专利名称：自动数显旋光仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测定物质旋光度的旋光仪，具体指对光学零位自动平衡式数显旋光仪的的改进。
背景技术：
能使偏振光的振动面产生旋转的物质称为旋光物质。旋光仪是一种可测定旋光物质旋光度的仪器，在农业、医药、食品、香料、石油化工等领域获得广泛的应用。实验证明，平行光经过起偏镜时会变为平面偏振光，平面偏振光经检偏镜时，其透光能力随两偏振镜光轴夹角不同而不同，当两偏振镜的光轴正交时，其透光量为0，称光学零位，此时α＝0，参见图3a。当α≠0时，光能曲线为I＝I0cos2α，参见图4。此时若在两偏振镜之间置入旋光物质试样，偏振光的振动面便会产生旋转，会有I＝I0cos2α的光能透过检偏镜，这里α即为此试样的旋光度，参见图3b和图4的I曲线。如在两偏振镜之间置入一调制频率为50Hz的法拉第磁旋线圈，使偏振面产生一振幅为β、频率为50Hz的摆动，并将透过的光线投射到一光电管上，则该光电管将输出一交变的电流讯号。由于光能曲线在光学零位两侧斜率不同，因此在(也只在)光学零位处倍频，即产生100Hz的交变讯号，参见图3c和图4中的Ic曲线。此时若在两偏振镜之间置入旋光度为α的旋光物质试样，偏振光的振动面就会旋转α度，同时光电管输出50Hz的讯号，且左旋讯号与右旋讯号的相位相反，参见图3d和图4中的Ia和Ib曲线。如果根据光电管输出讯号的频率和相位，通过伺服单元使起偏镜的光轴转α度回到光学零点，即输出100Hz讯号的位置，以补偿试样的旋光度(参见图3e)，这就是光学零点自动平衡原理。旋光仪就是利用这一原理制成的。
自动数显旋光仪一般由光源、起偏镜、测角装置、法拉第线圈、检偏镜、光电倍增管、控制单元、伺服电机、读数机构、显示单元组成，光源依次通过起偏镜、法拉第线圈、被测试样、检偏镜，投射到光电倍增管上。如光电倍增管有不同相位的50Hz的交变讯号输出时，控制单元就控制伺服电机驱动起偏镜向光学零点方向转动进行补偿，直至达到光学零点，同时由测角机构读出起偏镜所转过的角度α，即该试样的旋光度值。
现有技术中，旋光仪的测角机构为一由白炽灯、与蜗杆同步的编码盘、狭缝片和光敏三极管组成的的光电角度增量编码器，这种测角机构结构复杂、可靠性差、周边电路多。另外，目前市场上销售的各种旋光仪均采用发光二极管和萤光数码管作显示器件，可靠性差、体积大、周边电路多、视觉效果差，也没有与外部设备通信的功能，技术含量较低。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种改进的自动数显旋光仪，藉采用结构更简单、可靠性更好的测角机构，选用新一代显示器件，并增加与外部设备的通信功能，以增加其技术含量与附加值，实现产品的升级换代。
本实用新型的一种自动数显旋光仪，主要由光源1、起偏镜8、法拉第线圈9、检偏镜11、光电倍增管12、控制单元13、伺服电机14、测角机构6与7、微处理器15及显示单元16组成，其中起偏镜8设于一由伺服电机14通过蜗杆5带动的蜗轮4轴上，其特征是蜗杆5上或由蜗杆5带动的一副轴5′上装有一光学斩波器6，该光学斩波器6左右有二个光电断续器7a、7b，所述光电断续器7的输出与微处理器15的输入相连接。
当光学斩波器6在蜗杆5带动下旋转时，由于其斩波作用使光电断续器7输出一组电平不断变化的脉冲信号，其脉冲数与检偏镜8转过的角度成正比，该脉冲信号通过微处理器15处理，转换成α角的读数，并由显示单元16显示出来。
本实用新型的显示单元16采用智能型大平面、带背景光的段码字符式液晶显示器，可显示五位旋光度读数。
本实用新型在微处理器15的输出端接有一个通信接口电路17，所述通信接口电路包括一个RS232接口电路与一个通信插口。数据经微处理器处理后，可通过通信接口与外部设备，如与PC机18实现双向通信。
本实用新型的优点在于1.在自动数显旋光仪上采用新的测角机构，简化了仪器结构、提高了仪器的灵敏度和可靠性；2.首次采用智能型液晶显示器，具有体积小、重量轻、功耗低、显示内容多，能和微处理器直接通信，占用微处理器资源少，读数清晰、视觉舒适、寿命特长等特点，有效提高了自动数显旋光仪的品质；3.加入通信接口电路后，增加了对外通信功能。因此从整体上大大增加了自动数显旋光仪产品的技术含量，提升了产品的品质和技术附加值，实现了产品的升级换代。
图1为本实用新型的自动数显旋光仪的结构示意图；图2为测角机构的结构示意图；图3为旋光仪的原理图，图4为透光强度曲线I的变化情况示意图。
图中1钠灯，2光栏，3透镜组，4蜗轮，5蜗杆，6光学斩波器，7红外光电断续器，8起偏镜，9法拉第线圈，10试样，11检偏镜，12光电倍增管，13控制单元，14伺服电机，15单片微处理器(CPU)，16显示单元，17通信接口电路、18 PC机。
具体实施方式
