專利名稱：液體濃度快速測定儀的制作方法
液體濃度快速測定儀。
本發(fā)明涉及測試液體濃度的光學儀器，特別是測試液體濃度的一種快速測定儀。
液體濃度的測試有化學滴定法、分光光度法、旋光法和折射率法。采用折射率法測定液體濃度的現(xiàn)有儀器有阿貝折射儀、量糖計等。但是量糖計測量液體濃度時，除蔗糖溶液外，均必須借助讀出的蔗糖溶液含固量濃度百分數(shù)，即糖度刻值，再由此刻值查核對照每刻度表示的折射率表，得出對應(yīng)的折射率;然后再由此折射率代入該種液體的折射率-百分濃度的回歸經(jīng)驗方程n＝1.3330+FC，式中n為攝氏20度時該液體的折射率，F(xiàn)為該液體濃度每增加百分之一時折射率的增加值，C為該液體對應(yīng)的百分濃度。這需要經(jīng)過五位有效數(shù)字的計算，才能得到該液體的濃度百分數(shù)。而在具體測量時，讀數(shù)值往往不可能正巧是整數(shù)刻值，則不得不繁瑣地采用插入計算法進行又一次的五位有效數(shù)字的計算?！惨姵Ｖ菪l(wèi)東光學儀器廠《袖珍折光儀》(量糖計)說明書〕。所以，一個熟練的檢測員，進行一次液體濃度的測量和計算，通常需數(shù)分鐘時間;而且，兩次五位有效數(shù)字的乘除加減運算，必然造成不可避免的計算誤差，致使測量準確度在繁復(fù)的計算中下降。顯然，若能有一種新的液體濃度折射率測試方法，只需經(jīng)過一次簡捷的計算，就能得到液體濃度的百分數(shù)，這必將大大提高測試速度，并能可靠地保證測試準確度。
本發(fā)明的目的是提供一種折射率法測試濃度的儀器，使之達到快速測定各種液體的含固量百分濃度，而又保證了測試準確度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用由折射棱鏡組件、物鏡組件、鏡管、分劃板組件、目鏡組件組成的折射率法液體含固量濃度測試儀，本發(fā)明的特征在于分劃板組件中分劃板刻值面上，還設(shè)計并刻制有攝氏20度溫度時，被檢液體折射率與純水折射率之差擴大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標尺。即新設(shè)計的讀數(shù)標尺的刻值A(chǔ)＝1000(n-1.3330)。式中n為攝氏20度時被檢液體的折射率，1.3330為攝氏20度時純水的折射率。這就是說該讀數(shù)標尺刻值A(chǔ)以攝氏20度時被檢液體折射率與純水折射率之差的千分位上尾數(shù)為最小分度整數(shù)刻值。該讀數(shù)標尺刻值A(chǔ)在觀測中的整數(shù)讀數(shù)最小單位是攝氏20度時被檢液體折射率與純水折射率之差的千分位尾數(shù)，進而觀測估讀了萬分位尾數(shù)。在讀得A后，只需乘以該被檢液體對應(yīng)的濃度系數(shù)K，即可得到被檢液體含固量的百分濃度C。即C＝KA，式中濃度系數(shù)K為攝氏20度時該讀數(shù)標尺每單位刻度對應(yīng)的某被檢液體含固量的百分濃度數(shù)，其數(shù)值上等于攝氏20度時某被檢液體含固量百分濃度每增加百分之一時折射率增加值的倒數(shù)再縮小1000倍。顯然，K值可用化學滴定法或其他測定濃度的方法標定了含固量百分濃度的某被檢液體，對本發(fā)明實施得到的液體濃度快速測定儀進行標定而得到。K值也可以從藥劑工作手冊(葛鴻海編，人民衛(wèi)生出版社1984年6月第一版)等有關(guān)工具書中查得被檢液體對應(yīng)的常數(shù)F，按K＝1/(1000F)推算得到，(式中F為攝氏20度時某被檢液體含固量百分濃度每增加百分之一時折射率的增加值)。K值通常取3位純小數(shù)，在許多使用情況下，如檢驗紡染漿液含固量百分濃度等，K值取1位純小數(shù)。當折射棱鏡頂角為φ，組成折射棱鏡材料在攝氏20度時的折射率為n1，物鏡采用平凸透鏡，凸面焦距為f，若取被檢液體在攝氏20度時的折射率為n，則將分劃板刻值面置于物鏡焦面上時，本發(fā)明設(shè)計的讀數(shù)標尺刻值h由下式確定h＝ftgα，式中角α為光線透過折射棱鏡后的出射角，由Sinα＝nCosφ-n21-n2]]>Sinφ確定。
