基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置

本技术涉及液体浓度测量，特别是涉及一种基于光线通过透明液体最小偏向角的透明液体浓度测量装置。

背景技术：

1、传统测量液体浓度的方法主要有比重法、化学分析法、超声波法、光学方法等；其中光学方法是采用光学系统、信号接收两部分构成，例如专利申请号为2022218594682、专利名称为透明液体浓度的测量系统，其依据光学系统和信号接收原理实现透明液体浓度测量。

2、在现有光学领域中偏向角为不同光波波长的光线入射到同一棱镜时，具有不同的偏向角，其原因是虽然不同光波波长的光线入射角相同但折射率不同，因而折射光线的位置也不同，基于此可借鉴用于不同浓度的透明液体测量中，但是在现有最小偏向角判定方法中，毛玻璃屏缓慢平行移动，一侧屏上的红线由短变长，逐渐均匀，最终使玻璃屏两侧都出现一条稀疏的红线，此时入射光i与反射光ii平行，两光线判定平行的方式通过毛玻璃实现，该判定方法主观性强，并且无法有一个唯一确定的判定依据，误差较大。基于此，设计一种根据最小偏向角判定误差小的透明液体快速测量装置。

技术实现思路

1、针对目前光学系统中最小偏向角判定主观性强，误差大的技术问题，本实用新型提出了一种基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置。

2、本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

3、基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，包括测量平台，所述测量平台上设置有光源、镜片模组以及光线处理模组，所述镜片模组转动设置在所述测量平台上，所述镜片模组以及所述光线处理模组处于同一高度，所述光线处理模组接收装有待测透明液体的所述镜片模组反射的光线，控制所述镜片模组停止转动，且所述镜片模组向所述光线处理模组反馈光线位置参数。

4、优选地，所述镜片模组包括空心三棱镜、反光镜以及线阵ccd，所述空心三棱镜和所述反光镜设置在转动组件上，所述线阵ccd设置在支撑件上，所述转动组件与所述支撑件可拆卸连接。

5、优选地，所述转动组件包括电动转盘、空心三棱镜固定座以及反光镜固定座，所述电动转盘与所述光线处理模组电连接；

6、所述空心三棱镜固定座设置在所述电动转盘上，所述空心三棱镜固定座与所述支撑件可拆卸连接，所述反光镜固定座插入在所述空心三棱镜固定座上；

7、所述空心三棱镜放置在所述空心三棱镜固定座上，所述反光镜设置在所述反光镜固定座上。

8、优选地，所述支撑件包括支撑板，所述支撑板与所述空心三棱镜固定座可拆卸连接，且所述支撑板上设置有插槽，所述线阵ccd插入在所述插槽内，所述线阵ccd与所述光线处理模组电连接；所述线阵ccd、所述空心三棱镜以及所述光线处理模组处于同一高度上。

9、优选地，所述光线处理模组包括电动滑台和单片机开发板，所述电动滑台中的滑座上设置有细长通孔，所述细长通孔与所述镜片模组中的线阵ccd以及空心三棱镜处于同一高度；

10、所述细长通孔的一端设置有光线接收组件以及光线发射组件，所述电动滑台、所述线阵ccd、所述光线接收组件以及所述光线发射组件均与所述单片机开发板电连接，所述光线接收组件与所述光线发射组件电连接。

11、优选地，所述光源为激光源，所述光线接收组件包括激光接收模块，所述激光接收模块接收激光信号后向所述光线发射组件输出高电平信号。

12、优选地，所述光学发射组件包括电压放大模块和激光发射模块，所述激光发射模块接收激光接收模块发出的经过电压放大模块放大的高电平信号后向所述单片机开发板发射激光，控制所述镜片模组中的电动转盘和所述电动滑台停止。

13、优选地，所述单片机开发板上设置有单片机、显示屏、控制按钮以及光敏电阻，所述单片机分别与所述显示屏、所述控制按钮以及所述光敏电阻电连接，所述光敏电阻受到激光照射后向所述单片机发送停止信号。

14、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

15、1、根据最小偏向角原理，光线穿过待测透明液体的最小偏向角判断直观且客观，特征现象明显，通过在确定最小偏向角时，光线在ccd板上的位置，通过多次测量已知不同浓度待测液体，可建立光线位置与待测液体浓度之间的线性关系，进而可快速完成后续不同浓度的透明液体浓度测量，整体更加快速简便；

