一种led调频旋光仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED调频旋光仪，光路部分依次包括可调频LED光源、滤光片、起偏器、旋光管、检偏器和光电转换器；电路部分包括依次连接的光电转换器、前置放大单元、选频放大单元、功率放大器、伺服电机、蜗轮蜗杆、计数器；信号发生电路产生高频1kHz的方波信号加载到可调频LED光源上，光信号经过起偏器变为线偏振光，经过旋光管中的旋光物质后旋转，再经过检偏器照在光电转换器，将光信号转变为频率为电信号，依次经前置放大器、选频放大器、功率放大器后驱动伺服电机，伺服电机输出控制蜗轮蜗杆带动检偏器旋转，蜗轮蜗杆上旋转码盘接计数器。相比传统技术找出光学零点，大大提高旋光仪的精度；具有体积小，成本低，功耗低等特点。
【专利说明】-种LED调频旋光仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种检测技术，特别涉及一种LED调频旋光仪。
【背景技术】
[0002] 旋光分析法(简称旋光法）是利用线偏振光，通过含有化学活性物质的溶液或液体 时引起旋光现象，使通过的偏振光平面向左或向右旋转。因此，在一定的条件下，检测线 偏振光旋转的方向和度数，可以分析某些化合物的旋光性，或检测化合物的杂质、纯度和含 量。用于测量旋光度的仪器，被称为旋光仪。旋光法多用于糖类的含量测定，近年来，制药、 食品加工、化工和生化分析等领域也都涉及到这一方法。
[0003] 物质的旋光度的大小与下列因素有关：一是与物质的温度有关。有的物质随温度 的升高而增加，如石英等。有的物质随温度的而减小，如蔗糖等。二是与线偏振光的波长有 关，波长不同，旋光度也不同。
[0004] 旋光物质的旋光度a (线偏振光经物质后传播路径转过的角度)与旋光物质溶液体 积百分比浓度c及偏振光所通过的溶液厚度1成正比，a=kcl (1)，其中c为g/100ml，1为 mm〇
[0005] 传统的旋光仪采用钠光灯用光源，由小孔光栅和物镜组长成一个简单的点光源平 行光管如图1所示，平行光经偏振镜（I )变为平面偏振光，其振动平面为〇〇如图2,当偏振 光经过有法拉弟效应的磁旋线圈时，其振动平面产生50HZ的β角往复摆动如图3,光线经 过偏振镜（II )投射到光电倍增管上，产生交变的电信号，通过样品后的偏振光振动面旋转 α 1度如图4,仪器示数平衡后偏振镜反向转过α 1度补偿了样品的旋光度，如图5。
[0006] 仪器以两偏振镜光轴正交时（即00丄ΡΡ)作为光学零点，此时，α =0°如图6。磁 旋圈产生的β角摆动，在光学零点时得到100Hz的光电信号（曲线(Τ )，在有α 1°或α 2° 的试样时得到50Hz的信号，但它们的相位正好相反（曲线B z、D ζ )。因此，能使工作频率 为50Hz的伺服电机转动。伺服电机通过蜗轮，蜗杆将偏振镜转过α°(α=α1或α=α 2)， 仪器回到光学零点，伺服电机在100Hz信号的控制下，重新出现平衡指示。
[0007] 就上述技术而言，这个测旋转角的方法采用法拉第线圈调制光信号，其电压高，功 耗大，体积大，其调制频率为50HZ，频率低，易受干扰，严重影响测量精度。另外该方法中采 用钠光灯作为光源，功耗较大，易老化。
【发明内容】
[0008] 本实用新型是针对传统的旋光仪功耗大、测量精度易受到干扰的问题，提出了一 种LED调频旋光仪，与传统旋光仪所完成相同的功能，减小功耗，提高了精度。
[0009] 本实用新型的技术方案为：一种LED调频旋光仪，包括光路部分和电路部分，光路 部分依次包括可调频LED光源、滤光片、起偏器、旋光管、检偏器和光电转换器；电路部分 包括依次连接的光电转换器、前置放大单元、选频放大单元、功率放大器、伺服电机、蜗轮蜗 杆、计数器；信号发生电路产生高频1kHz的方波信号，加载到可调频LED光源上，频率为 1kHz的光信号经过起偏器变为线偏振光，线偏振光经过旋光管中的旋光物质后旋转，光信 号再经过检偏器照在光电转换器，光电转换器将光信号转变为频率为电信号，电信号依次 经前置放大器、选频放大器、功率放大器后驱动伺服电机，伺服电机输出控制蜗轮蜗杆带动 检偏器旋转，蜗轮蜗杆上旋转码盘接计数器。