本發(fā)明實施后的液體濃度快速測定儀，經(jīng)有關(guān)光學儀器測試單位的試測和一些藥品檢驗、紡染漿液檢測企業(yè)的試用，證明有如下優(yōu)點和效果1.使用方便、計算簡捷，提高檢測速度約10倍。使用時只需要微量被檢液體作試樣，在測試現(xiàn)場對光目測，即可獲得清晰的讀數(shù)。由于新設(shè)計的標尺刻值讀數(shù)A，直接讀出了被檢液體折射率與純水折射率之差值，故若需測液體折射率，則無需查表及進行插入法五位有效數(shù)字的運算，而僅只直接將讀數(shù)A的整數(shù)部分和小數(shù)部分相加于純水的折射率1.3330的千分位尾數(shù)和萬分位尾數(shù)之上，即可迅捷得到，觀測速度由數(shù)分鐘縮短為數(shù)秒鐘;若需測液體的百分濃度，則只需將讀數(shù)A乘以該液體的標定常數(shù)K，就可簡捷地得到了。而使用量糖計則必須先測得該液體的糖度讀數(shù)，再查該糖度計每刻度表示的折射率表，得到具有五位有效數(shù)字的折射率，往往還需對糖度讀數(shù)的非整數(shù)部分采用先減后乘再加的五位有效數(shù)字的運算，用插入法得到相應(yīng)的折射率，據(jù)此折射率，代入該被檢液體折射率與百分濃度間的回歸經(jīng)驗方程，經(jīng)先減后除的五位有效數(shù)字的運算才能得到該被檢液體的百分濃度。這一觀測-查表-計算過程，對熟練的檢測員通常需數(shù)分鐘和十數(shù)分鐘時間。而本發(fā)明實施得到的液體濃度快速測定儀從觀測得到讀數(shù)A，再乘以通常為3位有效數(shù)字的常數(shù)K，對普通的檢測員則可在數(shù)十秒內(nèi)完成。而且，工業(yè)應(yīng)用上往往僅只需粗測漿液濃度，這時濃度系數(shù)K值可采用四舍五入法而近似地取一位純小數(shù)就可滿足需要，與讀數(shù)A的乘積，對普通檢測員來講，則可以自如地運用心算，在數(shù)秒鐘內(nèi)就可得到被檢液體的百分濃度值。比較目前常用的糖度計測液體濃度提高了檢測速度約10倍。2.避免了繁復(fù)的運算中造成的計算誤差，從而保證了測試準確度。本發(fā)明實施得到的液體濃度快速測定儀，分劃板刻度除有蔗糖溶液含固量百分濃度刻值外，更主要的是還設(shè)計有攝氏20度時被檢液體折射率與純水折射率之差擴大1000倍后的數(shù)值的讀數(shù)刻值，亦即該新的讀數(shù)刻值保證了折射率千分位尾數(shù)的準確度，估讀了折射率萬分位尾數(shù)。與目前常用的糖度計，例如CL-1型袖珍式折光儀(量糖計)的每刻度表示的折射率表相比較(見常州衛(wèi)東光學儀器廠產(chǎn)CL-1型量糖計說明書)，顯然提高了觀測準確度;更重要的是將前述的5位有效數(shù)字先減后乘再加和先減后除兩次繁復(fù)運算，簡化為一次至多是3位有效數(shù)字的乘積運算，顯然避免了不必要的計算誤差，保證了測試準確度。3.本發(fā)明設(shè)計的讀數(shù)標尺觀測得到的讀數(shù)A與被檢液體含固量百分濃度C之間的關(guān)系直觀明瞭。糖度計的讀數(shù)標尺觀測得到的讀數(shù)為蔗糖溶液含固量百分濃度數(shù)，若被檢液體為非蔗糖溶液，則必須由此糖度讀數(shù)查表并計算得到相應(yīng)的折射率，由該被檢液體含固量百分濃度與折射率之間的回歸經(jīng)驗方程計算才能得到對應(yīng)的濃度C，即C＝(n-1.3330)/F，式中F為6位純小數(shù)的常數(shù)，如淀粉漿液的F＝0.001282，因此，即使是C與n之間的關(guān)系也難以從上式中直觀地確定。而本發(fā)明設(shè)計的讀數(shù)標尺觀測到的讀數(shù)A，與濃度C之間的關(guān)系，從式C＝KA中可以直觀明瞭地確定，式中K為3位純小數(shù)的常數(shù)。顯而易見，糖度計的讀數(shù)標尺觀測讀數(shù)，除蔗糖溶液外，與對應(yīng)的被檢液體含固量百分濃度之間為間接的兩次線性關(guān)系，而本發(fā)明設(shè)計的讀數(shù)標尺觀測讀數(shù)與被檢液體含固量百分濃度之間為直接的一次線性關(guān)系。如淀粉漿液在使用本發(fā)明實施得的液體濃度快速測定儀時，K值為0.780，當粗測時取K值為0.8，普通的檢測員可自如地從觀測讀數(shù)，迅捷心算出該淀粉漿液含固量的百分濃度值。正因為有上述的優(yōu)點和良好效果，本發(fā)明實施得的產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、紡織、染料、化工、食品、煤炭、地質(zhì)、環(huán)保等行業(yè)對液體含固量百分濃度的測定。


