專利名稱：液體濃度快速測(cè)定儀的制作方法
液體濃度快速測(cè)定儀。
本發(fā)明涉及測(cè)試液體濃度的光學(xué)儀器，特別是測(cè)試液體濃度的一種快速測(cè)定儀。
液體濃度的測(cè)試有化學(xué)滴定法、分光光度法、旋光法和折射率法。采用折射率法測(cè)定液體濃度的現(xiàn)有儀器有阿貝折射儀、量糖計(jì)等。但是量糖計(jì)測(cè)量液體濃度時(shí)，除蔗糖溶液外，均必須借助讀出的蔗糖溶液含固量濃度百分?jǐn)?shù)，即糖度刻值，再由此刻值查核對(duì)照每刻度表示的折射率表，得出對(duì)應(yīng)的折射率;然后再由此折射率代入該種液體的折射率-百分濃度的回歸經(jīng)驗(yàn)方程n＝1.3330+FC，式中n為攝氏20度時(shí)該液體的折射率，F(xiàn)為該液體濃度每增加百分之一時(shí)折射率的增加值，C為該液體對(duì)應(yīng)的百分濃度。這需要經(jīng)過(guò)五位有效數(shù)字的計(jì)算，才能得到該液體的濃度百分?jǐn)?shù)。而在具體測(cè)量時(shí)，讀數(shù)值往往不可能正巧是整數(shù)刻值，則不得不繁瑣地采用插入計(jì)算法進(jìn)行又一次的五位有效數(shù)字的計(jì)算。〔見(jiàn)常州衛(wèi)東光學(xué)儀器廠《袖珍折光儀》(量糖計(jì))說(shuō)明書(shū)〕。所以，一個(gè)熟練的檢測(cè)員，進(jìn)行一次液體濃度的測(cè)量和計(jì)算，通常需數(shù)分鐘時(shí)間;而且，兩次五位有效數(shù)字的乘除加減運(yùn)算，必然造成不可避免的計(jì)算誤差，致使測(cè)量準(zhǔn)確度在繁復(fù)的計(jì)算中下降。顯然，若能有一種新的液體濃度折射率測(cè)試方法，只需經(jīng)過(guò)一次簡(jiǎn)捷的計(jì)算，就能得到液體濃度的百分?jǐn)?shù)，這必將大大提高測(cè)試速度，并能可靠地保證測(cè)試準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的目的是提供一種折射率法測(cè)試濃度的儀器，使之達(dá)到快速測(cè)定各種液體的含固量百分濃度，而又保證了測(cè)試準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用由折射棱鏡組件、物鏡組件、鏡管、分劃板組件、目鏡組件組成的折射率法液體含固量濃度測(cè)試儀，本發(fā)明的特征在于分劃板組件中分劃板刻值面上，還設(shè)計(jì)并刻制有攝氏20度溫度時(shí)，被檢液體折射率與純水折射率之差擴(kuò)大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標(biāo)尺。即新設(shè)計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺的刻值A(chǔ)＝1000(n-1.3330)。式中n為攝氏20度時(shí)被檢液體的折射率，1.3330為攝氏20度時(shí)純水的折射率。這就是說(shuō)該讀數(shù)標(biāo)尺刻值A(chǔ)以攝氏20度時(shí)被檢液體折射率與純水折射率之差的千分位上尾數(shù)為最小分度整數(shù)刻值。該讀數(shù)標(biāo)尺刻值A(chǔ)在觀測(cè)中的整數(shù)讀數(shù)最小單位是攝氏20度時(shí)被檢液體折射率與純水折射率之差的千分位尾數(shù)，進(jìn)而觀測(cè)估讀了萬(wàn)分位尾數(shù)。在讀得A后，只需乘以該被檢液體對(duì)應(yīng)的濃度系數(shù)K，即可得到被檢液體含固量的百分濃度C。即C＝KA，式中濃度系數(shù)K為攝氏20度時(shí)該讀數(shù)標(biāo)尺每單位刻度對(duì)應(yīng)的某被檢液體含固量的百分濃度數(shù)，其數(shù)值上等于攝氏20度時(shí)某被檢液體含固量百分濃度每增加百分之一時(shí)折射率增加值的倒數(shù)再縮小1000倍。