一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置制造方法及图纸

一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，包括光源，光源输出的平行光束经可变光束扩束器/缩束器调整光束直径后垂直入射到光栅上发生衍射，生成不同级次的衍射光，各级衍射光通过样品池折射后在样品池另一侧不同位置处形成光点，样品池为透明玻璃制成，利用图像采集系统和图像处理系统计算注入待测液体前、后的各光点之间的距离，从而计算出待测液体的折射率，本实用新型专利技术结构简单、操作方便、测量精度高、不受液体折射率大小限制，且易于生产和推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及折射率测定
，具体涉及一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置。
技术介绍
折射率是液体的重要光学参数之一，它能反映液体的浓度、纯度以及色散等性质，在食品、化工、医药等领域的液体性质测试、化学结构分析及物质鉴定等方面具有重要的应用。近年来随着环境污染控制、生物化工的兴起与发展，液体折射率的研究与应用领域也在不断的扩展，如环境保护中用来检测水污染；实验室用来快捷的测量化学溶液的浓度；生物领域用来检测菌类的生长状况等。现有的折射率测定仪器，大多是针对透明固体折射率的测定，针对透明液体折射率测定的仪器较少，且仪器结构复杂、操作难度大、价格昂贵，不便于在学校教学、实验及工程测量中广泛推广。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，结构简单、操作方便，并且具有测量精度高，不受液体折射率大小限制的优点。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，包括光源1，光源1输出的平行光束经可变光束扩束器/缩束器2调整光束直径后垂直入射到光栅3上发生衍射，生成不同级次的衍射光，各级衍射光通过样品池4发生折射，样品池4的另一侧设有图像采集系统5，图像采集系统5的输出和图像处理系统6的输入连接，图像处理系统6的输出和计算机连接。所述的光栅3为透射式位相光栅，其没有刻痕的一面靠近样品池4一侧固定放置。所述的光源1输出的光为可见平行光。所述的样品池4由透明玻璃制成，长度为40～60cm，宽度为4～10cm，高度为10～20cm。所述的图像采集系统5和图像处理系统6采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测光点位置，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。本技术的有益效果为：通过样品池4注入待测液体前后的各折射光点之间的距离，计算出待测液体的折射率，测量精度高、不受液体折射率大小限制，结构简单、操作方便，易于生产和推广应用。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是样品池4未注待测液体时衍射光的光路图。图3是样品池4注入待测液体时衍射光的光路图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细说明。如图1所示，一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，包括光源1，光源1输出的平行光束经可变光束扩束器/缩束器2调整光束直径后垂直入射到光栅3上发生衍射，生成不同级次的衍射光，各级衍射光通过样品池4发生折射，并在样品池4的另一侧形成多个光点，样品池4的另一侧面设有图像采集系统5和图像处理系统6，用于测量各光点之间的距离，从而计算待测液体的折射率。所述的光栅3为透射式位相光栅，其没有刻痕的一面靠近样品池4一侧固定放置。所述的光源1输出的光为可见平行光。所述的样品池4由透明玻璃制成，长度为40～60cm，宽度为4～10cm，高度为10～20cm。所述的图像采集系统5和图像处理系统6采用嵌入式结构，电荷耦合元件(CCD)探测光点位置，其输出经图像采集卡模数转换后，输入计算机进行分析和计算。本技术的工作原理为：测量时，打开光源1，平行光束经可变光束扩束器/缩束器2调整光束直径后准直照射到光栅3上，当样品池4中未注入待测液体时(样品池4中只有空气)，如图2所示，零级衍射光束打在样品池4另一侧的A点，一级衍射光束打在样品池4另一侧的C点，利用图像采集系统5和图像处理系统6将A和C点的位置进行标记。然后往样品池4中注入待测液体，如图3所示，零级衍射光束扔打在样品池4另一侧的A点，但一级衍射光束从空气进入待测液体时被折射(忽略样品池3的薄壁引起的光束侧移)，然后打在样品池4另一侧的B点，利用图像采集系统5和图像处理系统6也将B点的位置进行标记。根据折射定律，有其中，n为待测液体的折射率，i为入射角，r为折射角。从图2、图3可以看出，其中，AB和AC可以利用图像采集系统5和图像处理系统6测出，OB和OC可以在测出样品池4的长度L后，利用勾股定理计算出来。即待测液体折射率n的计算公式可表示为 n = sin i sin r = A C O C · O B A B = A C A B · [ ( A B ) 2 + L 2 ] - 1 2 [ ( A C ) 2 + L 2 ] - 1 2 . ]]>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，包括光源(1)，其特征在于：光源(1)输出的平行光束经可变光束扩束器/缩束器(2)调整光束直径后垂直入射到光栅(3)上发生衍射，生成不同级次的衍射光，各级衍射光通过样品池(4)发生折射，样品池(4)的另一侧设有图像采集系统(5)，图像采集系统(5)的输出和图像处理系统(6)的输入连接，图像处理系统(6)的输出和计算机连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，包括光源(1)，其特征在于：光源(1)输出的平行光束经可变光束扩束器/缩束器(2)调整光束直径后垂直入射到光栅(3)上发生衍射，生成不同级次的衍射光，各级衍射光通过样品池(4)发生折射，样品池(4)的另一侧设有图像采集系统(5)，图像采集系统(5)的输出和图像处理系统(6)的输入连接，图像处理系统(6)的输出和计算机连接。2.根据权利要求1所述的一种基于光栅衍射的液体折射率测量装置，其特征在于：所述的光栅(3)为透射式位相光栅，其没有刻痕的一面靠近样品池(4)一侧固...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛督强，高健，郑张龙，曹应根，徐婷婷，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：新型
国别省市：陕西;61