棱镜内传播到达与待测量液体接触的第一表面，发生透射；透射的光束穿过待测液体，并发生折射，到达与待测量液体接触的第二表面再次发生折射，进入光学树脂棱镜，到达第二反射面，发生反射，形成第二反射光束；第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播，到达所述射出面；所述出射面对所述第二反射光束进行聚焦，形成出射光束。

【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入射光束进入的入射面、第一反射面、与待测量液体接触的第一表面、第二表面、第二反射面和能够使光束聚焦射出形成出射光束的射出面；所述第一反射面、第二反射面能够反射光束；所述与待测量液体接触的第一表面、第二表面能够投射光束；所述光源发出的入射光束进入所述光学树脂棱镜的入射面；所述入射光束在所述光学树脂棱镜内传播且在所述第一反射面上反射，形成第一反射光束，并在所述光学树脂棱镜内传播到达与待测量液体接触的第一表面，发生透射；透射的光束穿过待测液体，并发生折射，到达与待测量液体接触的第二表面再次发生折射，进入光学树脂棱镜，到达第二反射面，发生反射，形成第二反射光束；第二反射光束在所述光学树脂棱镜内传播，到达所述射出面；所述出射面对所述第二反射光束进行聚焦，形成出射光束。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形成平行光束，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二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，所述第一反射面与所述第二反射面相对于所述光学树脂棱镜的中心对称。6.根据权利要求1所述的液体折射率测量装置，其特征在于，所述第一反射面和所述第二反射面采用光学镀膜。7.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...

【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