一种利用折射率仪测量溶液浓度的方法与流程

本发明涉及溶液浓度测量领域，尤其是一种利用折射率仪测量溶液浓度的方法。

背景技术：

1、在实际生活中，往往需要进行溶液浓度的测量，例如糖度、酒精度、豆乳浓度、冷却液浓度等。

2、现有技术中，主要是利用不同浓度的液体其折射率不一样，通过棱镜利用全反射原理，得到一个明暗相间的视场，并通过各点光强度的比对找出明暗视场分界的位置，从而得出待测液体的浓度。

3、例如，在中国专利文献中公开了一种“折射计”，其公告号为cn101545859a。该专利中，公开了一种用于测定试样折射率的折射计，其包括：一个棱镜，具有与所述试样相接触的界面；一个光源，用于从棱镜的射入表面向界面射入光；以及一个光电传感器，用于接收在所述界面反射并从棱镜的射出表面向外射出的光。该光源和该光电传感器固定在棱镜上。该折射计包括一个配置在所述界面表面周围的试样台，该试样台设有在其表面上形成的非粘着性涂层。该折射计包括配置在所述界面表面和所述光电传感器之间的滤光装置，该滤光装置包括一个波长滤光器，其能选择性地允许传输具有在给定区域内的波长包括光源的光的波长在内的光。该专利中，说明书部分能够得出，通过光电传感器获得清晰的明暗对比的界面位置。

4、例如，在中国专利文献中公开了“一种高量程高精度的折光仪”，其公告号为cn215448981u。该专利中，公开了一种高量程高精度的折光仪，包括光源、棱镜、色散抑制单元和光电传感器，棱镜的折射率≥1.7，棱镜具有一与待测液体接触的接触界面，光源被配置为光源发射的光经过棱镜的入射面进入棱镜并照射至接触界面，从接触界面反射的光经棱镜的出射面出射出棱镜后被光电传感器接收，色散抑制单元用于抑制从棱镜的出射面出射的光的色散。该专利中，从附图中能够明确得知，通过ccd图像传感器得出明暗对比的界面位置。

5、现有技术中通过明暗分界的位置，进行浓度的测量，该方法需要分析多个点光强度，程序复杂，且通过ccd等图像传感器进行光的处理，使用成本高，不利企业的发展；经过全反射形成的明暗分界的视场，其分界线容易受到溶液是否够充足、溶液是否有气泡、溶液是否有震动、溶液中是否有杂物或残渣、或外界光线等影响。采用ccd图像传感器或ccd光学阵列传感器作为接收装置，经过全反射后形成明暗分界的视场，都要利用各种算法确定明暗分界线的位置或明暗视场的比例，从而得到相应的折射率或相应的溶液的浓度值。明暗视场的分界线一旦受到上述不确定因素的影响，测量结果将会出现较大错误。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过在硅光电池上形成一等宽狭长的视场并通过硅光电池将视场内光通量转换成电信号的方法；使得使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种利用折射率仪测量溶液浓度的方法，包括如下步骤

4、（1）标定，根据待测溶液不同浓度的标准溶液对所述折射率仪进行标定；

5、（2）初洗，用清水将折射率仪的盛液槽进行冲洗2-3次；

6、（3）精洗，用待测溶液对步骤（2）中冲洗后的盛液槽进行冲洗2-3次；

7、（4）测量，将待测溶液置于步骤（3）处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；

8、（5）重复步骤（4）得出多组浓度数据，求得平均值；

9、其中，所述折射率仪中光源经棱镜反射后在接收装置上形成一等宽狭长的明暗相间的视场；所述接收装置为硅光电池；所述硅光电池将所述视场内的光通总和转换成电信号；所述电信号经放大转换后经单片机处理。

