一种具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪及测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种物理光学检测技术及设备，更具体地说，涉及一种具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪及测量方法。本发明解决的主要问题，是针对野外或生产现场环境中使用，简化制样和便携式设计下的待测液旋光度自动检测。本发明所述的旋光仪整体外形呈柱状，沿轴向的侧面具有一个敞开式的空仓作为待测液的注入仓，使用时可将本发明所述的旋光仪整体浸入待测溶液中，敞开式溶液仓注满待测液体后自动进行旋光度测量。
【专利说明】一种具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物理光学检测设备及技术，更具体地说，涉及一种具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪及测量方法。
【背景技术】
[0002]旋光仪是测定物质旋光度的仪器。通过对样品旋光度的测量，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。广泛应用于制药、食品，以及化工、石油等工业生产，环境检测和科研、教学部门，用于化验分析或过程质量控制。现有设计中需要将待检物取样并放入仪器配套的容器中，在实验室条件下进行分析测量。取样、制样及在实验室条件下进行测量所需时间较长，不利于及时掌握待测物的质量状况。然而现实的问题是生产和监测部门需要在野外或生产现场条件下准确快捷地对待检溶液进行旋光检测。因此，需要开发一种操作简单，无需制样，易于在现场条件下使用的便携式自动旋光仪。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的主要问题是，针对在野外或生产现场环境使用，简化制样和便携式设计下的待测液旋光度自动检测。
[0004]本发明所述的旋光仪有耐腐蚀的高分子聚合物外壳，防渗水防腐蚀。整体外形呈柱状，沿轴向的侧面具有一个敞开式的空仓作为待测液的注入仓，方便携带。使用时可将本发明所述的旋光仪整体浸入待测溶液中，敞开式溶液仓注满待测液体后自动进行旋光度测量。
[0005]仪器一端有开关和显示屏，用于操作仪器工作和读取测量数据。
[0006]测量光路部分由白色激光二极管、准直扩束镜、起偏镜、检偏镜、光敏二极管组成，光线经过起偏镜转变为线偏光后，步进电机自动旋转检偏镜的偏振方向使与穿过待测溶液线偏光的振动方向垂直，使光敏二极管检测到的光信号最小。
[0007]当溶液仓注满待测溶液时，溶液使穿过溶液仓的线偏光发生振动方向偏转，这就是旋光效应。这促使单片机控制电机改变检偏镜角度，检偏镜的偏转角度既为旋光度。通过记录步进电机的步数，经过计算获得旋光度，显示在仪器一端的液晶屏幕上。旋光度的记录方法为:旋光度=步进电机转动的步数*每一步代表的旋转角度。
[0008]本发明以锂离子电池作为电源，具有完整的内置电路，可维持操作现场较长时间的使用并可充电后重复使用。步进电机通过一对啮合斜齿轮与检偏镜相连，传动过程平稳，增加测量的精确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的结构示意图。
[0010]图中1.白色激光二极管，2.准直扩束镜，3.起偏镜，401.402.透明玻璃片，5.敞开式溶液仓，6.检偏镜，7.光敏二极管，8.电源，9.一对啮合斜齿轮，10.步进电机，11.单片机，12.液晶显示屏，13.外壳。
【具体实施方式】
[0011]启动仪器后，将本发明所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪浸入待测液体中，待测液体需浸没外壳(13 )，此时液体灌满敞开式溶液仓(5 )。
[0012]图1中锂离子电池电源(8)接入电路，白色激光二极管光源(I)发光，通过准直扩束镜(2 )和线偏振透镜制作的起偏镜(3 )，穿过透明玻璃片(401)、溶液仓(5 )中的待测液、透明玻璃片(402)、线偏振透镜制作的检偏镜(6)入射到光敏二极管(7)上。
[0013]光线经过起偏镜转变为线偏振光，穿过待测溶液时偏振光的偏振方向发生旋转，当旋转检偏镜(6)使设计的偏振光透过角度与测量光偏振角度垂直时，光敏二极管(7)流过的电流最小。单片机(11)记录检偏镜旋转的角度，这就是旋光度。
[0014]当检偏镜(6)设计的偏振光透过角度未与测量光偏振角度垂直时，单片机(11)接收光敏二极管(7 )信号，驱动步进电机(10 )通过一对啮合斜齿轮(9 )带动检偏镜(6 )旋转，并最终使光敏二极管(7)通过电流最小。
[0015]旋光度的记录方法为:旋光度=步进电机转动的步数*每一步代表的旋转角度。
[0016]待测溶液的旋光度最终显示在本发明所述的便携式自动旋光仪一端的液晶屏幕
(12)上。若能够确定此时待测液体的成分，则能通过测得的旋光度、溶液仓(5)长度、环境温度和待测溶液比旋度求得待测溶液浓度。若不能确定待测溶液成分，可根据旋光度定性判断溶液中所含旋光性物质多少。
【权利要求】
1.自动旋光检测方法，其特征在于: 1)白色激光二极管发出的光线经过准直扩束镜和线偏振透镜(起偏镜)后成为线偏振光; 2)光线穿过溶液仓和另一片线偏振透镜(检偏镜)后汇聚在光敏二极管上； 3)当光敏二极管感受到的光信号最小时，检偏镜旋转的角度作为旋光度显示在液晶屏幕上。
2.根据权利要求1所述的自动旋光检测方法，其特征在于检偏镜的旋转由步进电机控制，其旋转角度或旋光度的计算方法为:旋光度=步进电机驱动步数*每步代表的旋转角度。
3.根据权利要求1或2所述的自动旋光检测方法，其特征在于单片机获得光敏二极管信号后控制步进电机的工作状态。
4.根据权利要求1或2或3所述的自动旋光检测方法，溶液仓为敞开式，使用时需要整体浸入待测溶液中。
5.具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，包含外壳、光源、准直扩束镜、起偏镜、溶液仓、检偏镜、电源、步进电机、液晶显示屏，其特征在于外形呈柱状，侧面敞开式内凹空仓作为溶液仓。
6.根据权利要求5所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于线偏光透镜作为起偏镜和检偏镜。
7.根据权利要求5或6所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于步进电机通过一对啮合斜齿轮驱动检偏镜旋转角度。
8.根据权利要求5或6或7所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于单片机作为信号处理和控制机构，根据光敏二极管电流的强弱控制步进电机的工作状态。
9.根据权利要求5所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于液晶显示屏在柱状外壳的一端，在一次测量结束后显示待测溶液的旋光度。
10.根据权利要求8或9所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于锂离子电池作为电源。
11.根据权利要求5所诉的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于溶液仓两侧挡板为透明玻璃。
12.根据权利要求5所述的具有敞开式溶液仓的便携式自动旋光仪，其特征在于具有塑料外壳，可防渗水、防腐蚀。
【文档编号】G01N21/21GK103837479SQ201410117457
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】周培聪, 杨雍福, 熊真 申请人:江西农业大学