本发明专利技术公开一种激光调频旋光仪，涉及旋光测量仪技术领域；所要解决的是体积小、成本低、测量准确度高的旋光仪技术问题；该旋光仪，包括机电部分和光路部分，其特征在于，光路部分依次包括能调频的激光源、起偏器、用来装待测物质的试管、检偏器和光电倍增管；激光源发出的激光通过起偏器变为线偏振光，线偏振光经过试管内的旋光物质后振动面旋转，这束光再穿过检偏器，进入光电倍增管；所述选频放大单元用于选择激光源频率的信号而滤除其它频率的信号。本发明专利技术的激光调频旋光仪与传统的旋光仪所完成的功能完全相同，且具有体积小、成本低、测量准确度高的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测技术，特别是涉及一种使用调频激光的旋光仪的技术。
技术介绍
旋光分析法(简称旋光法)是利用线偏振光，通过含有化学活性物质的溶液或液 体时引起旋光现象，使通过的偏振光平面向左或向右旋转。因此，在一定的条件下， 检测线偏振光旋转的方向和度数，可以分析某些化合物的旋光性，或检测化合物的 杂质、纯度和含量。用于测量旋光度的仪器，被成为旋光仪。旋光法多用于糖类的 含量测定，近年来，制药、食品加工、化工和生化分析等领域也都涉及到这一方法。物质的旋光度的大小与下列因素有关 一是与物质的温度有关。有的物质随温度 的升高而增加，如石英等。有的物质随温度的而减小，如蔗糖等。二是与线偏振光 的波长有关，波长不同，旋光度也不同。旋光质的旋光度a (线偏振光经物质后传播路径转过的角度)与旋光物质溶液体 积百分比浓度c即偏振光所通过的溶液厚度1成正比，a=kcl (1) 其中c为g/100ml， 1为mm。 图1为以往旋光仪的结构与原理图。由钠灯1，聚光镜2和场镜3构成光源部分，发出波长589.44nm的近似平行光。 起偏器4仅让光源中的某一特定线偏振光透过。这束线偏振光通过调制器(法拉第 线圈)5，再透过准直镜6到达试管7的内部。检偏器8与起偏器一样，仅通过某 一特定线偏振光。从检偏器8出来的线偏振光透过物镜9、滤色片10和光栏11到达光电倍增管12。光电倍增管12将光信号变电信号，这个电信号被前置放大14放 大，经过选频滤波15后再由功率放大16进行功率放大，然后推动伺服电机19来带 动机械传动20,调整检偏器8使之与起偏器4正交。当检偏器8与起偏器4正交时， 机械传动20将转过的角度送给模数转换21，并将模拟量换成数字信号通过数字显示 22显示出来。测速反馈18测得伺服电机19的转动速度，通过非线性控制17调控 伺服电机的转速。自动高压13是按照入射到光电倍增管的光强自动改变光电倍增管 的电压，以适应测量透过深色样品的需要。下面说明以往旋光仪的测量调制原理。图2中，横轴是起偏器4的透射轴与检偏器8的透射轴的相对角度，纵轴是到达 光电倍增管12的光的强度。当被测试物质具有旋光性时，由马吕斯定理可得光强I 与旋转角^之间的关系，关系式如下:I = I0xcos2e (2)式中的I。表示透射过被测试物质的光的强度。图3中采用法拉第磁光调制器，使光在媒体中传播时，在其传播方向上叠加上磁 场，则出现光的偏振方向将随着法拉第线圈转动而旋转的现象。光法拉第效应可以用下式表示a=V*H*L (3)式中，a为光振动面的旋转角度，V为媒体(例如棒状的铅玻璃及铅玻璃周围形 成的螺旋线圈)的费尔常数，H为磁场强度，L为传播距离，这里，V因媒体、光 的波长及温度而异。当光在其中传播时，由于线圈内的磁场，使得光的震动的平面产生旋转。通过控 制流过调制线圈的电流，能够自由改变光振动面的旋转角度。在图3中，A表示到 达光电倍增管的光强，B、 C、 D分别表示由法拉第调制线圈引起的附加转动的交变 光强.那么I就可以表示为下式.-<formula>complex formula see original document page 5</formula>(4)式中，t表示时间，^是旋转角，-表示透过法拉第调制器线圈的振动面的振幅， W是其角频率。当起偏器4与检偏器8正交的时候^为0，贝UI可以表示为<formula>complex formula see original document page 5</formula> (5 )不正交时^可用下式表示<formula>complex formula see original document page 5</formula> (6) 2若将式(5)代入(4)，则可以导出下式来<formula>complex formula see original document page 5</formula> (7 )若设被测物质产生的旋光角及调制振幅较小，即I叫S1及|" 1，则(7)可以近似表示为<formula>complex formula see original document page 5</formula> (8)由上式可以看出，在光电倍增管的输入端含有直流分量、w角频率和2Xw角频率的分量。