圖1為附合本發(fā)明主題的實施產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。圖中〔1〕為折射棱鏡組件，〔2〕為物鏡組件，〔3〕為鏡管，〔4〕為分劃板組件，〔5〕為目鏡組件。圖2為附合本發(fā)明主題的分劃板刻值面上讀數(shù)標尺示意圖，視圖中左邊的讀數(shù)標尺為蔗糖溶液含固量百分濃度讀數(shù)刻尺，右邊的讀數(shù)標尺為本發(fā)明設(shè)計的標尺讀數(shù)刻值。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施例說明如下如圖1所示，本發(fā)明的實施產(chǎn)品由折射棱鏡組件〔1〕、物鏡組件〔2〕、鏡管〔3〕、分劃板組件〔4〕、目鏡組件〔5〕組成。
作為實施例之一，折射棱鏡組件〔1〕由進光窗〔1-1〕、進光棱鏡〔1-2〕、折射棱鏡〔1-3〕、轉(zhuǎn)軸〔1-4〕、棱鏡座〔1-5〕組成;物鏡組件〔2〕由物鏡〔2-1〕、物鏡彈簧〔2-2〕、零位校正螺絲〔2-3〕組成，分劃板組件〔4〕由分劃板〔4-1〕、與分劃板〔4-1〕不刻讀數(shù)標尺的一面粘貼在一起的場鏡〔4-2〕組成，目鏡組件〔5〕由目鏡〔5-1〕、場鏡〔5-2〕、目鏡旋輪〔5-3〕、眼罩〔5-4〕組成。本發(fā)明的特征在于分劃板〔4-1〕的刻值面上，如圖2所示，不僅刻有攝氏20度時蔗糖溶液含固量的百分濃度的讀數(shù)標尺，更主要的是還設(shè)計有攝氏20度時被檢液體折射率與純水折射率之差擴大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標尺。當折射棱鏡〔1-3〕材料的折射率n＝1.5163，物鏡〔2-1〕的焦距f＝60毫米，按h＝f·tgα推算得到刻值間焦距h分劃板〔4-1〕中心與讀數(shù)刻值0的間距為+5.300毫米，分劃板〔4-1〕中心通過讀數(shù)刻值37，分劃板〔4-1〕中心與讀數(shù)刻值70的間距為-5.479毫米，0～70之間的讀數(shù)刻值可按上式具體推算得到。讀數(shù)刻值可以用經(jīng)刻線機刻線，用蒸鉻法制得模板后，用照相制版法蝕刻復(fù)制于分劃板〔4-1〕的刻值面上。
作為實施例之二，折射棱鏡組件〔1〕中增加折光鏡，物鏡組件〔2〕中增加消色散棱鏡和調(diào)整零位光楔，以及外形上制成座式，其余結(jié)構(gòu)同實施例之一，則可以制成座式的液體濃度快速測定儀，以便實驗室等場合檢測使用。
權(quán)利要求
1.由折射棱鏡組件[1]、物鏡組件[2]、鏡管[3]、分劃板組件[4]、目鏡組件[5]組成的一種折射率法液體含固量濃度測試儀，本發(fā)明的特征在于分劃板[4-1]的刻值面上，還設(shè)計并刻制有攝氏20度溫度時，被檢液體折射率與純水折射率之差擴大1000倍后數(shù)值的讀數(shù)標尺。
全文摘要
液體濃度快速測定儀。本發(fā)明涉及測試液體濃度的光學儀器，特別是分劃板刻值面上除了刻有糖度讀數(shù)標尺，更主要的還設(shè)計了20℃時被檢液體折射率與純水折射率之差擴大1000倍的數(shù)值讀數(shù)標尺，刻標尺讀數(shù)與液體濃度之間為直接的一次線性關(guān)系，從而避免了現(xiàn)有同類儀器由讀數(shù)～折射率～液體濃度之間的間接關(guān)系而致的查表和多次5位數(shù)的繁復(fù)運算，因此提高了檢測速度約10倍，同時保證了測試準確度?？蓮V泛使用于醫(yī)藥、紡染、食品等行業(yè)。
文檔編號G01N21/41GK1031602SQ8710575
公開日1989年3月8日 申請日期1987年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月21日
發(fā)明者邱國平, 陳龍根, 孔遠志 申請人:江蘇省丹徒縣分析儀器廠