顯然，K值可用化學(xué)滴定法或其他測(cè)定濃度的方法標(biāo)定了含固量百分濃度的某被檢液體，對(duì)本發(fā)明實(shí)施得到的液體濃度快速測(cè)定儀進(jìn)行標(biāo)定而得到。K值也可以從藥劑工作手冊(cè)(葛鴻海編，人民衛(wèi)生出版社1984年6月第一版)等有關(guān)工具書(shū)中查得被檢液體對(duì)應(yīng)的常數(shù)F，按K＝1/(1000F)推算得到，(式中F為攝氏20度時(shí)某被檢液體含固量百分濃度每增加百分之一時(shí)折射率的增加值)。K值通常取3位純小數(shù)，在許多使用情況下，如檢驗(yàn)紡染漿液含固量百分濃度等，K值取1位純小數(shù)。當(dāng)折射棱鏡頂角為φ，組成折射棱鏡材料在攝氏20度時(shí)的折射率為n1，物鏡采用平凸透鏡，凸面焦距為f，若取被檢液體在攝氏20度時(shí)的折射率為n，則將分劃板刻值面置于物鏡焦面上時(shí)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺刻值h由下式確定h＝ftgα，式中角α為光線透過(guò)折射棱鏡后的出射角，由Sinα＝nCosφ-n21-n2]]>Sinφ確定。
本發(fā)明實(shí)施后的液體濃度快速測(cè)定儀，經(jīng)有關(guān)光學(xué)儀器測(cè)試單位的試測(cè)和一些藥品檢驗(yàn)、紡染漿液檢測(cè)企業(yè)的試用，證明有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1.使用方便、計(jì)算簡(jiǎn)捷，提高檢測(cè)速度約10倍。使用時(shí)只需要微量被檢液體作試樣，在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)對(duì)光目測(cè)，即可獲得清晰的讀數(shù)。由于新設(shè)計(jì)的標(biāo)尺刻值讀數(shù)A，直接讀出了被檢液體折射率與純水折射率之差值，故若需測(cè)液體折射率，則無(wú)需查表及進(jìn)行插入法五位有效數(shù)字的運(yùn)算，而僅只直接將讀數(shù)A的整數(shù)部分和小數(shù)部分相加于純水的折射率1.3330的千分位尾數(shù)和萬(wàn)分位尾數(shù)之上，即可迅捷得到，觀測(cè)速度由數(shù)分鐘縮短為數(shù)秒鐘;若需測(cè)液體的百分濃度，則只需將讀數(shù)A乘以該液體的標(biāo)定常數(shù)K，就可簡(jiǎn)捷地得到了。而使用量糖計(jì)則必須先測(cè)得該液體的糖度讀數(shù)，再查該糖度計(jì)每刻度表示的折射率表，得到具有五位有效數(shù)字的折射率，往往還需對(duì)糖度讀數(shù)的非整數(shù)部分采用先減后乘再加的五位有效數(shù)字的運(yùn)算，用插入法得到相應(yīng)的折射率，據(jù)此折射率，代入該被檢液體折射率與百分濃度間的回歸經(jīng)驗(yàn)方程，經(jīng)先減后除的五位有效數(shù)字的運(yùn)算才能得到該被檢液體的百分濃度。這一觀測(cè)-查表-計(jì)算過(guò)程，對(duì)熟練的檢測(cè)員通常需數(shù)分鐘和十?dāng)?shù)分鐘時(shí)間。而本發(fā)明實(shí)施得到的液體濃度快速測(cè)定儀從觀測(cè)得到讀數(shù)A，再乘以通常為3位有效數(shù)字的常數(shù)K，對(duì)普通的檢測(cè)員則可在數(shù)十秒內(nèi)完成。而且，工業(yè)應(yīng)用上往往僅只需粗測(cè)漿液濃度，這時(shí)濃度系數(shù)K值可采用四舍五入法而近似地取一位純小數(shù)就可滿足需要，與讀數(shù)A的乘積，對(duì)普通檢測(cè)員來(lái)講，則可以自如地運(yùn)用心算，在數(shù)秒鐘內(nèi)就可得到被檢液體的百分濃度值。比較目前常用的糖度計(jì)測(cè)液體濃度提高了檢測(cè)速度約10倍。2.避免了繁復(fù)的運(yùn)算中造成的計(jì)算誤差，從而保證了測(cè)試準(zhǔn)確度。