[0010] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型LED调频旋光仪，应用LED光源和滤光片 的搭配，可以实现多个波长的旋光角度的测量，具有体积小，成本低，功耗低提高精度等特 点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为现有技术旋光仪的结构原理示意图；
[0012] 图2?5为现有技术偏振光的振动情况示意图；
[0013] 图6为现有技术中法拉第线圈工作原理的曲线示意图；
[0014] 图7是本实用新型LED调频旋光仪结构框图。
【具体实施方式】
[0015] 如图7所示LED调频旋光仪结构框图，包括光路部分和电路部分，光路部分依次包 括可调频LED光源1、滤光片2、起偏器3、旋光管4、检偏器5和光电转换器6。电路部分包 括依次连接的光电转换器6的前置放大单兀7、选频放大器8、功率放大器9、伺服电机10、 蜗轮蜗杆11、计数器12,信号发生电路13给可调制LED光源1提供高频信号，蜗轮蜗杆11 带动检偏器5旋转。
[0016] 选用可调频LED光源1替代钠灯光，信号发生电路13产生高频1kHz的方波信号， 加载到可调频LED上，信号发生电路13输出频率f可调节。频率为1kHz的光信号经过起 偏器3变为线偏振光，线偏振光经过旋光，4中的旋光物质后旋转，这束光信号再经过检偏 器5照在光电转换器6上，频率为1kHz的光信号经过起偏器、待测物和检偏器后，频率不 变。光电转换器6将频率为1kHz的光信号转变为频率为1kHz电信号，此时偏离了光学零 点。电信号经前置放大器7、选频放大器8到功率放大器9处理后驱动伺服电机10控制蜗 轮蜗杆11带动检偏器5反向转动一个角度α使仪器回到光学零点，达到信号平衡后电机 停止转动。蜗轮蜗杆11转动的同时带动码盘转动，并经过光电计数处理，将转过的α角度 转换成数字显示，于是测得待测样品的旋光度。
[0017] 采用信号发生电路13产生信号对LED的光信号进行调制，可以得到频率很高的调 制信号，避免了 50HZ工频干扰。在本技术中，由光电转化器6将光信号转换成电信号，电信 号经各级放大电路后驱动伺服电机10带动蜗轮蜗杆11转动，进而使蜗轮蜗杆11带动检偏 器5旋转一个角度使仪器回到光学零点，达到信号平衡后电机停止转动。这个过程中蜗轮 蜗杆同时带动码盘旋转，并经过光电计数，微控制器处理，数字显示。平衡位置经过计数器 清零，定义为零位。
[0018] 测量旋光物质旋光角的测量步骤如下：1)在未加待测物质时调整起偏器3和检偏 器5正交并固定；2)在旋光管4加入旋光物质后，信号发生电路13产生高频为1kHz的方 波信号，加载到可调频LED1上，频率为1kHz的光信号经过起偏器3变为线偏振光，线偏振 光经过旋光4中的旋光物质后旋转再经过检偏器5照在光电转换器6上，光电转换器6将 频率为1kHz的光信号转变为频率为1kHz交流信号，此时偏离了光学零点；3)频率为1kHz 交流信号由电路部分处理后，驱动伺服电机10控制蜗轮蜗杆11带动检偏器5反向转动一 个角度α使仪器回到光学零点，达到信号平衡后电机停止转动。4)蜗轮蜗杆44转动的同 时带动码盘转动，并经过光电计数，微控制器处理，将转过的α角度转换成数字显示，于是 测得待测样品的旋光度。
【权利要求】
1. 一种LED调频旋光仪，其特征在于，包括光路部分和电路部分，光路部分依次包括可 调频LED光源、滤光片、起偏器、旋光管、检偏器和光电转换器；电路部分包括依次连接的光 电转换器、前置放大单元、选频放大单元、功率放大器、伺服电机、蜗轮蜗杆、计数器；信号发 生电路产生高频1kHz的方波信号，加载到可调频LED光源上，频率为1kHz的光信号经过起 偏器变为线偏振光，线偏振光经过旋光管中的旋光物质后旋转，光信号再经过检偏器照在 光电转换器，光电转换器将光信号转变为频率为电信号，电信号依次经前置放大器、选频放 大器、功率放大器后驱动伺服电机，伺服电机输出控制蜗轮蜗杆带动检偏器旋转，蜗轮蜗杆 上旋转码盘接计数器。
【文档编号】G01N21/21GK203849163SQ201420140103
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】贾宏志, 刘佰莹, 曹江辉, 方良, 林旺, 尤贝, 曹君杰, 王辽, 周伟, 李子骏 申请人:上海理工大学