专利名称：：乙醇度仪及其分划板刻度分划方法
技术领域：
：本发明涉及一种乙醇度仪以及折光仪分划板刻度的分划方法，特别是指一种安装在阿贝折光仪上的乙醇度仪分划板刻度分划方法。
背景技术：
：折光仪是根据物理光学原理制作的光学仪器，可以测量液体媒质的折光率。其中阿贝折光仪使用最为普及。虽然折光仪可以测量液体的折光率，但是相比于液体的折光率，人们往往更关心液体的浓度。可人们从折光仪读出待测液体的折光率以后，需要经过换算才能知道待测液体的浓度，例如，在检测乙醇溶液浓度时，有一种方法就是用折光仪先测出不同浓度的乙醇溶液折光率，再经过数据换算计算出对应的乙醇浓度，这种方法因不能用折光仪直接读取乙醇浓度，在实际应用中十分不便。还有一种经常使用的方法，是将乙醇水溶液滴入量糖仪内进行测量，然后通过测量数值反过来推算乙醇水溶液的折光率，在从折光率推算乙醇浓度，此一方法更加繁琐，使用更加不便。发明内本发明的目的在于提供一种乙醇度仪，通过在分划板上直接分划有乙醇浓度刻度值，可以直接读出待测乙醇水溶液的乙醇浓度。本发明的又一目的在于提供一种乙醇度仪分划板刻度分划方法，使用这种方法，可以在折光仪的分划板上直接标刻乙醇浓度刻度值。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种乙醇度仪，其特征在于包括折光仪以及读数分划板，所述的读数分划板上标刻有乙醇浓度刻度。所述的折光仪是阿贝折光仪。为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于，具有以下几个步骤(1)得到不同浓度的乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系；(2)得到折光仪读数分划板读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系；(3)利用上述两个对应关系，将乙醇水溶液浓度刻度刻划在折光仪的读数板上。步骤(1)包括以下三个步骤a、得到某一温度下，0%80%区间内不同浓度的乙醇水溶液的折光率；b、将上述浓度范围划分为至少一个浓度区域，在各浓度区域内采用插值法或者曲线拟合的方法用函数逼近所述的折光率数据；c、将上一步骤中得到的所有函数结合，得到整个浓度区域内乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系。在步骤b中所述的插值法是拉格朗日插值方法、牛顿插值方法、等距节点插值方法或者分段低次插值方法。在步骤b中所述的曲线拟合的方法是最小二乘法。所述的折光仪是阿贝折光仪，且步骤(2)包括以下步骤-a、得到阿贝折光仪第二次折射角与待测液体折光率的函数关系；并得到阿贝折光仪读数指针或者光标位置与第二次折射角的对应关系；b、结合上述函数关系与对应关系，得到阿贝折光仪读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系。步骤(3)包括以下步骤:a、确定0%刻度在分划板上的位置，并计算分划板上其它浓度刻度与0%刻度之间的距离；b、将浓度刻度标刻在分划板上。步骤(1)是这样实现得到分划板上每个刻度所对应的乙醇水溶液的折光率。步骤(1)是这样实现a、在某一温度下，配置与分划板上需要标记的每个刻度相同浓度的乙醇水溶液若干份；b、测量上述各浓度的乙醇水溶液的折光率。200610113353.8说明书第3/8页图1是乙醇水溶液随乙醇浓度增大其折光率变化趋势图；图2是光线穿越不同介质时发生折射的示意图3是光线穿越不同介质发生全反射以及出现临界折射角示意图4是阿贝折光仪测量液体折光率的原理图5是采用本发明所述的方法所得到的分划板示意图。附图标记说明/—入射角；折射角；I一介质；II一介质；"P"2—折光率；n,.2—相对折光率；~—临界角；51—棱镜；511—粗糙表面；52—棱镜；521一光学平面；53—待测液体；54—测量目镜；《一第二次折射角。具体实施例方式一、以下配合本发明乙醇度仪分划板刻度分划方法，在一较佳实施例中，所述的方法包括以下几个步骤-(一)得到不同浓度的乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系。1、在室温2(TC情况下，配制出0%100%的不同浓度的乙醇水溶液若干份，用折光仪至少io次以上分别重复测定各浓度乙醇水溶液的折光率，然后求取平均折光率作为测定结果，并记录入表l。表l乙醇百分浓度与折光率对应表(20°C)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>0.00042g7+1.336180S"2400.00033g7+1.3425140pw《600細18g+1.3510560p"700.00010g+1.3565570p"80其中，j表示折光率，无量纲；W表示乙醇浓度百分数。