本發(fā)明實(shí)施得到的液體濃度快速測(cè)定儀，分劃板刻度除有蔗糖溶液含固量百分濃度刻值外，更主要的是還設(shè)計(jì)有攝氏20度時(shí)被檢液體折射率與純水折射率之差擴(kuò)大1000倍后的數(shù)值的讀數(shù)刻值，亦即該新的讀數(shù)刻值保證了折射率千分位尾數(shù)的準(zhǔn)確度，估讀了折射率萬(wàn)分位尾數(shù)。與目前常用的糖度計(jì)，例如CL-1型袖珍式折光儀(量糖計(jì))的每刻度表示的折射率表相比較(見(jiàn)常州衛(wèi)東光學(xué)儀器廠產(chǎn)CL-1型量糖計(jì)說(shuō)明書(shū))，顯然提高了觀測(cè)準(zhǔn)確度;更重要的是將前述的5位有效數(shù)字先減后乘再加和先減后除兩次繁復(fù)運(yùn)算，簡(jiǎn)化為一次至多是3位有效數(shù)字的乘積運(yùn)算，顯然避免了不必要的計(jì)算誤差，保證了測(cè)試準(zhǔn)確度。3.本發(fā)明設(shè)計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺觀測(cè)得到的讀數(shù)A與被檢液體含固量百分濃度C之間的關(guān)系直觀明瞭。糖度計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺觀測(cè)得到的讀數(shù)為蔗糖溶液含固量百分濃度數(shù)，若被檢液體為非蔗糖溶液，則必須由此糖度讀數(shù)查表并計(jì)算得到相應(yīng)的折射率，由該被檢液體含固量百分濃度與折射率之間的回歸經(jīng)驗(yàn)方程計(jì)算才能得到對(duì)應(yīng)的濃度C，即C＝(n-1.3330)/F，式中F為6位純小數(shù)的常數(shù)，如淀粉漿液的F＝0.001282，因此，即使是C與n之間的關(guān)系也難以從上式中直觀地確定。而本發(fā)明設(shè)計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺觀測(cè)到的讀數(shù)A，與濃度C之間的關(guān)系，從式C＝KA中可以直觀明瞭地確定，式中K為3位純小數(shù)的常數(shù)。顯而易見(jiàn)，糖度計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺觀測(cè)讀數(shù)，除蔗糖溶液外，與對(duì)應(yīng)的被檢液體含固量百分濃度之間為間接的兩次線性關(guān)系，而本發(fā)明設(shè)計(jì)的讀數(shù)標(biāo)尺觀測(cè)讀數(shù)與被檢液體含固量百分濃度之間為直接的一次線性關(guān)系。如淀粉漿液在使用本發(fā)明實(shí)施得的液體濃度快速測(cè)定儀時(shí)，K值為0.780，當(dāng)粗測(cè)時(shí)取K值為0.8，普通的檢測(cè)員可自如地從觀測(cè)讀數(shù)，迅捷心算出該淀粉漿液含固量的百分濃度值。正因?yàn)橛猩鲜龅膬?yōu)點(diǎn)和良好效果，本發(fā)明實(shí)施得的產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、紡織、染料、化工、食品、煤炭、地質(zhì)、環(huán)保等行業(yè)對(duì)液體含固量百分濃度的測(cè)定。


圖1為附合本發(fā)明主題的實(shí)施產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。圖中〔1〕為折射棱鏡組件，〔2〕為物鏡組件，〔3〕為鏡管，〔4〕為分劃板組件，〔5〕為目鏡組件。圖2為附合本發(fā)明主題的分劃板刻值面上讀數(shù)標(biāo)尺示意圖，視圖中左邊的讀數(shù)標(biāo)尺為蔗糖溶液含固量百分濃度讀數(shù)刻尺，右邊的讀數(shù)標(biāo)尺為本發(fā)明設(shè)計(jì)的標(biāo)尺讀數(shù)刻值。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例說(shuō)明如下如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施產(chǎn)品由折射棱鏡組件〔1〕、物鏡組件〔2〕、鏡管〔3〕、分劃板組件〔4〕、目鏡組件〔5〕組成。
