本发明涉及的是光电测试和化工测试，具体为一种测量透明溶液浓度的系统。
背景技术：
1、目前测量透明溶液浓度的主要方法有光学法、电容法、化学法、超声波法等，这几种主要测量方法各有优缺点。其中电容法的主要缺点是测量精度不高，化学法的主要缺点是测量过程复杂、易产生污染、速度较慢且不能实时在线测量，超声波法的主要缺点是受周围环境振动影响大、稳定性差导致测量精度不高，光学法的明显优点是测量精度高且可以无接触测量，但目前常用的光学测量方法比如液滴法，所运用的实验装置比较复杂，操作过程不易控制而且价格昂贵，难以普及。
技术实现思路
1、针对上述情况，本发明提供了一种测量透明溶液浓度的系统，包括三棱柱容器、位置传感器、激光管等部件，利用不同浓度溶液具有不同折射率的物理属性和三棱镜分光原理，采用三棱柱容器实现不同浓度溶液使光束产生不同的偏转角度，进而通过位置传感器采集到不同位置的光斑，即溶液浓度与光斑位置一一对应，再通过定标获得溶液浓度与光斑位置的函数关系，最后测量待测溶液浓度时，只需测量被折射光的光斑位置，利用函数关系换算即得到溶液浓度。本发明技术方案结构简单、易于操作、成本低廉且测量精度高、速度快，有效解决了上述问题。
2、本发明采用的技术方案：
3、一种测量透明溶液浓度的系统，其特征在于：所述系统包括直三棱柱容器(2)，所述直三棱柱容器的底面为等腰三角形，其中包含等腰三角形腰线的侧面一侧设置有激光管(1)，包含等腰三角形腰线的另一侧面一侧设置有psd位置传感器(4)，所述psd位置传感器(4)经数据线(6)与信号处理显示模块(5)连接；
4、所述信号处理显示模块包括信号放大电路和触发电路，所述psd位置传感器的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，所述信号放大电路的信号输出端与模数转换器的第一信号输入端连接，所述模数转换器的信号输出端与信号处理器的第一信号输入端连接，所述信号处理器的第一信号输出端与显示器的信号输入端连接，所述信号处理器的第二信号输出端与模数转换器的第二信号输入端连接，所述触发电路的第一信号输出端与模数转换器的第三信号输入端连接，所述触发电路的第二信号输出端与信号处理器的第二信号输入端连接，所述信号放大电路、模数转换器、信号处理器、触发电路和显示器均由外部电源供电。
5、进一步的，所述信号放大电路包括第一运算放大器u1和第二运算放大器u2，所述第一运算放大器u1的同相输入端与psd位置传感器的第一信号输出端连接，所述psd位置传感器的第一信号输出端还经第一电阻r1接地，所述第一运算放大器u1的反相输入端一路经第三电阻r3接地，所述第一运算放大器u1反相输入端的另一路经第四电阻r4与第一运算放大器u1的输出端连接，所述第一运算放大器u1的正电源端与电源vcc连接，所述第一运算放大器u1的负电源端接地；
6、所述第二运算放大器u2的同相输入端与psd位置传感器的第二信号输出端连接，所述psd位置传感器的第二信号输出端还经第二电阻r2接地，所述第二运算放大器u2的反相输入端一路经第五电阻r5接地，所述第二运算放大器u2反相输入端的另一路经第六电阻r6与第二运算放大器u2的输出端连接，所述第二运算放大器u2的正电源端与电源vcc连接，所述第二运算放大器u2的负电源端接地。
7、进一步的，所述模数转换器adc的第26引脚ino与第一运算放大器u1的输出端连接，所述模数转换器adc的第27引脚in1与第二运算放大器u2的输出端连接，所述模数转换器adc的第25引脚add a与信号处理器mcu的第24引脚p2.3/a11连接，所述模数转换器adc的第22引脚ale、第6引脚start均与信号处理器mcu的第27引脚p2.6/a14连接，所述模数转换器adc的第12引脚vref(+)与电源vcc连接，所述模数转换器adc的第16引脚vref(-)、第23引脚add c、第24引脚add b均接地，所述模数转换器adc的第7引脚eoc与信号处理器mcu的第28引脚p2.7/a15连接，所述模数转换器adc的第9引脚oe与信号处理器mcu的第10引脚p3.0/rxd连接，所述模数转换器adc的8个数字信号输出端out1-out8与信号处理器mcu的8个信号输入端p1.7-p1.0按顺序一一对应连接。
8、进一步的，所述触发电路包括第一d触发器u3和第二d触发器u4，所述第一d触发器u3的时钟输入端clk与信号处理器mcu的第30引脚ale连接，所述第一d触发器u3的d端与第一d触发器u3的端连接，所述第一d触发器u3的q端与第二d触发器u4的时钟输入端clk连接，所述第一d触发器u3的s端、r端分别与电源vcc连接，所述第二d触发器u4的d端与第二d触发器u4的端连接，所述第二d触发器u4的q端与模数转换器adc的第10引脚clock连接，所述第二d触发器u4的s端、r端分别与电源vcc连接。