(二)得到折光仪读数分划板读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系。1、得到阿贝折光仪第二次折射角与待测液体折光率的函数关系；并得到阿贝折光仪读数指针或者光标位置与第二次折射角的对应关系。①光线折射的原理如图2所示，根据折射定律，入射角/和折射角r之间有下列关系当光线从介质I进入介质II时则有sin/"，，、^"、(2)smra&式中，"2分别为1，n两介质的折光率，ni.2是介质ii对于介质i的相对折光率。折光率为物质的特性常数，对一定波长的光在一定温度压力下，是一个定值。由上式可知，当"2〉"时，则折射角r恒小于入射角/。如图3所示，当入射角/增加到90°时，折射角相应地增加到最大值^，^称为临界角。此时介质II中从OY到OA之间有光线通过，而OA到OX之间则为暗区。当入射角为90°时，上式可写成-"，，、Sin,c=_L(3)即在固定两种介质时，临界折射角^的大小和相对折光率有简单的函数关系。②得到阿贝折光仪的读数分划板的读数指针或者光标位置与待测乙醇水溶液的折光率之间的关系阿贝折光仪就是根据上述原理设计的。如图4是仪器构造的示意图。它的主要部分为两块直角棱镜51、52，棱镜51的粗糙表面511与棱镜52的光学平面521之间约有0.1到0.15mm的空隙，用于装待测液体53并使在51、52间铺成一簿层。光线从反射镜射入棱镜51后，由于粗糙表面511是粗糙的毛玻璃而发生漫射，从各种角度透过缝隙的被测液体53;进入棱镜52中，由前所知，从各个方向进入棱镜52的光线均产生折射，而其折射角都落在临界角^之内(因为棱镜的折光率大于液体的折光率，因此人射角从0°到90°的全部光线都能通过棱镜而发生折射)。具有临界角~的光线穿出棱镜52后射于测量目镜54上，此时若将测量目镜54的十字线(图中未示)调节到适当位置，则会见到测量目镜54上半明半暗。折射光都应当落在临界角以内，成为明区，其它部分成为暗区，构成明暗分隔线。理论上，只要己知棱镜52的折光率，通过测定待测液体53的临界角^就能求得待测液体53的折射率，但实际上测定临界角^很不方便，当折射光从棱镜52出来进入空气又产生折射，此临界折射光线的第二次折射角《易于测量，其与待测液体的折光率J之间的关系是-_y=sin〃gy"f-sin''《—cos〃袋in《(4)式中巧为棱镜52在定温下的折光率，是定值；々是棱镜入射面521与出射面522之间的夹角，也是定值。所以待测液体53的折光率少与阿贝折光仪的第二次折射角《之间具有确定的函数关系。由于阿贝折光仪中测量第二次折射角《的具体方法、装置和公式属于本领域普通技术人员公知技术，在此不作赘述，但一般来说，阿贝折光仪的读数指针或光标的位移与第二次折射角《之间具有线性关系或者近似的线性关系。所以，阿贝折光仪的读数指针或光标与0%刻度之间的距离《与第二次折射角《之间具有线性关系，可以用公式表示为《=mg^x—《)(5)式中，W为常数，由阿贝折光仪的结构确定；《是折光仪测量乙醇浓度W为P/0的乙醇水溶液的第二次折射角；6>。是折光仪测量乙醇浓度"为0%的乙醇水溶液的第二次折射角。③结合公式(4)和(5)，可以得到阿贝折光仪读数分划板的读数指针或者光标位置与乙醇水溶液的折光率:K之间的关系。确定了乙醇水溶液的折光率^，则由公式(4)可以解方程得到第二次折射角《的数值；将得到的第二次折射角《带入公式(5)，可以得到此时读数指针或光标与0%刻度之间的距离《。所以，得到了阿贝折光仪读数分划板的读数指针或者光标位置与乙醇水溶液的折光率^之间的关系。(三)利用步骤(一)、(二)中得到的两个对应关系，将乙醇水溶液浓度刻度刻划在折光仪的读数板上。1、首先在分划板上确定乙醇浓度为0%的刻度位置。乙醇浓度为0%时，在阿贝折光仪内滴加纯水作为待测溶液，调整测量目镜使其半明半暗，此时读数指针或光标所处的位置就是乙醇浓度0%的刻虔位置，此时第二次折射角即为&。2、然后确定其它乙醇浓度刻度位置。乙醇浓度w为x^时，由公式(1)可以计算此浓度乙醇溶液的折光率少，然后由公式(4)可以得到折光仪测量该浓度乙醇水溶液时的第二次折射角《，代入公式(5)中运算，可以得到分划板上^%刻度与0%刻度之间的距离，即可刻划该浓度义％。在本实施例中，假定sinZ-0.914，cos-=0.407，^=1.75，并假设分划板刻度0%到80%之间的距离为IO厘米，则经过计算得到各浓度刻度值与0%刻度的距离，挑选数个数值列入下表表2乙醇度仪分划板刻度距离表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>可见，随着乙醇浓度的升高，刻度值越来越密。以上所列举的具体实施例中，乙醇浓度范围0%80%被划分为四个区域，在实际操作中，可以划分为更多区域，从而使分划板得刻度更精确；同时，采用的拟合方法也不限定于线性拟合方法，还可以采用拉格朗日插值方法、牛顿插值方法、等距节点插值方法或者分段低次插值方法等插值方法逼近实验数据。