直读式液体折射率测量仪的制作方法

本发明涉及一种直读式液体折射率测量仪。

背景技术：

折射率是反映物质信息的重要物理量，在化学、生物、医疗等方面需要测量样品溶液折射率及其变化来测定样品的各种性质和参数.在环境污染防治方面，也要测量样品溶液的折射率.故液体折射率的测量在日常生活与科学研究应用十分广泛。传统测量液体折射率的方法主要是最小偏向角法和全反射法，这些方法都需要测量最小偏向角，但最小偏向角位置的确定存在随机性、操作繁琐，测量量较多，原理较复杂，不仅不易观察，在操作上也有很大的不便性，容易引入较大的误差。

技术实现要素：

对于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种操作简单、抗干扰性强、方便快捷的直读式液体折射率测量仪。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种直读式液体折射率测量仪，它包括盒体、空心三棱镜、三棱镜放置台、激光灯、滑动变阻器、射出光线检测装置、显示屏、单片机和电源模块，所述空心三棱镜、三棱镜放置台、激光灯、滑动变阻器、射出光线检测装置、单片机和电源模块位于所述盒体内；所述滑动变阻器的旋钮和所述显示屏位于所述盒体的上表面；

所述三棱镜放置台上设置有限定槽，所述空心三棱镜位于所述限定槽内；

所述空心三棱镜为直角三角形，在空心三棱镜上设置有用于注入液体的开口；

所述射出光线检测装置包括光电三极管、指示灯和电池组成的回路；

所述滑动变阻器的旋钮中心点与所述空心三棱镜的一个直角边的中点同轴；所述滑动变阻器的旋钮连接有一个横杆，在所述横杆的末端设置有竖杆，在所述竖杆的末端设置有所述激光灯，所述激光灯位于所述空心三棱镜的直角边一侧，所述光电三极管位于所述空心三棱镜的斜边的法线上，且与所述激光灯位于同一水平面上；在所述盒体的上表面设置有以所述滑动变阻器的旋钮中心点为圆形的弧形通孔，所述竖杆穿过所述弧形通孔位于所述盒体内；

所述滑动变阻器和显示屏分别与所述单片机连接，所述滑动变阻器位于初始位置时，所述激光灯的光束与所述空心三棱镜的直角边平行；

在所述盒体上设置有用于取放所述空心三棱镜的门。

进一步的，所述空心三棱镜的顶部开口，在所述开口处设置有密封盖。

进一步的，在所述弧形通孔两侧设置有遮光部。

优选的，所述遮光部为不透明橡胶皮条。

优选的，所述门的上端与所述盒体交接连接。

本发明的有益效果是：摒弃了最小偏向角法和掠入射法测量时所带来的最小偏向角或明暗分界线不易测准、测量量较多及原理复杂等缺点。具有操作简单、抗干扰性强、方便快捷等特点。

滑动变阻器与激光灯联动，将入射角角度的变化与滑动变阻器滑片移动的距离进行对应，从而使角度的变化可以实时可读。

空心三棱镜内方便任意更换不同液体，盒体上的门上端与盒体铰接连接，掀开后即可拿取和放置空心三棱镜，便于操作和遮光。

采用光电三极管与指示灯配合，便于观察出射光线是否位于空心三棱镜斜边的法线方向上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体外部结构示意图；

图2为本发明的盒体内部结构示意图(为了视图清晰，未画出电源线及数据传输线)；

图3为本发明的盒体内部结构示意图(为了视图清晰，未画出电源线及数据传输线)；

图4为本发明的空心三棱镜优选实施例结构示意图；

图5为本发明的空心三棱镜优选实施例结构示意图；

图6为本发明的原理示意图；

图7为图2中局部a的放大图。

图中，盒体1、弧形通孔11、遮光部111、门12、电源线插孔13、激光调节旋钮14、电源开关15、元器件盒16、空心三棱镜2、密封盖21、拉环211、三棱镜放置台3、激光灯4、滑动变阻器5、旋钮51、横杆511、竖杆512、显示屏6、光电三极管7、指示灯8。

具体实施方式

下面结合附图1-7对本发明的具体实施方式做详细描述：

本发明包括盒体1、空心三棱镜2、三棱镜放置台3、激光灯4、滑动变阻器5、射出光线检测装置、显示屏6、单片机和电源模块，所述空心三棱镜2、三棱镜放置台3、激光灯4、滑动变阻器5、射出光线检测装置、单片机和电源模块位于所述盒体1内。所述滑动变阻器5的旋钮51和所述显示屏6位于所述盒体1的上表面。在盒体1的一侧还设置电源线插孔13、激光调节旋钮14和电源开关15。在盒体1内设置有元器件盒16，电源模块、各个线路板等均设置在元器件盒16内。

