專利名稱：自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量折射率的折光儀，是關(guān)于自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀的新技術(shù)方案。
早先的阿貝折光儀是用人眼目視瞄準(zhǔn)，確定與待測折射率樣品的折射率值相應(yīng)的全反射臨界角位置處的黑白分界線。這種折光儀人為誤差較大。近年出現(xiàn)了自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀，它是用一束錐形光束射入測試?yán)忡R，照明測試?yán)忡R與待測樣品之間的分界面，然后在測試?yán)忡R的另一面檢測錐形反射光線。根據(jù)反射定律，反射光束中大于全反射臨界角的光線全反射，入射角小于全反射臨界角的入射光線絕大部分折射出試樣，不進(jìn)入反射光束中。即在與全反射臨界角相應(yīng)的出射光束位置處也產(chǎn)生一黑白分界線，在檢測端通過設(shè)置光電陣列元件或讓光電接收元件按一定軌跡掃描，就能直接瞄準(zhǔn)檢測出此黑白分界線的位置。由于全反射臨界角ik0與測試?yán)忡R折射率N和待測樣品折射率Ns具有ik0＝arcsin(Ns／N)的關(guān)系，測出ik0后再通過與計算系統(tǒng)相聯(lián)，即能算出待測樣品的折射率。上述自動瞄準(zhǔn)折光儀，一般來說測量范圍較小，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。例如在檢測端設(shè)置光電陣列元件的類型，要達(dá)到一定測試范圍又保證較高精度時，光電器件的陣列數(shù)就很大。若采用讓光電元件按一定軌跡掃描檢測，其結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。另外，又因入射光線是錐形光束，其聚光系統(tǒng)要求較高，因?yàn)榫酃馔哥R要做得較大，又因光源不能采用光譜燈，要用白熾燈和濾色片，這種光源的光譜仍然不太純，也會影響測試精度。
本實(shí)用新型是要解決上述問題，以簡單的結(jié)構(gòu)提供一種以平行光為測試入射光的、具有較大測試范圍又保證一定精度的自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的在一個包括光電接收器、前置放大器、顯示記錄器、步進(jìn)電機(jī)、微處理機(jī)、測溫器和掃描機(jī)構(gòu)的自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀中，特設(shè)置一塊直角測試?yán)忡R，讓該測試?yán)忡R相對斜面的直角的一側(cè)平面為測試面，另一側(cè)平面鍍有反射膜。再設(shè)置一根由光源、聚光透鏡、狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成的自準(zhǔn)直光管，其狹縫位于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上，另外再將光電接收器也置于該狹縫處。利用掃描機(jī)構(gòu)讓自準(zhǔn)直光管發(fā)出的平行光能相對直角測試?yán)忡R的斜面作入射角轉(zhuǎn)換掃描。讓待測樣品置于直角測試?yán)忡R的測試面上，那么入射平行光經(jīng)斜面折射又入射到測試?yán)忡R和待測樣品的分界面上，其反射光再經(jīng)棱鏡上的反射膜反射而返回自準(zhǔn)直光管，由設(shè)在狹縫處的光電接收器接收返回的光能，從而以簡單的結(jié)構(gòu)完成了本實(shí)用新型。
為了壓縮自準(zhǔn)直光管尾部的空間轉(zhuǎn)動范圍，使結(jié)構(gòu)更緊湊，還可讓自準(zhǔn)直光管裝在一個兼作測角機(jī)構(gòu)的、由蝸桿和蝸輪構(gòu)成的掃描機(jī)構(gòu)上，蝸桿由步進(jìn)電機(jī)帶動，自準(zhǔn)直光管裝在蝸輪的偏心位置上，再在自準(zhǔn)直光管的準(zhǔn)直物鏡前設(shè)置一塊折光棱鏡，使自準(zhǔn)直光管的發(fā)射平行光經(jīng)其折光后再射向直角測試?yán)忡R的斜面。
本實(shí)用新型采用自準(zhǔn)直光管和直角測試?yán)忡R結(jié)構(gòu)，較之以往的自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀，其檢測機(jī)構(gòu)大為簡化，不僅結(jié)構(gòu)簡單而且能在保證精度下達(dá)到較大的測試范圍。由于測試入射光采用平行光束，光源可用光譜燈，從而能消除因光源光譜不純而引起的測試誤差。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的測量原理圖。a為正視圖，b為俯視圖。
