一种基于遮光效应的液体折射率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于遮光效应的液体折射率测量装置，包括光学平台、半导体激光器、孔径光阑、载物台、微位移装置和万用表，所述半导体激光器、孔径光阑、载物台和微位移装置均置于光学平台上方，所述孔径光阑设置于半导体激光器和载物台之间，所述样品池内设有待测液体，所述载物台上设有样品池，所述微位移装置上固定连接有光电传感器，所述光电传感器的输入端设有遮光孔，其感光面正对着样品池的后侧壁，所述万用表与光电传感器之间通过导线相连接。本实用新型专利技术测量液体折射率不仅测量精度高，物理现象清晰直观，而且该测量装置的改装成本低，只需要加少许配件，改进原有的通用设备就可以完成测量，提高了设备利用率。提高了设备利用率。提高了设备利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遮光效应的液体折射率测量装置


[0001]本技术涉及液体测量
，尤其涉及一种基于遮光效应的液体折射率测量装置。

技术介绍

[0002]折射率是材料物理性质的重要检测指标。折射率的测量方法有很多，有几何光学法也有波动光学法，不同测量方法对应的实验装置不同。近年来，利用遮光效应测量液体折射率受到诸多学者的研究。光束垂直射向具有朗伯反射体特征的物体表面时会形成反射散射光。当散射光透过光密介质入射到光疏介质时,大于或等于临界角的光在光密
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光疏介质的界面上发生全反射。由于全反射效应，这部分光不会从透明样品的上界面透出，而是投射在散射面上形成以入射光点为圆心的圆形暗斑图像，此现象即为透明光学材料表面的遮光效应。
[0003]采用遮光效应原理测量折射率的关键在于遮光图样暗斑直径的测量。苗润才等人分析了遮光半径与液体折射率之间的关系，并用 CCD采集遮光图像数据，输入计算机进行数据处理得出遮光图像的半径和折射率。现有专利CN202693473 U和CN102749303 A均介绍了利用遮光效应测量液体折射率的方法和装置，相应的遮光图样暗斑直径它们是通过摄像头由计算机获取并测量的。可以看出，利用以上测量装置和方法测量液体折射率时，都是利用CCD或CMOS作为光学暗斑图像的采集组件实现了暗斑直径获取，从而计算得出液体折射率。
[0004]但是现有方法在测量液体折射率时不仅需要设计信号处理的外围电路，而且还需计算机，导致整套测量装置成本高，笨重庞大不易携带，且测量精度不一定高。
技术内容
[0005]本技术的目的是为了解决现有技术中在测量液体折射率时不仅需要设计信号处理的外围电路，而且还需计算机，导致整套测量装置成本高的问题，而提出的一种基于遮光效应的液体折射率测量装置。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于遮光效应的液体折射率测量装置，包括光学平台、半导体激光器、孔径光阑、载物台、微位移装置和万用表，所述半导体激光器、孔径光阑、载物台和微位移装置均置于光学平台上方，所述孔径光阑设置于半导体激光器和载物台之间，所述样品池内设有待测液体，所述载物台上设有样品池，所述微位移装置上固定连接有光电传感器，所述光电传感器的输入端设有遮光孔，其感光面正对着样品池的后侧壁，所述万用表与光电传感器之间通过导线相连接。
[0008]优选地，所述半导体激光器发出的激光束为功率是5mW、波长是 532nm的绿光束。
[0009]优选地，所述孔径光阑的孔径大小是0.8mm。
[0010]优选地，所述遮光孔的孔径大小为1
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1.5mm。
[0011]优选地，所述光电传感器为硅光电池。
[0012]有益效果：
[0013]1.本技术中，装置可以准确的测出液体和透明固体材料的折射率，精度高(相对不确定度在0.1％以内)，物理现象直观，过程清晰，且操作过程简单；
[0014]2.本技术中，装置的改装成本低，只需要加少许配件，改进原有的通用设备就可以完成测量，提高了设备利用率；使用硅光电池作为光电传感器来测量暗斑的直径，不需要设计制作信号处理的外围电路。
附图说明
[0015]图1为本技术提出的一种基于遮光效应的液体折射率测量装置的结构原理图；
[0016]图2为本技术提出的一种基于遮光效应的液体折射率测量装置测量时的光学原理图；
