环境干扰下液体折射率测量关键技术的研究

发布时间：2020-09-16 13:16

　　折射率是液体的一种基本物理属性,在工业生产中通过折射率测量可以间接测量物质的许多参数。但是在工业生产的环境中,振动,温度变化等干扰使传统的折射率测量装置的精度受到了极大的影响。因此有必要针对现场应用环境中存在的各种干扰因素,改进现有的折射率测量装置,减小干扰对装置的影响,拓宽现有折射率测量装置的应用范围。论文分析了临界角法测量液体折射率的原理,讨论了折射率测量装置应用过程中可能遇到的几种常见干扰的影响,如振动以及温度变化等环境因素,并且针对这样的影响提出相应的修正方式:在测量界面增加标准玻璃,用标准玻璃的测量结果实时修正之前获得的标定曲线,利用修正后的标定曲线计算样本的折射率。然后从临界角法液体折射率测量原理出发,分析装置需要的光源的特性,选用适合装置使用的光源;在测量界面增加标准玻璃,并且对棱镜和参考玻璃的材料以及尺寸进行选型,设计光路并进行仿真;设计制作样本槽来盛装液体样本,并将棱镜和标准玻璃与样本槽组装在一起,完成硬件装置制作;设计算法提取光斑明暗界线位置信息,减小噪声的干扰。然后进行标定实验,标定装置获得明暗界线位置与样本折射率之间的关系;设计进行振动试验,测试装置在振动存在下测量结果的稳定性;设计进行温度实验,测试装置在温度变化的情况下测量结果的稳定性;尝试测量浑浊样本,探究浑浊样本对测量的影响。最后开展现场测试实验,在生产现场测量一种液体产品中的原料含量;针对生产现场环境对现有测量装置进行针对性改进,编写相应的控制程序,使得测量装置能够自动测量;在液体产品的生产现场使用改进后的装置对样本进行测量,验证装置的可用性。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O435.1
【部分图文】：

标定曲线,明暗界线,临界角

图 2-4 标定曲线在干扰下发生改变玻璃和样本的临界角分别为 1和 3，他们对应的明暗界线先得到的定标曲线Ⅰ和样本在探测器上明暗界线位置 3可的值，从而计算出样本的折射率。如果测量过程中装置受之间发生了一定程度的相对位移，则对于同样的样本，其应的在探测器上的明暗界线位置发生了变化，由 3变为 4界线位置从 1变为 2。若是使用事先得到的定标曲线Ⅰ，角大小为 2，这显然是个错误的结果。事实上，在装置受，探测器上明暗界线位置和临界角的关系由曲线Ⅰ变成了标曲线的截距的影响较大而对于斜率的影响非常小，因此的临界角 1和其对应的明暗界线位置 2，可以得到振动后利用曲线Ⅱ和现在的样本对应明暗界线位置信息 4得到其

界面图,棱镜,标准玻璃,紧密接触

中科技大学硕士学位论minmax1.33arcsin 55.381.6161.48arcsin 66.321.616 max min1sin10.94 2arcsin 15.39n 求，此时等于 58.3°。武汉优光科技可以提供材料为 60°，其边长为 25.4mm，符合装置的要求。尺寸应当略小于棱镜，且与棱镜紧密接触面面积应当此我们定制了长宽高分别为 21mm，10mm，10mm 的1mm × 10mm面抛光，作为与棱镜紧密接触的面，其他的组合体示意图如图 3-3 所示：

光斑,明暗界线,安装方便,标准玻璃

图 3-4 仿真的光斑图上可以清晰的观察到两条明暗界线，上射光光强信息，下方的明暗界线反映的道界线在探测器上的位置信息，并通过而得到其折射率信息。体的折射率进行测量，所以必须设计一直接接触。为了方便实验，设计的光路的容器应当为一上方无盖的长方体结构为了标准玻璃的安装方便，在液槽内部其上。为了棱镜的安装方便，在液槽底

【参考文献】