现结合一实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。
图1所示的自动数显旋光仪，由光源1、蜗轮4、蜗杆5、测角机构5、6、起偏镜8、法拉第线圈9、检偏镜11、光电倍增管12、控制单元13、伺服电机14、微处理器15、显示单元16组成。仪器采用钠灯作光源1，光线经一小孔光栏2和一物镜3后成为一组平行光，平行光经起偏镜8后变为平面偏振光，其振动平面为oo(参见图3)，偏振光经过法拉第线圈9时，其振动平面产生频率为50Hz振幅为β的往复摆动(见图3c)，振动的偏振光通过检偏镜11投射到光电倍增管12上产生交变讯号。仪器以检偏镜11的光轴pp与起偏镜8的光轴oo正交时(即oo⊥pp)为光学零点，此时α＝0°(如图3a)。如前所述，当偏振光产生50Hz摆动时，在光学零点处得到100Hz的光电信号，而当在光路上置入旋光度为α的试样10时，则得到50Hz信号，且左、右旋试样的相位相反，控制单元13则根据光电管12输出的信号，控制伺服电机14并带动起偏镜8反向转过α°回到光学零点，并通过测角机构测出α的数值。
其测角机构如图2所示，所述伺服电机14通过一组齿轮带动一蜗杆5，蜗杆5再带动蜗轮4、并通过蜗轮4带动起偏镜8转动；同时蜗杆5还带动一光学斩波器6旋转，所述光学斩波器6可固定在蜗杆5的轴上，也可再通过一级齿轮传动，固定在其副轴5′上，以提高其测量精度(见图2b)。所述光学斩波器6为一在圆周上设有若干齿孔6a的圆盘(见图2c)，在该圆盘左右两侧齿孔位置处设有二个红外光电断续器7a、7b。所述红外光电断续器7是将光电二极管和外围电路、施密特触发电路、恒压电路集成在同一基片上作为接受器，与红外发光二极管相组合的器件。
当蜗杆5带动光学斩波器6转动时，圆盘上的齿孔6a依次通过二个光电断续器7，产生的脉冲信号由微处理器15计算出α角，并通过显示单元16显示出来，微处理器15具有分频、计数、左右旋鉴别、加减运算、过零符号变换等功能，自动平衡后旋光度的最小显示值为0.005°或0.001°，仪器精度为0.01°±0.0005α。
显示单元采用智能型大平面(80×36mm)、带背景光的段码字符式液晶显示器，其显示可显示五位旋光度读数。
在微处理器15的输出端接有一个通信接口电路17，所述通信接口电路包括一个RS232接口电路与一个通信插口。数据经微处理器处理后，在由显示单元16显示的同时，可通过通信接口17与外部设备，如PC机18实现双向通信，将一些有价值的数据，如三次读数值和三次读数值的平均值、样品批号、操作者和操作日期等数据传送到PC机18，以对这些数据进行进一步处理、打印、储存等。
权利要求1.一种自动数显旋光仪，主要由光源(1)、起偏镜(8)、法拉第线圈(9)、检偏镜(11)、光电倍增管(12)、控制单元(13)、伺服电机(14)、测角机构(6)、(7)、微处理器(15)与显示单元(16)组成，其中起偏镜(8)设于一由伺服电机(14)通过蜗杆(5)带动的蜗轮(4)轴上，其特征是蜗杆(5)上或由蜗杆(5)带动的一副轴(5′)上装有一光学斩波器(6)，该光学斩波器(6)左右有二个光电断续器(7a)、(7b)，所述光电断续器(7)的输出与微处理器(15)的输入相连接。
2.根据权利要求1所述的自动数显旋光仪，其特征在于所述光学斩波器(6)为一在外周上开有若干齿槽的圆盘。
3.根据权利要求1或2所述的自动数显旋光仪，其特征在于所述光电断续器(7)为一红外发光管与一接收器组成的透射式集成组合器件，所述接收器是由光电二极管、外围电路、施密特触发电路、恒压电路集成在一个基片上组成。
4.根据权利要求1所述的自动数显旋光仪，其特征在于所述显示单元(16)采用智能型大平面、带背景光的段码字符式液晶显示器。
5.根据权利要求1或4所述的自动数显旋光仪，其特征在于在所述微处理器(15)的输出端接有一个通信接口电路(17)，所述通信接口电路(17)包括一个RS232接口电路与一个通信插口。
专利摘要一种自动数显旋光仪，主要由光源、起偏镜、法拉第线圈、检偏镜、光电倍增管、控制单元、伺服电机、测角机构、微处理器及显示单元组成，蜗杆上或由其带动的一副轴上装有一光学斩波器，该光学斩波器左右有二个光电断续器，该光电断续器的输出与微处理器的输入相连接；显示单元采用智能型大平面、带背景光的段码字符式液晶显示器，可显示五位旋光度读数；在微处理器的输出端接有一个通信接口电路。本实用新型的优点在于简化了仪器结构、提高了仪器的灵敏度和可靠性；智能型液晶显示器体积小、重量轻、功耗低、显示内容多，能和微处理器直接通信，占用微处理器资源少，读数清晰、视觉舒适、寿命特长；增加了对外通信功能。
文档编号G01J4/00GK2607563SQ03229960
公开日2004年3月24日 申请日期2003年4月1日 优先权日2003年4月1日
发明者潘如虎, 马育华, 瞿德忠 申请人:上海浦东物理光学仪器厂