所述三棱镜放置台3上设置有限定槽，所述空心三棱镜2位于所述限定槽内。限定槽的形状与空心三棱镜2相同，为三角形，且大小正好可以将所述空心三棱镜2的底部放入限位槽中。

所述空心三棱镜2为直角三角形，在空心三棱镜2上设置有用于注入液体的开口，本发明优选实施例如图4和图5所示，空心三棱镜2的顶端开口，并在开口处设置密封盖21。具体的，在空心三棱镜开口内侧边缘设置凹槽，在密封盖21下表面设置与该凹槽对应的凸起，密封盖21的凸起卡入开口内侧的凹槽实现密封，为了方便打开密封盖21，在密封盖21上方设置拉环211。设置密封盖21的目的是为了放置放拿取和放置空心三棱镜时，内部的液体洒出。

所述射出光线检测装置包括光电三极管7、指示灯8和电池组成的回路。当光照射到光电三极管中心上的感应点上时，整个电路相当于通路，指示灯8灯发亮；当无光照射时，整个电路相当于开路，指示灯8不发亮。指示灯8设置在盒体1的上表面。

所述滑动变阻器5的旋钮51中心点与所述空心三棱镜2的一个直角边(如图6中所示的直角边ab，中点为o)的中点同轴。如图2中所示，滑动变阻器5位于空心三棱镜2的上方。所述滑动变阻器5的旋钮51连接有一个横杆511，在所述横杆511的末端设置有竖杆512，在所述竖杆512的末端设置有所述激光灯4，所述激光灯4位于所述空心三棱镜2的直角边一侧，所述光电三极管7的感应点位于所述空心三棱镜2的斜边的法线上，且与所述激光灯4位于同一水平面上。在所述盒体1的上表面设置有以所述滑动变阻器5的旋钮51中心点为圆形的弧形通孔11，所述竖杆512穿过所述弧形通孔11位于所述盒体1内。

所述滑动变阻器5和显示屏6分别与所述单片机连接，所述滑动变阻器5位于初始位置时，所述激光灯4的光束与所述空心三棱镜2的直角边ab平行。这时，显示屏上对应显示入射角角度为0°。然后根据滑动变阻器5的阻值变化，对应的在显示屏6上显示入射角度数。

在所述盒体1上设置有用于取放所述空心三棱镜2的门12。优选的，所述门12的上端与所述盒体1交接连接，掀开后即可拿取和放置空心三棱镜2，便于操作和遮光。

为了防止弧形通孔11漏光影响激光灯4的光线，在所述弧形通孔11两侧设置有遮光部111。优选的，所述遮光部为不透明橡胶皮条或者为软毛。如图7所示采用软毛。

在双层空心三棱镜顶角a较小时(a≤30°),入射角以某一角度a入射ab边，其出射线会垂直于ac边出射，即出射光线就是ac面的法线方向。由几何关系知ab面的折射角b＝a，入射角a，由折射定律可得：

故只要测得入射角a和顶角a就能得到折射率n。而顶角a是空心三棱镜的已知角，入射角a根据滑动变阻器可以转换得到。通过上述公式可直接计算得到折射率n。

本发明的具体操作步骤如下：

(1)打开门12，将空心三棱镜2取出。

(2)在空心三棱镜2盛放上适当被测样品溶液，将空心三棱镜2放入三棱镜放置台3上的限定槽内，将门关闭(保持仪器内部黑暗环境)。

(3)打开激光灯及显示屏电源开关。

(4)转动滑动变阻器5的旋钮51，直至看到显示屏6上的入射角度为为0°时停止。

(5)顺时针缓慢旋转滑动变阻器5的旋钮51，同时注意指示灯。

(6)直到看到指示灯亮起(此时出射光线的方向与三棱镜斜边的方向相同)，这时显示屏上所显示的就是入射光的入射角度a和被测样品溶液的折射率n。

(7)进行读数。

本仪器的测量方法在垂直底边入射法测量三棱镜的折射率的基础上进行改进，在空心三棱镜中盛放被测样品溶液。激光灯与滑动变阻器通过杆联动，滑动变阻器的旋钮中心与空心三棱镜直角边的中点(图6中ab边的中点)相对齐，旋转滑动变阻器的旋钮，将会带动激光灯以直角边ab的中点为圆心，横杆长为半径的圆周运动。滑动变阻器与事先已经编好程序的单片机和显示屏相连，将滑动变阻器转动的阻值转化为激光灯转动的角度和被侧样品溶液的折射率。利用光电三极管的性质(有光照射，所在电路有电流通过；无光照射，所在电路没有电流通过)来检验出射光的方向，将光电三极管放置在斜边ac的法线方向上，当出射光打在光电三极管上时，指示灯会亮，说明此时出射光的方向与斜边的法线方向相同，即达到了实验所要求的状态。此时可从显示屏上读出所测样品溶液的折射率。

上述本发明的主要特征和结构,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，还能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。