专利名称：探头式液体折射率在线实时检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于利用光学手段，即利用红外光，可见光或紫外光来测试或分析材料技术领域，具体涉及到利用干涉量度法，利用纹影方法测试液体的折射率。
背景技术：
液体折射率作为液体物理性能的重要参数，能反映液体中的物质浓度、成分、比重等量值，因此液体折射率的实时在线测量，在相关工业生产过程控制监测中具有重要意义， 也是目前专业技术人员仍在研究的一个重要问题。迄今为止，液体折射率的测量可分为几何光学法和波动光学法两大类。几何光学法仪器构成简单、操作方便、测量条件要求低，且测量精度能满足要求，因此目前几何光学法测量折射率的应用更广泛。专利号为ZL201010118898. 4、发明名称为《液体折射率实时检测装置及在线检测方法》的中国发明专利，针对阿贝折射仪和相关专利技术用于液体折射率实时动态监测方面的不足，基于光的全反射光阑效应，采用对点光源在平板玻璃和液体界面上的全反射，所形成的与液体折射率相关的圆形暗斑直径的测量，计算液体的折射率，较好地解决了液体折射率的实时检测问题。但该专利存在如下问题首先，由于单根光纤形成的点光源的光强度小，因而形成的圆形暗斑边界处光衬度较小，测量难度相对较大；其次，圆形暗斑直径的测量较矩形暗斑宽度的测量，容易产生较大的偏差；再者，圆形暗斑的大小与玻璃的厚度有关，圆形暗斑越大，玻璃厚度越厚，因而增加了探头的重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述液体折射率测量装置的不足，提供一种结构简单、操作方便、图像边界清晰、测量精度高的探头式液体折射率在线实时检测装置。解决上述技术问题所采用的技术方案是在不透光的壳体内下端设置有图像显示玻璃，壳体内上端设置有半导体激光器和CCD摄像头，半导体激光器的输出端通过光纤与图像显示玻璃联接，CCD摄像头的输出端通过电缆与计算机相连。上述的图像显示玻璃为 图像显示玻璃下表面为V形槽形结构，V形槽的两侧面为光学面，V形槽的两侧面以图像显示玻璃的对称平面相对称，图像显示玻璃的上表面为平面，图像显示玻璃上表面有位于V 形槽顶线正上方、与V形槽顶线相平行的透光带，V形槽顶线与透光带的中心线在同一个垂直平面内，透光带的几何中心与CCD摄像头的中心线相重合，透光带为光学面，其余部分为毛化面。本发明的光纤为光导纤输光带；在图像显示玻璃上表面透光带正上方设置有宽度与透光带宽度相同的狭缝，光导纤输光带的出光端设置在图像显示玻璃上的狭缝内、进光端设置在半导体激光器的激光输出端。本发明的图像显示玻璃下表面V形槽两侧面的夹角0为140° 160°，图像显示玻璃上表面透光带的宽度为0. 5 1mm。本发明的图像显示玻璃的V形槽顶线到图像显示玻璃上表面的距离h为3 5mm。本发明的光导纤输光带为在光纤套内设置有排列成一排的光导纤维束，光导纤维的上部排列成圆柱形光导纤维束设置在与半导体激光器的激光输出端相联的光纤架上， 每根光导纤维的下端面加工成球面形设置在显示玻璃透光带的正上方。本发明的CCD摄像头的像素为2048X2048。本发明的图像显示玻璃采用上表面为平面、下表面为V形槽结构，上表面上有位于V形槽顶线正上方、与V形槽顶线相平行的透光带，V形槽顶线与透光带的中心线在同一个垂直平面内，透光带为光学面，其余部分为毛化面，图像显示玻璃的透光带上设置宽度与透光带宽度相同的狭缝，并采用了光导纤输光带，光导纤输光带的出光端用光纤胶粘接在狭缝内图像显示玻璃上、进光端设置在半导体激光器的激光输出端，所形成的图像为矩形暗斑，图像边界清晰，与圆形暗斑相比，提高了测量精度。本发明具有设计合理、结构简单、 使用方便、抗干扰能力强、测量精度较高等优点，可用于液体的折射率的实时在线检测。
图I是本发明一个实施例的结构示意图。图2是图I的A-A剖视图。图3是图I中图像显示玻璃6的结构示意图。图4是图I中光导纤输光带3的结构示意图。图5是采用本发明测量煤油折射率的矩形暗斑图像。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例I在图I中，本实施例的探头式液体折射率在线实时检测装置由计算机I、壳体2、光导纤输光带3、CCD摄像头4、狭缝5、图像显示玻璃6、半导体激光器7联接构成。本实施例壳体2的横截面为正方形，也可为长方形，在壳体2上端的中心位置用螺纹紧固联接件固定联接有CXD摄像头4，CXD摄像头4的像素为2048X2048，CXD摄像头4 通过电缆与计算机I相连，CCD摄像头4将所拍摄的图像转换成电信号、并转换成数字信号输出到计算机1，计算机I按照事先设定的程序进行数据处理，显示出计算结果。壳体2内上端用螺纹紧固联接件固定联接有半导体激光器7，半导体激光器7用于产生激光。壳体2 内下端安装有图像显示玻璃6。