专利名称：多通道液体折射率测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量液体折射率的装置。
背景技术：
人们通过对液体折射率的测量，可了解被测液体的浓度、成分、比重等，而被广泛应用于食品、医药、生物、石化等领域。现有的测液体折射率的方法有目视法和用数字式液体折射率仪两种。目视法因受视觉差主观因素影响，误差较大；数字式液体折射率仪是用电荷耦合器(CCD)或PSD位置传感器进行测量。电荷耦合器(CCD)检测光强分布曲线上的光强突变点，来确定被检测液体的折射率。使用电荷耦合器(CCD)折射率仪测量精度高、范围大、读数直观，且能实现实时在线检测，但由于电荷耦合器(CCD)价格昂贵及象素尺寸较大，故这种数字式液体折射率仪成本高，体积大。使用PSD位置传感器测量光斑的重心位置，利用光斑的重心位置与折射率的对应关系来确定液体的折射率。这种数字式液体折射率仪虽几何尺寸�。冉系停砍潭�。由于电荷耦合器(CCD)和PSD位置传感器都只能传递一维方向上的光强信号，所以不能使用在多通道的测量仪上。此外，高折射率液体的物理性质不稳定，这两种单通道液体折射率测量仪对高折射率定标非常困难。
发明内容
鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种高精度、宽量程、价廉、体积小、便于携带的多通道液体折射率测量仪。
本实用新型技术解决方案的关键是利用面阵CMOS图像传感器测量棱镜上光斑图像的边缘位置，由于光斑图像的边缘位置与折射率有着明确的对应关系，所以可用来确定液体的折射率。
多通道液体折射率测量仪包括若干个光源、由若干个折射率不同的棱镜和遮光隔板依次交替粘合在一起构成的多棱镜、装被测液体的样品槽、多狭缝板、多透镜、滤色片、面阵CMOS图像传感器及信息处理装置和显示器，上述的构成多棱镜的折射率不同的棱镜数量与光源的数量相同，多狭缝板上分布有与棱镜一一对应的缝，多透镜由与多狭缝板上的缝一一对应的透镜并置构成，样品槽安装在多棱镜上，槽底与多棱镜相通，各光源发出的光束分别经折射率不同的棱镜斜入射到棱镜与被测液体界面，形成的临界角全反射光分别穿过多狭缝板上的缝入射到多透镜的各透镜，各光束分别经透镜汇聚后进入滤色片，通过滤色片滤色后分别进入面阵CMOS图像传感器，面阵CMOS图像传感器输出的光斑图像的边缘位置数字信号输入用于将光斑图像的边缘位置信号转换成折射率值的信息处理装置，信息处理装置的输出端与显示器相连，由显示器显示液体折射率值。
多通道液体折射率测量仪的光源、棱镜、分布在多狭缝板上的缝和透镜的数量是一致的，每一通道具有一个光源、一个棱镜、一个缝和一个透镜。通过不同折射率的棱镜可以测量不同的液体折射率区间，满足了宽量程的要求。使用水在最低折射率棱镜上的全反射光对所有测量通道定标，满足了对高折射率定标的要求。每一通道对应一定的量程，用户可以根据量程需要选择通道数量。
上述的面阵CMOS图像传感器是一个二维器件，能传递二维方向上的光斑图像的边缘位置数字信号，可以选择整幅图像的数据，也可以只选择图像的部分行数据由信息处理装置进行转换成折射率值的处理，得到被测液体的折射率。
上述的信息处理装置可采用市售的MSP430微处理器。
由于本实用新型提供的多通道液体折射率测量仪采用折射率不同的多棱镜，因此可分别用来测量折射率不同的液体折射率，满足了宽量程的要求。且面阵CMOS图像传感器是一种价格低、体积小、象素小(5.6um)的面阵光电传感器件，使得多通道液体测量仪具有高精度、宽量程、价廉、体积小、便于携带等优点。
图1是本实用新型的一种具体结构示意图；图2是图1的双棱镜的剖面图；图3是信息处理装置与其它部件连接的电路图。
具体实施方式
以图1所示的双通道液体折射率测量仪为例。