16、2、设计激光源发射方向与电动滑台上滑座移动方向垂直，并且在滑座上设置有黑色细长通孔，细长通孔朝向与入射激光方向一致，并且空心三棱镜、反射器、ccd光板以及黑色细长圆孔高度一致，当反射光方向与入射光方向不平行时，发射光将无法通过黑色细长通孔，进而可实现唯一确定最小偏向角的判定依据，大大降低了测量误差；

17、3、当发射光穿过黑色细长通孔后，光敏电阻被激光照射，电动转盘和电动滑台停止，反射光和入射光平行，即在三棱镜中折射的激光处于最小偏向角位置时，此时，可以进行对此时数据的检测；

18、4、不同种类溶液的折射率不同，激光在其中的折射情况也不尽相同，为使装置可以实现对不同种类透明液体浓度的检测，空心三棱镜固定座与ccd光板之间的支撑件采用插销结构，并且在支撑件上设置多插槽，此插销结构的引入，使ccd安装位置可随液体种类的改变和调节，以此实现对不同种类液体浓度检测的准确，便于测量。

技术特征：

1.基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，包括测量平台，所述测量平台上设置有光源、镜片模组以及光线处理模组，所述镜片模组转动设置在所述测量平台上，其特征在于，所述镜片模组以及所述光线处理模组处于同一高度，所述光线处理模组接收装有待测透明液体的所述镜片模组反射的光线，控制所述镜片模组停止转动，且所述镜片模组向所述光线处理模组反馈光线位置参数。

2.如权利要求1所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述镜片模组包括空心三棱镜、反光镜以及线阵ccd，所述空心三棱镜和所述反光镜设置在转动组件上，所述线阵ccd设置在支撑件上，所述转动组件与所述支撑件可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述转动组件包括电动转盘、空心三棱镜固定座以及反光镜固定座，所述电动转盘与所述光线处理模组电连接；

4.如权利要求3所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述支撑件包括支撑板，所述支撑板与所述空心三棱镜固定座可拆卸连接，且所述支撑板上设置有插槽，所述线阵ccd插入在所述插槽内，所述线阵ccd与所述光线处理模组电连接；所述线阵ccd、所述空心三棱镜以及所述光线处理模组处于同一高度上。

5.如权利要求1、3或4所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述光线处理模组包括电动滑台和单片机开发板，所述电动滑台中的滑座上设置有细长通孔，所述细长通孔与所述镜片模组中的线阵ccd以及空心三棱镜处于同一高度；

6.如权利要求5所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述光源为激光源，所述光线接收组件包括激光接收模块，所述激光接收模块接收激光信号后向所述光线发射组件输出高电平信号。

7.如权利要求6所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述光线发射组件包括电压放大模块和激光发射模块，所述激光发射模块接收激光接收模块发出的经过电压放大模块放大的高电平信号后向所述单片机开发板发射激光，控制所述镜片模组中的电动转盘和所述电动滑台停止。

8.如权利要求7所述的基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，其特征在于，所述单片机开发板上设置有单片机、显示屏、控制按钮以及光敏电阻，所述单片机分别与所述显示屏、所述控制按钮以及所述光敏电阻电连接，所述光敏电阻受到激光照射后向所述单片机发送停止信号。

技术总结
本技术公开了一种基于光线通过透明液体最小偏向角的液体浓度测量装置，包括测量平台，测量平台上设置有光源、镜片模组以及光线处理模组，镜片模组转动设置在测量平台上，镜片模组以及光线处理模组处于同一高度，光线处理模组接收装有待测透明液体的镜片模组反射的光线，控制镜片模组停止转动，且镜片模组向光线处理模组反馈光线位置参数。根据最小偏向角原理，光线穿过待测透明液体的最小偏向角判断直观且客观，通过在确定最小偏向角时，光线在CCD板上的位置，通过多次测量已知不同浓度待测液体，可建立光线位置与待测液体浓度之间的线性关系，进而可快速完成后续不同浓度的透明液体浓度测量，整体更加快速简便。

技术研发人员：蒋泽宗,张希望,陈淳清,李冰雨,梁力
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：20230228
技术公布日：2024/1/12