例如可以采用分段线性插值方法，用折线段将所有实验数据点连接起来得到拟合函数，采用这种方法得到的分划板如图5所示。在此实施例中，刻度范围是0%80%，最小刻度值是1%，但在实际应用时，刻度范围也可以是其中的一段，如30%70%，最小刻度值也可以根据需要而设计，例如是0.5%或者2%。当然，步骤(--)也可以这样实现直接得到分划板上需要标记的每个刻度所对应的乙醇水溶液的折光率。举例说明如下若分划板上刻度是从40%60%，刻度间隔为2%，则直接测量40%、42%、44%......60%浓度的乙醇水溶液的折光率，仍然利用步骤(二)中得到的对应关系，将乙醇水溶液浓度刻度刻划在折光仪的读数板上。二、用上述方法得到的乙醇度仪，包括有折光仪以及分划板，所述的分划板上标刻有乙醇浓度刻度，与待测乙醇水溶液的乙醇浓度相对应(如图5所示)。上述折光仪可以是阿贝折光仪。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的权利要求可限定的范围之内。权利要求1、一种乙醇度仪，其特征在于包括折光仪以及读数分划板，所述的读数分划板上标刻有乙醇浓度刻度。2、根据权利要求l所述的乙醇度仪，其特征在于所述的折光仪是阿贝折光仪。3、一种乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于，具有以下几个步骤(1)得到不同浓度的乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系；(2)得到折光仪读数分划板读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系；(3)利用上述两个对应关系，将乙醇水溶液浓度刻度刻划在折光仪的读数板上。4、根据权利要求3所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于步骤(1)包括以下三个步骤a、得到某一温度下，0%80%区间内不同浓度的乙醇水溶液的折光率；b、将上述浓度范围划分为至少一个浓度区域，在各浓度区域内采用插值法或者曲线拟合的方法用函数逼近所述的折光率数据；c、将上一步骤中得到的所有函数结合，得到整个浓度区域内乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系。5、根据权利要求4所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于在步骤b中所述的插值法是拉格朗日插值方法、牛顿插值方法、等距节点插值方法或者分段低次插值方法。6、根据权利要求4所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于在步骤b中所述的曲线拟合的方法是最小二乘法。7、根据权利要求3所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于所述的折光仪是阿贝折光仪，且步骤(2)包括以下步骤:a、得到阿贝折光仪第二次折射角与待测液体折光率的函数关系；并得到阿贝折光仪读数指针或者光标位置与第二次折射角的对应关系；b、结合上述函数关系与对应关系，得到阿贝折光仪读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系。8、根据权利要求3所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于步骤(3)包括以下步骤a、确定0%刻度在分划板上的位置，并计算分划板上其它浓度刻度与0%刻度之间的距离；b、将浓度刻度标刻在分划板上。9、根据权利要求3所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于步骤(1)是这样实现得到分划板上需要标记的每个刻度所对应的乙醇水溶液的折光率。10、根据权利要求9所述的乙醇度仪分划板刻度分划方法，其特征在于步骤(1)是这样实现-a、在某一温度下，配置与分划板上需要标记的每个刻度相同浓度的乙醇水溶液若干份；b、测量上述各浓度的乙醇水溶液的折光率。全文摘要本发明是一种乙醇度仪，包括折光仪以及读数分划板，通过在所述的分划板上标刻乙醇浓度刻度，与折光仪中待测乙醇水溶液的乙醇浓度相对应，而能直接从折光仪中读出待测乙醇水溶液的乙醇浓度。本发明还是一种乙醇度仪分划板刻度分划方法，具有以下几个步骤(1)得到不同浓度的乙醇水溶液的折光率与其浓度的对应关系；(2)得到折光仪读数分划板读数指针或者光标位置与待测液体折光率的对应关系；(3)利用上述两个对应关系，将乙醇水溶液浓度刻度刻划在折光仪的读数板上。使用该方法能将乙醇浓度的刻度标刻在折光仪读数分划板上。文档编号G01N21/41GK101153842SQ20061011335公开日2008年4月2日申请日期2006年9月25日优先权日2006年9月25日发明者林王申请人:林王