专利名称：高精度便携式旋光仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度便携式旋光仪。特别提供了一种两级精确测量旋光角度的方法，并可对多种溶液进行准确的浓度测量。
背景技术：
目前市面上高精度旋光仪不多，所运用的测量方法大致分为三种，一种是用眼睛识别手调旋光仪，大多用在物理性实验方面，由于人眼对光的敏感度低，测量精度非常低；一种是运用步进电机自动测量的旋光仪，是运用广泛的旋光仪，其精度受机械转动误差影响很大；另外还有一种通过光强大小处理来测量旋光角的旋光仪，对光电探测仪的精度要求很高，并且价格非常昂贵。
发明内容
本发明的目的是解决背景技术所述的旋光仪精度测量不高的问题，提供了一种高精度两级测量的便携式旋光仪。本发明采取两级测量的方法，先由DSP芯片控制步进电机转动来测量大角度，再经过调制磁场处理，由芯片运用傅里叶算法对小角度信号进行精度测量，两角度相减处理得到整个溶液的旋光角，调用寄存器中相应旋光率进一步计算得出溶液浓度，由液晶显示器显出温度值、应溶液名称及其精确的浓度值。本发明的优点有(I)运用两级测量的方法，一级测量实为粗测，用DSP控制步进电机转动来对大角度进行测量；二级测量是精确测量，在高精度便携式旋光仪的光路上添加了一个磁调制线圈，对旋光角进行磁调制，产生了一个磁调制角，用快速傅里叶变换算法处理求小角度。(2)根据需测溶液不同可选择相应溶液测量按钮，从而可对相应溶液进行浓度测量。(3)无需恒温，在各个溶液参数寄存器中存有温度与旋光率的对应数值关系，温度传感器测量值输入给DSP芯片，由芯片直接调用相应的旋光率进行数值计算。(4)旋光仪外部是光屏蔽金属壳，防止由其它光源干扰引起的误差。(5)温度值、溶液名称及其精确的浓度值由液晶显示器显出。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是高精度便携式旋光仪结构示意图；图2是高精度便携式旋光仪面板示意图；图中，1.开关2.复位3. 二级开关4.蔗糖溶液5.血糖6.香料7.其他溶液8.电源9.盖子10.盖子开关11.显示屏12.功能显示13.温度显示14.溶液名称显示15.溶液浓度显示
具体实施例方式本发明可应用于对精度要求相对较高的制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产、科研、教学部门，也可用于化验分析或过程质量控制方面。下面举测蔗糖的例子来说明具体实施方式
。高精度便携式旋光仪面板图如图2，其尺寸大小为170mmX80mmX 110mm，多种功
能显示在液晶显示屏11上。(I)对蔗糖溶液浓度值进行一级测量连上电源8打开总电源开关1，在没有溶液放入的情况下点击复位按钮2，由DSP芯片控制步进电机使检偏器复位。关闭总电源开关1，按下开关10打开放溶液管的盖子9，放入蔗糖溶液样品管，盖上盖子。打开总电源开关I，选择测量蔗糖溶液浓度功能按钮单击按键4，仪器开始自动测量。偏振光发生旋转，光电探测器输出信号经过放大处理输出给DSP芯片，由芯片控制步进电机转动，每次转动所测的光强值都与上次数据作比较，直到当测量数据大于上一次数据时停止测量，将所测角度放入寄存器中，即为一级粗测的大角度值釣。(2)对蔗糖溶液进行二级测量在一级测量终止后，选择二级测量按键3，此时磁调制线圈加上电流值恒定的交流电流，使偏振光产生一个很小的磁调制偏转角，由DSP芯片对此时的信号进行A/D处理及运用傅里叶算法求基频与倍频信号的幅值比，再由已知调制角度值，即可求出此时精确的小角度值外。此时测量的精确旋光角为炉==% ·%。(3)求蔗糖溶液浓度值DSP芯片通过温度传感器测量出溶液的温度并存储，由芯片调出此刻温度对应的蔗糖溶液旋光率，经过芯片处理得到此种蔗糖溶液的浓度值。由液晶显示屏11输出对应的温度13、溶液名称14及其溶液浓度15。(4)测量其它溶液的浓度则重复(1)-(3)过程即可。
权利要求
1.高精度便携式旋光仪的设计，包括(1)内部结构由偏振光路，电源转换电路，恒交流调制线圈，温度传感器，光电探测器， 步进电机，放大电路，带液晶显不屏的DSP芯片；(2)设计一种通过两级测量实现精确角度测量的多功能便携式旋光仪；(3)仪器外部由封闭的金属壳，减少其外部光源带来的干扰；(4)交流恒流源的输出电流值及频率值恒定，以便于后期小角度精确测量的数据处理；(5)通过设定多个按键，调用不同存有溶液旋光率的存储器，可对不同溶液的浓度值进行测量；(6)仪器内部有温度传感器，方便对仪器内部温度进行测量，其值通过DSP芯片直接调用旋光率寄存器中的相应温度的数值。
2.按照权利要求1所述的高精度便携式旋光仪，其特征是旋光角经过两级测量，一级测量实为初测，运用DSP芯片控制步进电机转动进行大角度测量；二级测量为精确测量，运用快速傅里叶算法求幅值比的方法对小角度进行精确测量，可测得高精度角度值。
3.按照权利要求1所述的高精度便携式旋光仪，其特征是有一个总电源开关，总电源经过进一步处理产生一个直流电压源和一个交流恒流源。
4.按照权利要求1所述的高精度便携式旋光仪，其特征是在溶液样品管的外部添加一个磁场隔离膜，降低磁场对溶液旋光性质的影响。
5.按照权利要求1所述的高精度便携式旋光仪，其特征是DSP面板上有三个常用浓度测量按键，还有一个为循环选择键，把不同溶液的旋光率做成表格，放入DSP芯片的内存中，用于选择不同溶液的浓度测量。
6.按照权利要求1所述高精度便携式旋光仪，其特征是内部放置一个温度传感器，方便对内部温度进行测量，由DSP芯片选择寄存器中与温度对应的旋光率，可精确计算出溶液浓度，此仪器无需恒温控制。
全文摘要
高精度便携式旋光仪是一种基于两级测量数显的浓度测量仪。在光电探测器对小旋光角分辨率差测量精度不高的问题上，高精度旋光仪采用了两级高精度测量的方法。先由DSP芯片控制步进电机对旋光角进行一级粗测，再运用磁光调制法，对小角度进行快速傅里叶算法处理进行二级精确测量，两角度相减即为所测的精确的旋光角，由选择溶液种类及根据温度传感器数值在芯片中调用存储器中相应溶液及温度的旋光率，可对相应溶液浓度进行高精度的浓度计算。高精度便携式旋光仪精度高，无需恒温，功耗低，体积小，可应用于精度要求比较高的制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产，科研、教学部门，也可用于化验分析或过程质量控制方面。
文档编号G01N21/01GK103033477SQ20121055547
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月8日 优先权日2012年12月8日
发明者王芳, 王旭, 马春旺, 王燕, 王超群, 修素朴, 王明远, 刘玉芳 申请人:河南师范大学