9、进一步的，所述信号处理器mcu的第19引脚xtal1一路经晶振x1与信号处理器mcu的第18引脚xtal2连接，所述信号处理器mcu第19引脚xtal1的另一路经第一电容c1、第二电容c2与信号处理器mcu的第18引脚xtal2连接，所述第一电容c1与第二电容c2的公共端接地，所述信号处理器mcu的第9引脚rst一路经第七电阻r7接地，所述信号处理器mcu第9引脚rst的另一路经第一按钮k1、第三电容c3接地，所述按钮k1和电容c3的公共端与电源vcc连接，所述信号处理器mcu的第31引脚与电源vcc连接，所述信号处理器mcu的第12引脚经第二按钮k2接地，所述信号处理器mcu第21引脚p2.0/a8与显示器的第4引脚rs连接，所述信号处理器mcu第22引脚p2.1/a9与显示器的第5引脚rw连接，所述信号处理器mcu第23引脚p2.2/a10与显示器的第6引脚e连接，所述显示器第1引脚vss接地，所述显示器第2引脚vdd、第3引脚vee分别与电源vcc连接；
10、所述信号处理器mcu第39引脚p0.0/ad0一路与显示器的第7引脚d0连接，另一路经第八电阻r8与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第38引脚p0.1/ad1一路与显示器的第8引脚d1连接，另一路经第九电阻r9与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第37引脚p0.2/ad2一路与显示器的第9引脚d2连接，另一路经第十电阻r10与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第36引脚p0.3/ad3一路与显示器的第10引脚d3连接，另一路经第十一电阻r11与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第35引脚p0.4/ad4一路与显示器的第11引脚d4连接，另一路经第十二电阻r12与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第34引脚p0.5/ad5一路与显示器的第12引脚d5连接，另一路经第十三电阻r13与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第33引脚p0.6/ad6一路与显示器的第13引脚d6连接，另一路经第十四电阻r14与电源vcc连接，所述信号处理器mcu第32引脚p0.7/ad7一路与显示器的第14引脚d7连接，另一路经第十五电阻r15与电源vcc连接。
11、工作原理：利用不同浓度的溶液具有不同折射率这一物理属性和三棱镜的分光原理，将不同浓度的溶液分次装进三棱柱容器内，当激光射向三棱柱容器时不同浓度的溶液会使光束产生不同的偏转角度，此时光斑落在psd位置传感器上，使传感器对外输出模拟信号，然后经过放大电路放大模拟信号、模数转换器将模拟信号转换成数字信号并输入至信号处理器，信号处理器首先依据psd测试原理公式计算出光斑位置，然后通过光斑位置与溶液浓度的函数关系式换算得到被测溶液的浓度，最后通过液晶显示器显示结果。
12、进一步的，所述等腰三角形的顶角范围为60度-80度。
13、进一步的，所述psd位置传感器(4)的中点与直三棱柱容器(2)侧面的距离范围为14cm-16cm。
14、经多次实验证实，在上述参数范围内进行测量，结果更加精准。
15、综上所述，由于采用了上述方案，本发明具有以下优点：
16、(1)本发明一种测量透明溶液浓度的系统，包括激光管、直三棱柱容器、psd位置传感器、显示器等，充分利用不同浓度的溶液具有不同折射率的物理属性和三棱镜的分光原理，通过psd位置传感器采集到光斑信号后经运算放大器、模数转换器、信号处理器处理后得到光斑的位置值，然后根据溶液浓度与光斑位置值的函数关系换算得到被测溶液的浓度。与现有技术相比，本系统结构简单、易于操作，测量的不确定度介于0.028％-0.149％之间，因此测量精度和稳定性都比较高，每次测试在30秒内(包括更换测试溶液)即得到测试结果，较大地提高了测量速度。
17、(2)本发明设计科学合理、制作简单、安全可靠，体积较小便于携带，所需电子元器件及其他部件均可通过市场常规渠道购得，且价格低廉，可大规模生产及推广应用。