[0017]图3为本技术提出的一种基于遮光效应的液体折射率测量装置使用时的遮光图样。
[0018]图中：1为光学平台，2为半导体激光器，3为孔径光阑，4为样品池，5为载物台，6为遮光孔，7为光电传感器，8为微位移装置， 9为万用表，10为导线，11为待测液体。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0020]参照图1
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3，一种基于遮光效应的液体折射率测量装置，包括光学平台1、半导体激光器2、孔径光阑3、载物台5、微位移装置8和万用表9，的半导体激光器2发出的激光束为功率是5mW、波长是 532nm的绿光束，孔径光阑3的孔径大小是0.8mm；
[0021]本实施例中，半导体激光器2、孔径光阑3、载物台5和微位移装置8均置于光学平台1上方，孔径光阑3设置于半导体激光器2和载物台5之间，样品池4内设有待测液体11，载物台5上设有样品池4，微位移装置8上固定连接有光电传感器7，光电传感器7为硅光电池，光电传感器7的输入端设有遮光孔6，遮光孔6的孔径大小为1
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1.5mm，其感光面正对着样品池4的后侧壁，万用表9与光电传感器7之间通过导线10相连接。
[0022]本实施例中，为使观测物理过程清晰且不伤眼，激光器发出的激光可采用功率为5mW、波长为532nm的绿光束。激光器发出的激光束通过孔径光阑时会因为灰尘而发生衍射斑纹，为此，孔径光阑采用孔径为0.8mm的针孔滤波器能避免这一现象的发生。
[0023]本实施例中，在测量装置组装过程中，由于半导体激光器产生的光束径向光强分布成高斯分布，需要针孔滤波器的孔径圆心与光束横截面重合，从而保证所获得的圆形暗斑在关于光斑圆心对称的位置光强分布一致。
[0024]本实施例中，样品池4可以由浮法玻璃制作也可以由石英玻璃制作而成，样品池4外侧一面喷有白色自喷漆，作为光的散射层。测量时，漆面在光电传感器一侧，光面在激光器一侧。
[0025]本实施例中，将读数显微镜镜头取下，并在物镜位置安装硅光电池，用屏蔽导线将硅光电池输出端连接到高精度的数字万用表上，并且将屏蔽网与硅光电池负极连接后接地，同时在硅光电池底座上缠绕铜箔胶带进行电磁屏蔽，以免电磁干扰对实验结果产生影响。
[0026]本实施例中，利用读数显微镜作为微小位移平台带动硅光电池平稳移动，可以获得硅光电池在不同位置因光强而产生的开路电压。为了更进一步的减少杂散光的干涉，硅光电池前端还需安装一个金属板做成的孔径大小为1～1.5mm的遮光孔，测量时还可用一个开口大小合适的纸箱倒扣在实验仪器上，作为遮光罩使用。
[0027]本实施例中，测量时，将折射率n1未知的待测液体11置于折射率n0已知、壁厚h已知的样品池中，调整光路，使激光束水平穿过孔径为0.8mm的针孔滤波器，射入遮光孔后垂直照射到硅光电池的感光面上，即可观察到清晰的遮光图像。利用读数显微镜作为微小位移平台带动硅光电池在该遮光图样区域平稳移动，可以获得硅光电池在不同位置因光强而产生的开路电压。硅光电池输出电压信号强度与其接收到的光强信号强度正相关，分析暗斑直径上各点的光强变化，再利用origin软件进行数据处理，就可以得到光强分布曲线，进而得到暗斑的直径d，利用公式即可精确计算出待测样品折射率n1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于遮光效应的液体折射率测量装置，包括光学平台(1)、半导体激光器(2)、孔径光阑(3)、样品池(4)、载物台(5)、微位移装置(8)和万用表(9)，其特征在于：所述半导体激光器(2)、孔径光阑(3)、载物台(5)和微位移装置(8)均置于光学平台(1)上方，所述孔径光阑(3)设置于半导体激光器(2)和载物台(5)之间，所述样品池(4)内设有待测液体(11)，所述载物台(5)上设有样品池(4)，所述微位移装置(8)上固定连接有光电传感器(7)，所述光电传感器(7)的输入端设有遮光孔(6)，其感光面正对着样品池(4)的后侧壁，所述万用表(9)与光电传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏浩翔，李希扬，刘玉琼，李今，侯文睿，李迅鹏，田亚芳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：