本发明涉及溶液浓度测量，尤其涉及一种基于折射率测量溶液浓度的系统和方法。
背景技术：
1、由于溶液浓度的增大通常会导致溶液折射率的增大，进而引起出射光线的偏转，通过测量和标定出射光线的偏转位移，可以测量溶液浓度。常见的阿贝折光仪和全反射折光仪测量溶液浓度正是基于这一原理。但是，当溶液折射率随浓度的变化不显著，将导致出射光线的偏转位移显著性减小，使测量分辨率降低，进而使浓度测量误差增大。传统的解决方案是增大出射光线的传播距离，从而增大出射光线的偏转位移。但是这势必会增大测量系统的体积，降低测量系统的稳定性。
2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、针对以上背景技术中提到的出射光线的传播距离不变情况下，折射偏转位移较小，测量分辨率较低的缺陷，本发明提供一种基于折射率测量溶液浓度的系统和方法。
2、第一方面，本发明提供一种基于折射率测量溶液浓度的系统，所述系统包括光束光源、容器、光电探测器和终端设备，所述终端设备与所述光电探测器连接，所述容器承装有待测溶液；
3、所述光束光源用于发射光束，所述光束作为入射光线射向所述容器，使得所述入射光线按照最佳入射角i0m射入所述容器，并经过所述容器得到出射光线；
4、其中，所述最佳入射角i0m表征使得所述入射光线和所述出射光线之间的夹角δ达到最小；
5、所述光电探测器，用于在所述光电探测器按照设定倾斜角度θ摆放时，感应所述出射光线以得到目标光电转换数据；
6、所述终端设备，用于获取所述目标光电转换数据，基于所述目标光电转换数据测量所述待测溶液的浓度。本发明的测量系统能够在不增大出射光线偏转位移的情况下，实现放大折偏转位移浓度测量，能够显著提高浓度测量的分辨率，减小溶液浓度的测量误差，本发明具备分辨率高，结构简单，系统稳定性高等优点。
7、在一示例中，所述系统还包括温度传感器，用于检测所述待测溶液的溶液温度；所述终端设备上部署有预设回归模型，所述预设回归模型基于标准酒精溶液浓度、以及不同溶液温度下的目标光电转换数据通过机器学习得到；
8、所述终端设备，用于调用所述预设回归模型，基于当前溶液温度、以及与所述当前溶液温度对应的目标光电转换数据测量所述待测溶液的浓度。
9、本发明的测量系统通过监测溶液温度，数据拟合的方式消除温漂，可以解决由于溶液折射率会受温度变化影响，在测量时候会带来温漂的问题，使得本发明具有更广的温度适用范围。
10、在一示例中，所述容器为三角柱形容器，其中，所述三角柱形容器以其下顶角为偏转轴按照设定偏转角度偏转抬高，使得所述入射光线按照最佳入射角i0m射入所述三角柱形容器，并经过所述三角柱形容器的两个不平行的液体界面折射后得到出射光线。
11、所述设定偏转角度与所述三角柱形容器的上顶角、所述下顶角和所述待测溶液的最低折射率有关。
12、本发明的测量系统的待测液体承装在三角柱形容器，光速经过三角柱形容器两个不平行的液体界面折射，光束经过不同折射率的待测溶液的偏向角差异δδ更大；此外通过以按照设定倾斜角度倾斜光电探测器进一步放大了出射光束的偏转位移，这些使得本发明的测量分辨率更高。
13、第二方面，本发明提供一种基于折射率测量溶液浓度的方法，所述方法包括：
14、启动光束光源发射光束，使得所述光束作为入射光线射向承装有待测溶液的容器，其中，所述入射光线按照最佳入射角i0m射入所述容器，并经过所述容器得到出射光线，所述最佳入射角i0m表征使得所述入射光线和所述出射光线之间的夹角δ达到最小；
15、按照设定倾斜角度θ摆放所述光电探测器来感应所述出射光线，以得到目标光电转换数据；
16、通过与所述光电探测器连接的终端设备来获取所述目标光电转换数据；
17、由所述终端设备基于所述目标光电转换数据测量所述待测溶液的浓度。
18、本发明的测量方法能够在不增大出射光线偏转位移的情况下，实现放大折偏转位移浓度测量，能够显著提高浓度测量的分辨率，减小溶液浓度的测量误差，本发明具备分辨率高，结构简单，系统稳定性高等优点。
19、在一示例中，所述方法还包括：
20、通过温度传感器检测所述待测溶液的当前溶液温度，由所述终端设备获取所述当前溶液温度；
21、所述由所述终端设备基于所述目标光电转换数据测量所述待测溶液的浓度，包括：
22、由所述终端设备基于所述目标光电转换数据和所述当前溶液温度测量所述待测溶液的浓度。
23、在一示例中，所述终端设备上部署有预设回归模型，所述预设回归模型基于标准酒精溶液浓度、以及不同溶液温度下的目标光电转换数据通过数据拟合得到；
24、所述由所述终端设备基于所述目标光电转换数据和所述当前溶液温度测量所述待测溶液的浓度，包括：
25、由所述终端设备调用所述预设回归模型，将所述当前溶液温度、以及与所述当前溶液温度目标光电转换数据作为自变量输入至所述预设回归模型，以测量所述待测溶液的浓度。
26、本发明的测量方法通过监测溶液温度，数据拟合的方式消除温漂，可以解决由于溶液折射率会受温度变化影响，在测量时候会带来温漂的问题，使得本发明具有更广的温度适用范围。
27、在一示例中，所述容器为三角柱形容器,所述方法还包括：
28、确定所述三角柱形容器的上顶角α和下顶角ψ；获取所述待测溶液的最低折射率n2；根据所述三角柱形容器的顶角上α、下顶角ψ和所述最低折射率n2获取最佳入射角i0m；
29、根据所述最佳入射角i0m确定所述三角柱形容器的设定偏转角度；
30、将所述三角柱形容器以其下顶角为偏转轴按照所述设定偏转角度偏转抬高；
31、相应地，所述启动光束光源发射光束，使得所述光束作为入射光线射向承装有待测溶液的容器，包括：
32、启动光束光源发射光束，使所述入射光线按照所述最佳入射角i0m射入所述三角柱形容器，并经过所述三角柱形容器的两个不平行的液体界面折射后得到出射光线。
33、其中，在一示例中，所述最佳入射角通过以下公式获得：
34、
35、其中，i0表示所述光束射入所述容器的入射角，α表示所述三角柱形容器的上顶角，n2表示所述待测溶液的最低折射率，n0表示空气折射率，δ表示所述入射光线和所述出射光线之间的夹角；
36、计算所述夹角δ相对于所述入射角i0的极小值点i0m，将所述极小值点i0m作为所述最佳入射角。
37、本发明根据所述三角柱形容器的顶角α和所述最低折射率n2获取最佳入射角i0m，达到减小出射光线对于测量无效的横向偏移，进而减小测量系统宽度，进而有助于后续减小光路系统的宽度。
38、在一示例中，所述设定倾斜角度θ至少根据偏转系统的长度l、所述待测溶液的折射率变化范围和所述光电探测器的有效探测长度确定；
39、其中，所述偏转系统的长度l表征所述光束光源相对于所述光电探测器之间的距离。
40、本发明测量方法通过按照计算出的设定倾斜角度θ来倾斜光电探测器，进一步准确放大了出射光束的偏转位移，提高了测量的分辨率。