本实施例的图像显示玻璃6下表面为V形槽形结构，V形槽的两侧面为光学面，V 形槽的两侧面的夹角e为150°，VB槽的两侧面以图像显示玻璃6的对称平面相对称。 图像显示玻璃6的上表面为正方形平面，也可为长方形平面，图像显示玻璃6上表面有位于 V形槽顶线正上方、与V形槽顶线相平行的透光带，V形槽顶线与透光带的中心线在同一个垂直平面内，透光带的宽度为0. 8mm，透光带为光学面，其余部分加工成毛化面，图像显示玻璃6上表面透光带的几何中心与CXD摄像头4的中心线相重合。V形槽顶线到图像显示玻璃6上表面的距离h为4mm。图像显示玻璃6的折射率n为I. 7496，图像显示玻璃6上表面透光带正上方用胶粘接有狭缝5，狭缝5的宽度与透光带的宽度相同，在狭缝5中用光纤胶粘接有光导纤输光带3。本实施例的光导纤输光带3是由光纤架3-1、光导纤维3-2、光纤套3-3联接构成，光纤套3-3的形状为扁平状体，光纤套3-3内装有排列成一排的光导纤维3-2束，其下端伸出光纤套3-3外，光导纤维3-2具体根数应按照狭缝5的具体长度来确定，光导纤维3-2 束的上部伸出光纤套3-3外且排列成圆柱形光导纤维3-2束，固定在光纤架3-1上，光纤架 3-1通过螺纹与半导体激光器7的激光输出端相联，光导纤维束进光端位于半导体激光器7 的激光输出光轴方向，每根光导纤维3-2的出光端加工成球形面，光纤套3-3的下端用光纤胶粘接在狭缝5上，光导纤维3-2的出光端位于狭缝5内图像显示玻璃6透光带的上表面。由半导体激光器7射出的激光束，经光导纤维输光带3传输，从光导纤输光带3的光导纤维3-2球形端面射出，从图像显示玻璃6上的透光带进入图像显示玻璃6内，到达图像显示玻璃6与待测液体之间的界面，在图像显示玻璃6的毛化面上形成矩形的暗斑，CXD 摄像头4将接收到的条形暗斑图像转换成数字信号通过电缆输出到计算机1，计算机I按下式
权利要求
1.一种探头式液体折射率在线实时检测装置，在不透光的壳体(2)内下端设置有图像显示玻璃￠)，壳体(2)内上端设置有半导体激光器(7)和CCD摄像头(4)，半导体激光器(7)的输出端通过光纤与图像显示玻璃(6)联接，CCD摄像头(4)的输出端通过电缆与计算机(I)相连，其特征在于所述的图像显示玻璃(6)为图像显示玻璃(6)下表面为V形槽形结构，V形槽的两侧面为光学面，V形槽的两侧面以图像显示玻璃(6)的对称平面相对称，图像显示玻璃出的上表面为平面，图像显示玻璃(6)上表面有位于V形槽顶线正上方、与V 形槽顶线相平行的透光带，V形槽顶线与透光带的中心线在同一个垂直平面内，透光带的几何中心与CXD摄像头(4)的中心线相重合，透光带为光学面，其余部分为毛化面；所述的光纤为光导纤输光带(3);在图像显示玻璃(6)上表面透光带正上方设置有宽度与透光带宽度相同的狭缝(5)，光导纤输光带(3)的出光端设置在图像显示玻璃(6)上的狭缝(5)内、 进光端设置在半导体激光器(7)的激光输出端。
2.按照权利要求I所述的探头式液体折射率在线实时检测装置，其特征在于所述的图像显示玻璃(6)下表面V形槽两侧面的夹角0为140° 160°，图像显示玻璃(6)上表面透光带的宽度为0. 5 1mm。
3.按照权利要求I或2所述的探头式液体折射率在线实时检测装置，其特征在于所述的图像显示玻璃(6)的V形槽顶线到图像显示玻璃(6)上表面的距离h为3 5mm。
4.按照权利要求I所述的探头式液体折射率在线实时检测装置，其特征在于所述的光导纤输光带(3)为在光纤套(3-3)内设置有排列成一排的光导纤维束，光导纤维(3-2) 的上部排列成圆柱形光导纤维束设置在与半导体激光器(7)的激光输出端相联的光纤架 (3-1)上，每根光导纤维(3-2)的下端面加工成球面形设置在显示玻璃透光带的正上方。
5.按照权利要求I所述的探头式液体折射率在线实时检测装置，其特征在于所述的 CCD摄像头(4)的像素为2048X2048。
全文摘要
一种探头式液体折射率在线实时检测装置，在不透光的壳体内下端设图像显示玻璃、上端设输出端通过光纤与图像显示玻璃联接的半导体激光器和输出端通过电缆与计算机相连的CCD摄像头。图像显示玻璃为下表面为V形槽，两侧面为光学面，V形槽的两侧面以图像显示玻璃的对称平面相对称，图像显示玻璃上表面为平面，图像显示玻璃上表面有位于V形槽顶线正上方的透光带，透光带的几何中心与CCD摄像头的中心线相重合，透光带为光学面，其余部分为毛化面。光纤为光导纤输光带；在图像显示玻璃上表面透光带正上方设置有宽度与透光带宽度相同的狭缝，光导纤输光带的出光端设置在狭缝内图像显示玻璃上、进光端设在半导体激光器的激光输出端。
文档编号G01N21/41GK102608070SQ201210083309
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者王少萍, 苗扬 申请人:北京航空航天大学