[发明专利]自动V棱镜折射仪

说明书

本发明属于测量物体折射率的光学测试仪器，是对V棱镜折射仪的改进，特别是关于利用V棱镜折射原理的测量物体（固体，液体）折射率色散系数和部分色散的自动V棱镜折射仪。

目前广泛应用的V棱镜折射仪的光路原理如图1所示，它由光源1、滤光片3、准直平行光管101、玻璃V型凹块9、待测样品11、光学度盘102、瞄准望远镜103和读数显微镜104等组成，该仪器的优点是结构简单，但是它存在如下问题：

1.由于光学度盘的测角精度仅为10秒，因此折射率的测量精度比较低，为±（3-5）×10^-5;

2.仪器采用瞄准望远镜和读数显微镜工作，操作人员长期工作，容易产生视力疲劳，不同操作人员会产生主观误差。

本发明的目的是提供一种自动V棱镜折射仪，以提高折射率的测量精度，减轻操作人员劳动强度，尽量避免主观误差，提高工作效率。

本发明的技术方案是根据V棱镜测量物体折射率的原理，改进光路设计，利用计算机控制步进电机驱动莫尔光栅盘和振动狭缝进行高精度光电瞄准和精密测角，并自动进行数据处理。

本发明的自动V棱镜折射仪的原理框图如图2所示。沿光路有光源1、聚光镜2、滤光片3、狭缝4、玻璃V形凹块9之间还有分束器5和准直物镜8，狭缝4位于聚光镜2和准直物镜9的共焦面上，在分束器5并垂直于光路的一侧有振动狭缝6和光电倍增管7，沿光路在玻璃V形凹块9的另一端有一准直反射镜13，在玻璃V形凹块的一侧（后面或前面）装莫尔光栅盘10，该光栅盘的主轴20的轴线与光路垂直并通过玻璃V形凹块的V形空间，莫尔光栅盘的主轴上有一固定的L形连杆12与准直反射镜13固定连接，以保证光栅盘和准直反射镜同步运动。

还有计算机16，打印机17，信号处理电路18，控制电路15，变速驱动系统14和光栅盘10的角度编码器19，由所说的光电倍增管7接收的光电瞄准信号经信号处理电路18输入计算机16，经过判断，计算机输出控制信号，经控制电路15，控制变速驱动系统14的运动，带动光栅盘10和准直反射镜13运动。当仪器处于瞄准状态时，计算机从角度编码器19读取折射角值，并进行数据处理，结果由打印机17输出。

为了充分利用光路中的光能量，所说的分束器5应是半透半反的，所说的振动狭缝6应位于准直物镜8的反回光束经分束器5反射后的光路上的焦面上，以保证反射光束中尽量多的光能通过振动狭缝6而被光电倍增管7接收。

本发明由于采用了高精度的莫尔光栅盘和振动狭缝进行高精度光电瞄准和精密测角，计算机自动控制寻的和处理数据，因而，折射率的测量精度提高到1-1.5×10^-5，操作人员劳动强度大大降低，避免了主观误差，也提高了工作效率。

下面结合附图对本发明及实施例作进一步说明。

图1是已有V棱镜折射仪的光路原理图

图2是本发明的实施例的光路和结构框图

图3是图2中莫尔光栅盘10和准直反射镜13的变速驱动系统14的剖视图

图4是滤光片装置，左图是滤光片装置的剖视图，右图是其左视图

图5是光源支架的顶视图

图6是光源支架的D-O-D剖视图

图7为控制电路图

图8为信号处理系统电路图

图9是计算机16的工作程序图

从图2至图9构成了本发明的最佳实施例

图2中元、器件的静态位置关系如上述，这里不再赘述。

图3是莫尔光栅盘10和准直反射镜13的变速驱动系统14的一种实例。图中12是将准直反射镜13固定连接在光栅盘10的主轴20的L形连杆。步进电机141，步进电机轴延长的蜗杆142、蜗轮143和主轮144构成莫尔光栅盘10和准直反射镜13的变速驱动系统。