一種材料折射率測量儀器的製作方法

2023-07-29 20:29:41

專利名稱：一種材料折射率測量儀器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種材料折射率測量儀器，尤其是一種光電折射儀。
背景技術：
光由相對光密介質射向相對光疏介質、且入射角大於等於全反射臨界角C時，即可發生全反射。當入射角等於臨界角C時，玻璃磚對光的全反射使其折射角等於90°，見圖1，此時根據折射定律可得:nl/n2=sin90° /sinC,其中nl是入射介質折射率、n2是折射介質折射率，如圖1中出射面AB是由待測的光密介質材料射入光疏介質，如空氣，而空氣的折射率n2=l，此時折射定律可簡化為nl/l=l/sinC，只要測出此材料的全反射臨界角，就可計算出待測材料的折射率。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種光電折射儀，解決了如何準確的測定全反射臨界角的技術問題，從而利用n=l/sinC計算出所需材料折射率。為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用下述技術方案予以實現:一種光電折射儀，包括機械部分和電路部分:機械部分:包括光源箱(I)、光電傳感箱(2)、載物臺(3)、底座(8)、光源箱旋轉臂
(9)、光電傳感箱旋轉臂(10)，載物臺(3)為有刻度的圓盤，在90°與270°間的直徑線上有刻尺(4)，光源箱旋轉臂(9)和光電傳感箱旋轉臂(10)的一端均安裝於載物臺(3)下的底座(8)的軸心上，光源箱旋轉臂(9)的另一端連接光源箱(1)，光電傳感箱旋轉臂(10)的另一端連接光電傳感箱(2)，光源箱(I)垂直於載物臺(3)切線的方向上開一狹縫，從狹縫射出的光線為入輸光線，光源箱(I)與載物臺(3)的切點處設置入射光線尖指針(5);光電傳感箱(2 )靠近載物臺(3 )的一面設置接受反射光線的開放口，光電傳感箱(2 )與載物臺(3 )的切點處設置反射光線尖指針(6)，光電傳感箱(2)與電路部分的光電轉換模塊相接；電路部分包括光電轉換模塊、A/D轉換器、單片機和顯不系統,光敏電阻搭建的光電轉換模塊連接A/D轉換器，將光電模擬信號數位化，A/D轉換器連接單片機，單片機進行處理後的數據再輸入顯示系統顯示光強電壓。所述機械部分，刻尺(4)為以圓心為中點，兩邊刻值相等的刻尺。所述機械部分，光源箱(I)兩側設置散熱孔(7)。所述電路部分，A/D轉換為用逐次逼近式8位A/D轉換器將光電模擬信號數位化，帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機，和單片機直接接口，接收採集到的光強電壓。所述電路部分，顯示系統為與單片機相連的4個B⑶-七段顯示解碼器，輸出8位BCD碼，完成解碼，再傳輸到7段數碼顯示器上進行光強電壓顯示。由於採用上述技術方案，本實用新型提供的這種光電折射儀可以準確的測定全反射臨界角，從而可得到所需材料折射率。
圖1是背景技術的全反射原理圖；圖2是本實用新型的機械結構俯視圖；圖3是本實用新型取掉載物臺後的結構俯視圖；圖4是本實用新型的結構側視圖；圖5是本實用新型電路部分系統框圖；圖6是本實用新型電路部分電路圖。圖中:1_光源箱，2-光電傳感箱，3-載物臺，4-刻尺，5-入射光線尖指針，6-反射光線尖指針，7-散熱孔，8-底座，9-光源箱旋轉臂，10-光電傳感箱旋轉臂，11-光源箱旋轉臂制緊螺絲，12-光電傳感箱旋轉臂制緊螺絲，13-載物臺制緊螺絲。
具體實施方式
下面結合圖2-6對本實用新型的實施例作進一步描述。本實用新型的組成分為兩部分:機械部分和電路部分；測定全反射臨界角，從而利用n=l/sinC計算出所需材料折射率。機械部分:用於放置待測材料、放置光源並保證光線通過載物臺圓心、放置檢測電路中的核心元件光電傳感器件、並接收反射光線，待測材料要求加工為半圓形平行料。圖2為本實用新型機械結構俯視圖，光源箱(I)內放置較強白光光源，在靠近載物臺(3) —面並垂直於切線的方向上開一狹縫，從狹縫射出的光線作為傳輸光線；在其與載物臺(3)的切點、略高於載物臺(3)的地方設計一入射光線尖指針(5)，用於指示入射光的入射角度，同時在光源箱(I)兩側設置散熱孔(7)。光電傳感箱(2)內放置光電傳感器件，靠近載物臺(3)的一面設置為開放口，用以接受反射光線；在其與載物臺(3)的切點、略高於載物臺的地方設計一反射光線尖指針(6)，用於指示反射光的反射角度；光電傳感箱(2)外部導線用於與電路部分相接。