以下結(jié)合附圖舉實(shí)施例進(jìn)一步介紹本實(shí)用新型。圖1表示本實(shí)施例的主要構(gòu)成有微處理機(jī)、測溫器、顯示記錄器、前置放大器、步進(jìn)電機(jī)、(由蝸桿5和蝸輪4組成的)掃描。測角機(jī)構(gòu)、(由光源6、聚光透鏡7、狹縫8和準(zhǔn)直物鏡9組成的)自準(zhǔn)直光管3、折光棱鏡2以及置于自準(zhǔn)直光管的狹縫8處的光電接收器12。圖2示出了本實(shí)用新型的測試原理。(因折光棱鏡2僅起折光轉(zhuǎn)向作用，使自準(zhǔn)直光管3能轉(zhuǎn)向安置在蝸輪4的偏心位置上，為便于說明，圖2中省去圖1實(shí)施例中的折光棱鏡2。)光源6發(fā)出的光經(jīng)聚光透鏡7、狹縫8和準(zhǔn)直物鏡9形成平行光束照射到直角測試?yán)忡R1的斜面上。其入射角i2經(jīng)直角測試?yán)忡R1折射(折射角為i1)又以i0的入射角入射到直角測試?yán)忡R1與待測樣品的分界面(即直角測試?yán)忡R的測試面10處)，其反射光線再經(jīng)直角測試?yán)忡R的反射面11反射，返回自準(zhǔn)直光管3，由位于狹縫8處的光電接收器12接收，然后將接收信號通過前置放大器放大后送入微處理機(jī)，該微處理機(jī)不僅對測溫器送來的信息進(jìn)行處理顯示，還對步進(jìn)電機(jī)帶動的掃描。測角機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制和計數(shù)，并根據(jù)i2、i1、i0和N的以下關(guān)系式sini2＝Nsini1(N為直角測試?yán)忡R1的折射率)i0＝i1＋α (α為測試面10與斜面的夾角)和前述關(guān)系式算出折射率，讓對應(yīng)溫度下的折射率顯示或記錄在顯示記錄器上。
自準(zhǔn)直光管3繞一選定的轉(zhuǎn)動中心(該中心選在直角測試?yán)忡R1主截面內(nèi)直角平分線上離直角頂點(diǎn)約1／3處)轉(zhuǎn)動掃描，若如圖2所示A向掃描，則分界面處的入射角i0由大變小。在i0＞全反射臨界角ik0時，光束全反射。若i0≤ik0時，光電接收器12幾乎無光能接收。掃描。測角機(jī)構(gòu)將光電接收器接收的光能開始變值的位置作為起始零位，隨著自準(zhǔn)直光管3繼續(xù)掃描使i2＝0(即測試入射光垂直于直角測試?yán)忡R1的斜面)時，光電接收器12獲得該斜面反射的光能，據(jù)此，掃描。測角機(jī)構(gòu)就定出此時的位置，即可測算出與臨界角位置對應(yīng)的入射角i2，再經(jīng)微處理機(jī)計算便能自動顯示或記錄待測樣品的折射率。本實(shí)施例的測試范圍可達(dá)1.33～1.7。
權(quán)利要求1.一種自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀裝置，包括光電接收器12、前置放大器、顯示記錄器、步進(jìn)電機(jī)、微處理機(jī)、測溫器和掃描機(jī)構(gòu)，其特征是它還包括a.一塊直角測試?yán)忡R1，該棱鏡相對斜面的直角的一側(cè)平面為測試面10，另一側(cè)平面為鍍有反射膜的反射面11；b.一根其發(fā)射平行光能相對直角測試?yán)忡R1的斜面作入射角轉(zhuǎn)換掃描的自準(zhǔn)直光管3，它由光源6、聚光透鏡7、狹縫8和準(zhǔn)直物鏡9組成，狹縫8位于準(zhǔn)直物鏡9的焦平面上，且光電接收器12也置于其狹縫8處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于自準(zhǔn)直光管3裝在一個兼作測角機(jī)構(gòu)的、由蝸桿5和蝸輪4構(gòu)成的掃描機(jī)構(gòu)上，蝸桿5受步進(jìn)電機(jī)帶動，自準(zhǔn)直光管3裝在蝸輪4的偏心位置上，且靠近準(zhǔn)直物鏡9前，再設(shè)置一塊折光棱鏡2，使自準(zhǔn)直光管3的發(fā)射平行光經(jīng)其折光后再射向直角測試?yán)忡R1的斜面。
專利摘要一種自動瞄準(zhǔn)阿貝折光儀，通過采用狹縫處設(shè)置光電接收器的自準(zhǔn)直光管和直角測試?yán)忡R(該棱鏡相對斜面的直角的一側(cè)平面為測試面，另一側(cè)平面為鍍有反射膜的反射面)，讓自準(zhǔn)直光管發(fā)出的平行光相對直角測試?yán)忡R的斜面作入射角轉(zhuǎn)換掃描，以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了保證精度下的較大測試范圍。本實(shí)用新型還采用蝸桿和蝸輪構(gòu)成的兼測角機(jī)構(gòu)的掃描機(jī)構(gòu)，將自準(zhǔn)直光管裝在蝸輪的偏心位置上，并在該光管的準(zhǔn)直物鏡前設(shè)置一折光棱鏡，使結(jié)構(gòu)更緊湊。適用于釀造、食品、制藥、化工、實(shí)驗(yàn)室等需利用測折射率來了解物質(zhì)含量、濃度等的領(lǐng)域。
文檔編號G01N21/41GK2111523SQ9123105
公開日1992年7月29日 申請日期1991年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月19日
發(fā)明者趙均定 申請人:上海物理光學(xué)儀器廠