设定选频放大器的频率为"^。则取出的分量为<formula>complex formula see original document page 5</formula> (9)这个分量(如上面介绍)就是驱动后续电路的信号。当检偏器与起偏器正交的时 候。S的分量消失，电机停止转动，数字显示器显示出起偏器转过的角度。以往旋光仪的电源主要由整流滤波电路和直流稳流电路构成。图4为其结构图。整流滤波电路，主要由Dbl-4禾卩Cbl构成。Dbl-4是桥式全波整流电路，Cbl是 滤波电容。直流稳流电路的稳流过程-当交流转换开关K3在交流挡时，因为钠光灯没有接入支流稳流电路，通过Rb2的电流近似为零。Wb的中心到A点的电压为0v，使Tbl的Ube为0v而使Tbl截 止使B点电位为29V。因为K3在交流挡，使Tbl、 Tb2、 Tb3构成的复合调整管的 发射极没有支流通路，Tbl、 Tb2、 Tb3截止。当K3从交流挡转换到支流挡时，复 合调整管的发射极通过BX2、 Na和Bb2到电源负极构成通路。在刚转换到直流挡的 瞬间，因为B点电位约为29V ,使复合调整管的发射极电流较大，这一电流在取样电 阻Rb2两端产生右正左负的电压也较大，这一电压通过Wb的中心头使取样放大管 Tbl的Ube升高较多，Ube升高控制Tbl的集电极电位下降，即B点电位下降较多。B 点电位下降使复合调整管的基极电位下降,基极电位下降控制复合调整管的集电极 电流下降,直到稳定为恒定电流10 ，复合调整管的集电极电流就是通过钠光灯的直 流工作电流，即使通过钠光灯的直流工作电流下降到恒定电流10 ,当某种原因使通 过钠光灯的直流工作电流减小时，钠光灯电流在Rb2两端产生的电压也减小，稳流过 程与上述相反。也就是说在K3刚转换到直流挡的瞬间，通过钠光灯的直流工作电流 较大，由于稳流电路的作用，使通过钠光灯的直流工作电流立即下降到恒流值上。若 有某种原因使通过钠光灯的直流工作电流减小，由于稳流电路的作用，使通过钠光灯 的直流工作电流立即回到恒流值上。恒流值的大小通过Wb进行调整。钠光灯Na的 电流，以免钠光灯过流或过压损坏。CL、 RL是防止在接通或断开钠光灯的电源瞬间， 在BL两端产生过高的反电势，以免损坏交直流转换开关K3和钠光灯。BX2是过流 保险管，防止大电流损坏钠光灯。Dbl 4将电源变压器次级送来的24V/50Hz交流电 进行全波整流，通过Cbl滤波，在Cbl两端得到约29V的直流电压。电路构成及元件作用主要由Tb 、 Tbl 、 Tb2 、 Tb3 、 Rbl 、 Rb2 、 Wb 、 Cb2 等元件构成。Tb 、 Tb2 、 Tb3构成复合调整管电路。Tbl与Wb取样电阻R本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光调频旋光仪，包括机电部分和光路部分，机电部分包括依次连接的光电倍增管、前置放大单元、选频放大单元、功率放大单元、伺服电机、机械传动单元、模数转换单元、数字显示单元；所述光电倍增管用于将光信号转换为电信号，所述前置放大单元用于放大从光电倍增管发来的电信号，所述功率放大单元用于放大选频放大后的信号，以便驱动所述伺服电机，使伺服电机带动所述机械传动单元调整检偏器的角度；伺服电机经测速反馈单元和非线性控制单元连接并反馈控制功率放大单元，以控制电机的转动速度；选频放大单元经自动高压单元连接并调整光电倍增管的放大倍数；其特征在于，光路部分依次包括能调频的激光源、起偏器、用来装待测物质的试管、检偏器和光电倍增器；激光源发出的激光通过起偏器变为线偏振光，线偏振光经过试管内的旋光质后旋转，这束光再穿过检偏器，进入光电倍增管；所述选频放大单元用于选择激光源频率的信号而滤除其它频率的信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏志，金涛，姜博实，李倩倩，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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