作為實(shí)施例之一，折射棱鏡組件〔1〕由進(jìn)光窗〔1-1〕、進(jìn)光棱鏡〔1-2〕、折射棱鏡〔1-3〕、轉(zhuǎn)軸〔1-4〕、棱鏡座〔1-5〕組成;物鏡組件〔2〕由物鏡〔2-1〕、物鏡彈簧〔2-2〕、零位校正螺絲〔2-3〕組成，分劃板組件〔4〕由分劃板〔4-1〕、與分劃板〔4-1〕不刻讀數(shù)標(biāo)尺的一面粘貼在一起的場(chǎng)鏡〔4-2〕組成，目鏡組件〔5〕由目鏡〔5-1〕、場(chǎng)鏡〔5-2〕、目鏡旋輪〔5-3〕、眼罩〔5-4〕組成。本發(fā)明的特征在于分劃板〔4-1〕的刻值面上，如圖2所示，不僅刻有攝氏20度時(shí)蔗糖溶液含固量的百分濃度的讀數(shù)標(biāo)尺，更主要的是還設(shè)計(jì)有攝氏20度時(shí)被檢液體折射率與純水折射率之差擴(kuò)大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標(biāo)尺。當(dāng)折射棱鏡〔1-3〕材料的折射率n＝1.5163，物鏡〔2-1〕的焦距f＝60毫米，按h＝f·tgα推算得到刻值間焦距h分劃板〔4-1〕中心與讀數(shù)刻值0的間距為+5.300毫米，分劃板〔4-1〕中心通過(guò)讀數(shù)刻值37，分劃板〔4-1〕中心與讀數(shù)刻值70的間距為-5.479毫米，0～70之間的讀數(shù)刻值可按上式具體推算得到。讀數(shù)刻值可以用經(jīng)刻線機(jī)刻線，用蒸鉻法制得模板后，用照相制版法蝕刻復(fù)制于分劃板〔4-1〕的刻值面上。
作為實(shí)施例之二，折射棱鏡組件〔1〕中增加折光鏡，物鏡組件〔2〕中增加消色散棱鏡和調(diào)整零位光楔，以及外形上制成座式，其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例之一，則可以制成座式的液體濃度快速測(cè)定儀，以便實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)合檢測(cè)使用。
權(quán)利要求
1.由折射棱鏡組件[1]、物鏡組件[2]、鏡管[3]、分劃板組件[4]、目鏡組件[5]組成的一種折射率法液體含固量濃度測(cè)試儀，本發(fā)明的特征在于分劃板[4-1]的刻值面上，還設(shè)計(jì)并刻制有攝氏20度溫度時(shí)，被檢液體折射率與純水折射率之差擴(kuò)大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標(biāo)尺。
全文摘要
液體濃度快速測(cè)定儀。本發(fā)明涉及測(cè)試液體濃度的光學(xué)儀器，特別是分劃板刻值面上除了刻有糖度讀數(shù)標(biāo)尺，更主要的還設(shè)計(jì)了20℃時(shí)被檢液體折射率與純水折射率之差擴(kuò)大1000倍的數(shù)值讀數(shù)標(biāo)尺，刻標(biāo)尺讀數(shù)與液體濃度之間為直接的一次線性關(guān)系，從而避免了現(xiàn)有同類儀器由讀數(shù)～折射率～液體濃度之間的間接關(guān)系而致的查表和多次5位數(shù)的繁復(fù)運(yùn)算，因此提高了檢測(cè)速度約10倍，同時(shí)保證了測(cè)試準(zhǔn)確度?？蓮V泛使用于醫(yī)藥、紡染、食品等行業(yè)。
文檔編號(hào)G01N21/41GK1031602SQ8710575
公開(kāi)日1989年3月8日 申請(qǐng)日期1987年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月21日
發(fā)明者邱國(guó)平, 陳龍根, 孔遠(yuǎn)志 申請(qǐng)人:江蘇省丹徒縣分析儀器廠