載物臺(3)的圓周360°分為24個刻度，起到度盤的作用，在90°與270°間的直徑線上以圓心為中點，兩邊刻值成等長的刻尺，用以確定待測件的放置位置。圖3為本實用新型機械結構取掉載物臺後的俯視圖，光源箱旋轉臂(9)和光電傳感箱旋轉臂(10)的一端均安裝於載物臺(3)下的底座(8)的軸心上，並通過光源箱旋轉臂制緊螺絲(11)和光電傳感箱旋轉臂制緊螺絲(12)固定，光源箱旋轉臂(9)的另一端連接光源箱(I)，光電傳感箱旋轉臂(10 )的另一端連接光電傳感箱(2 )，光源箱旋轉臂(9 )和光電傳感箱旋轉臂(10)可以繞軸心360°旋轉，用以調整入射角度和接受反射光線。圖4為本實用新型機械結構側視圖，載物臺制緊螺絲(13)將載物臺(3)與底座(8)固定。電路部分主要原理是使用光敏電阻搭建光電轉換模塊，經過AD轉換將光電模擬信號數位化，再通過單片機進行數據處理，最終在4位LED上顯示隨光強增加的光強電壓。系統框架如圖5所示。電路圖如圖6所示，光電轉換模塊採用光敏電阻進行光電轉換，當有光照射到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值發生變化，從而產生電信號，再經過放大器將電信號放大。逐次逼近式A/D轉換器帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機，可以和單片機直接接口，接收採集到的光強電壓。顯示系統為4個B⑶-七段顯示解碼器與單片機相連，輸出8位B⑶碼，完成解碼，再傳輸到7段數碼顯示器上進行光強電壓顯示。
權利要求1.一種材料折射率測量儀器，其特徵在於，包括機械部分和電路部分: 機械部分包括光源箱(I)、光電傳感箱(2 )、載物臺(3 )、底座(8 )、光源箱旋轉臂(9 )和光電傳感箱旋轉臂(10)，所述的載物臺(3)為圓周上有刻度的圓盤，在90°與270°間的直徑線上有刻尺(4);光源箱旋轉臂(9)和光電傳感箱旋轉臂(10)的一端均安裝於載物臺(3)下的底座(8)的軸心上，光源箱旋轉臂(9)的另一端連接光源箱(1)，光電傳感箱旋轉臂(10)的另一端連接光電傳感箱(2);光源箱(I)垂直於載物臺(3)切線的方向上開一狹縫，從狹縫射出的光線為入射光線，光源箱(I)與載物臺(3)的切點處設置入射光線尖指針(5);光電傳感箱(2)靠近載物臺(3)的一面設置接受反射光線的開放口，光電傳感箱(2)與載物臺(3)的切點處設置反射光線尖指針(6)，光電傳感箱(2)與電路部分的光電轉換模塊相接； 電路部分包括光電轉換模塊、A/D轉換器、單片機和顯不系統,光敏電阻搭建的光電轉換模塊連接A/D轉換器，將光電模擬信號數位化，A/D轉換器連接單片機，單片機進行處理後的數據再輸入顯示系統顯示光強電壓。
2.根據權利要求1所述的一種材料折射率測量儀器，其特徵在於，所述機械部分，刻尺(4)以圓心為中點，兩邊刻值相等。
3.根據權利要求1所述的一種材料折射率測量儀器，其特徵在於，所述機械部分，光源箱(I)兩側設置散熱孔(7)。
4.根據權利要求1所述的一種材料折射率測量儀器，其特徵在於，所述電路部分，A/D轉換器為逐次逼近式8位A/D轉換器，帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機，和單片機直接接口，接收採集到的光強電壓。
5.根據權利要求1所述的一種材料折射率測量儀器，其特徵在於，所述電路部分，顯示系統是與單片機相連的4個B⑶-七段顯示解碼器輸出8位B⑶碼，完成解碼，再傳輸到7段數碼顯示器上進行光強電壓顯示。
專利摘要一種材料折射率測量儀器，機械部分包括光源箱、光電傳感箱、載物臺、底座、光源箱旋轉臂和光電傳感箱旋轉臂，所述的載物臺為圓周上有刻度的圓盤，光源箱旋轉臂和光電傳感箱旋轉臂的一端均安裝於載物臺下的底座上，光源箱旋轉臂的另一端連接光源箱，光電傳感箱旋轉臂的另一端連接光電傳感箱；光電傳感箱與載物臺的切點處設置反射光線尖指針，光電傳感箱與電路部分的光電轉換模塊相接；電路部分主要原理是使用光敏電阻搭建光電轉換模塊，經過AD轉換將光電模擬信號數位化，再通過單片機進行數據處理，最終在4位LED上顯示隨光強增加的光強電壓；本實用新型準確的測定全反射臨界角，從而利用n=1/sinC計算出所需材料折射率。
文檔編號G01N21/43GK203069512SQ201320040060
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者饒文萍, 楊栩生, 吳繼康 申請人:雲南廣播電視大學