双通道液体折射率测量仪包括双光源1、由两个折射率不同的棱镜3.1和位于该两个棱镜中间的遮光隔板3.2粘合在一起构成的双棱镜3(参见图2)、装被测液体的样品槽4、双缝板5、双透镜6、滤色片7、面阵CMOS图像传感器8及信息处理装置9和显示器10，双缝板5上的两个缝5.1与棱镜3.1对应，双透镜6由两个透镜并置构成，样品槽4安装在双棱镜3上，槽底与双棱镜相通，被测液体置于样品槽4内，双光源可以用两个发光二极管，其发出的两路光线分别经两块棱镜3.1斜入射到棱镜与被测液体界面，所形成的临界角全反射光分别穿过双缝板的缝入射到双透镜6，经透镜汇聚后进入滤色片7，通过滤色片7滤色后分别进入面阵CMOS图像传感器8，面阵CMOS图像传感器输出的光斑图像的边缘位置数字信号输入信息处理装置9，由其将反映被测液体折射率的光斑图像的边缘位置数字信号经过计算转换成相应的折射率值，并显示在显示器10上。
通常，为提高测量精度，在测量液体折射率时，要考虑环境温度的影响，可采用温度传感器，在图示结构中，还设有温度传感器11，可将温度传感器设置在安装棱镜3的架子上，将温度传感器输出的温度信号输入信息处理装置，由其对液体折射率值实行温度补偿计算。
图3的电路中，CMOS图像传感器的时钟信号由MSP430来提供，CMOS图像传感器输出的时序信号和数据信号分别与MSP430的I/O口相连接，即可由MSP430读入CMOS图像传感器输出的数据。本例中使用的显示器是液晶显示器，该显示器的COM端与MSP430的COM端相连，其他的引脚与MSP430的各个S脚相连。系统中使用的温度传感器是热敏电阻，使用一个参考电阻与之串连，通过将两电阻之间的电压值进行AD转换来得到温度值。
本实用新型可广泛用于食品、医药、生物、石化等领域，测量液体的糖度值、浓度值、比重、成分等。
权利要求1.多通道液体折射率测量仪，其特征是它包括若干个光源(1)、由若干个折射率不同的棱镜(3.1)和遮光隔板(3.2)依次交替粘合在一起构成的多棱镜(3)、装被测液体的样品槽(4)、多狭缝板(5)、多透镜(6)、滤色片(7)、面阵CMOS图像传感器(8)及信息处理装置(9)和显示器(10)，上述的构成多棱镜(3)的折射率不同的棱镜(3.1)数量与光源(1)的数量相同，多狭缝板(5)上分布有与棱镜(3.1)一一对应的缝(5.1)，多透镜(6)由与多狭缝板(5)上的缝(5.1)一一对应的透镜并置构成，样品槽(4)安装在多棱镜(3)上，槽底与多棱镜相通，各光源发出的光束分别经折射率不同的棱镜(3.1)斜入射到棱镜与被测液体界面，形成的临界角全反射光分别穿过多狭缝板(5)上的缝(5.1)入射到多透镜(6)的各透镜，各光束分别经透镜汇聚后进入滤色片(7)，通过滤色片(7)滤色后分别进入面阵CMOS图像传感器(8)，面阵CMOS图像传感器(8)输出的光斑图像的边缘位置数字信号输入用于将光斑图像的边缘位置信号转换成折射率值的信息处理装置(9)，信息处理装置的输出端与显示器(10)相连。
2.按权利要求1所述的多通道液体折射率测量仪，其特征是信息处理装置(9)是MSP430微处理器。
3.按权利要求1所述的多通道液体折射率测量仪，其特征是在安装多棱镜(3)的架子上装设温度传感器(11)，将温度传感器的输出信号输入信息处理装置(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种多通道测量液体折射率的测量装置。该装置把被测液体置于折射率不同的多棱镜上，多路光源光束分别从与光源数量一致的多棱镜斜入射到棱镜与被测液体的界面，得到临界角全反射光分别透过多狭缝板的缝入射到多透镜，由多透镜分别汇聚再经滤色片滤色后进入面阵CMOS图像传感器，由信息处理部件将面阵CMOS图像传感器输出的图像信号进行处理，得到折射率值在显示器显示。该液体折射率测量装置精度高、量程宽，价廉、体积小、便于携带，本装置可广泛用于食品、医药、生物、石化等领域，测量液体的浓度、成分、比重等。
文档编号G01N21/41GK2708303SQ200420037040
公开日2005年7月6日 申请日期2004年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者陆祖康, 徐进 申请人:浙江大学
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