10、光源通过棱镜照射到待测液后，发生全反射，全反射的光线在硅光电池上形成一等宽狭长的明暗相间的视场，随着浓度的不同，溶液的折射率不同，即就是明暗视场分界线的上下位置的不同，也就是光通量大小变化，当宽度限定后，能够保证光通量随浓度的变化稳定，保证标定和测量的精确；通过上述硅光电池将光通量转换成电信号，光照越强，电信号越大，光照越弱，电信号越小；电信号的大小代表着光通量的强弱，同时也代表着明暗分界视场中明视场和暗视场相应的变化；不用通过算法确认明暗视场分界线的位置或明暗视场的比例，通过光通量的大小即可反应浓度的高低，硅光电池接受的信号是该视场中全部的光通量，即使受到溶液不够充足、溶液有气泡、溶液有震动、溶液中有杂物或残渣、或外界光线等影响，使明暗视场的分界线受到波动，但明暗视场中总的光通量变化并不大，测量精确，稳定性好，且硅光电池成本低，降低使用成本；上述电信号通过放大电路放大，在经过模数转换通过单片机处理，使用方便；根据实际使用，对初始的折射率仪进行标定，在测量过程中，通过步骤（2）和步骤（3）的初洗和精洗能够提高测量精度。

11、进一步的，所述步骤（1）中标准溶液的不同浓度为从0开始且呈每隔5的梯度上升。每隔5的梯度进行标准溶液的标定，即能得到对应的浓度计，且上述间隔设置合理，提高了后续的测量精度。

12、进一步的，经所述棱镜反射的光通过一滤色片照射在所述硅光电池上。光源经过上述滤色片后在上述硅光电池上形成明暗相间的视场，上述滤色片与光源相适配，通过该滤色片的设置能够有效过滤杂光，保证测量的精确性。

13、进一步的，通过设置在所述棱镜和所述硅光电池之间且设有一等宽狭长缝的光筛板或通过呈等宽狭长的硅光电池的设置形成所述视场。上述等宽狭长的明暗相间的视场可以是通过上述光筛板或者上述硅光电池形状的设置形成，设置合理。

14、进一步的，所述步骤（1）-（5）在温度和光照稳定的环境下进行。保证测量的精度。

15、与现有技术相比，本发明的优点是：使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

技术特征：

1.一种利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：包括如下步骤

2.根据权利要求1所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中标准溶液的不同浓度为从0开始且呈每隔5的梯度上升。

3.根据权利要求1或2所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：经所述棱镜反射的光通过一滤色片照射在所述硅光电池上。

4.根据权利要求1或2所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：通过设置在所述棱镜和所述硅光电池之间且设有一等宽狭长缝的光筛板或通过呈等宽狭长的硅光电池的设置形成所述视场。

5.根据权利要求3所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：通过设置在所述棱镜和所述硅光电池之间且设有一等宽狭长缝的光筛板或通过呈等宽狭长的硅光电池的设置形成所述视场。

6.根据权利要求1或2所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：所述步骤（1）-（5）在温度和光照稳定的环境下进行。

7.根据权利要求3所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：所述步骤（1）-（5）在温度和光照稳定的环境下进行。

8.根据权利要求4所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：所述步骤（1）-（5）在温度和光照稳定的环境下进行。

9.根据权利要求6所述的利用折射率仪测量溶液浓度的方法，其特征在于：所述步骤（1）-（5）在温度和光照稳定的环境下进行。

技术总结
本发明公开了一种利用折射率仪测量溶液浓度的方法，包括如下步骤：（1）标定；（2）初洗；（3）精洗；（4）测量，将待测溶液置于步骤（3）处理的盛液槽后，摁压折射率仪测试按钮测试，得出溶度数值；（5）重复步骤（4）得出多组浓度数据，求得平均值；其中，所述折射率仪中光源经棱镜反射后在硅光电池上形成一等宽狭长的明暗相间的视场；所述硅光电池将所述视场内的光通总和转换成电信号；所述电信号经放大转换后经单片机处理。通过在硅光电池上形成一等宽狭长的视场并通过硅光电池将视场内光通量转换成电信号的方法；使得使用成本低，检测精度高且通过总的光通量的变换代替原有的分界线位置，使得抗干扰能力强。

技术研发人员：童威
受保护的技术使用者：杭州齐威仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14