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專(zhuān)利名稱(chēng)：：乙醇度儀及其分劃板刻度分劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種乙醇度儀以及折光儀分劃板刻度的分劃方法，特別是指一種安裝在阿貝折光儀上的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法。
背景技術(shù)：
：折光儀是根據(jù)物理光學(xué)原理制作的光學(xué)儀器，可以測(cè)量液體媒質(zhì)的折光率。其中阿貝折光儀使用最為普及。雖然折光儀可以測(cè)量液體的折光率，但是相比于液體的折光率，人們往往更關(guān)心液體的濃度。可人們從折光儀讀出待測(cè)液體的折光率以后，需要經(jīng)過(guò)換算才能知道待測(cè)液體的濃度，例如，在檢測(cè)乙醇溶液濃度時(shí)，有一種方法就是用折光儀先測(cè)出不同濃度的乙醇溶液折光率，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)換算計(jì)算出對(duì)應(yīng)的乙醇濃度，這種方法因不能用折光儀直接讀取乙醇濃度，在實(shí)際應(yīng)用中十分不便。還有一種經(jīng)常使用的方法，是將乙醇水溶液滴入量糖儀內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，然后通過(guò)測(cè)量數(shù)值反過(guò)來(lái)推算乙醇水溶液的折光率，在從折光率推算乙醇濃度，此一方法更加繁瑣，使用更加不便。發(fā)明內(nèi)本發(fā)明的目的在于提供一種乙醇度儀，通過(guò)在分劃板上直接分劃有乙醇濃度刻度值，可以直接讀出待測(cè)乙醇水溶液的乙醇濃度。本發(fā)明的又一目的在于提供一種乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，使用這種方法，可以在折光儀的分劃板上直接標(biāo)刻乙醇濃度刻度值。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種乙醇度儀，其特征在于包括折光儀以及讀數(shù)分劃板，所述的讀數(shù)分劃板上標(biāo)刻有乙醇濃度刻度。所述的折光儀是阿貝折光儀。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案還包括一種乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于，具有以下幾個(gè)步驟(1)得到不同濃度的乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(2)得到折光儀讀數(shù)分劃板讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(3)利用上述兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，將乙醇水溶液濃度刻度刻劃在折光儀的讀數(shù)板上。步驟(1)包括以下三個(gè)步驟a、得到某一溫度下，0%80%區(qū)間內(nèi)不同濃度的乙醇水溶液的折光率；b、將上述濃度范圍劃分為至少一個(gè)濃度區(qū)域，在各濃度區(qū)域內(nèi)采用插值法或者曲線擬合的方法用函數(shù)逼近所述的折光率數(shù)據(jù)；c、將上一步驟中得到的所有函數(shù)結(jié)合，得到整個(gè)濃度區(qū)域內(nèi)乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在步驟b中所述的插值法是拉格朗日插值方法、牛頓插值方法、等距節(jié)點(diǎn)插值方法或者分段低次插值方法。在步驟b中所述的曲線擬合的方法是最小二乘法。所述的折光儀是阿貝折光儀，且步驟(2)包括以下步驟-a、得到阿貝折光儀第二次折射角與待測(cè)液體折光率的函數(shù)關(guān)系；并得到阿貝折光儀讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與第二次折射角的對(duì)應(yīng)關(guān)系；b、結(jié)合上述函數(shù)關(guān)系與對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到阿貝折光儀讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。步驟(3)包括以下步驟:a、確定0%刻度在分劃板上的位置，并計(jì)算分劃板上其它濃度刻度與0%刻度之間的距離；b、將濃度刻度標(biāo)刻在分劃板上。步驟(1)是這樣實(shí)現(xiàn)得到分劃板上每個(gè)刻度所對(duì)應(yīng)的乙醇水溶液的折光率。步驟(1)是這樣實(shí)現(xiàn)a、在某一溫度下，配置與分劃板上需要標(biāo)記的每個(gè)刻度相同濃度的乙醇水溶液若干份；b、測(cè)量上述各濃度的乙醇水溶液的折光率。200610113353.8說(shuō)明書(shū)第3/8頁(yè)圖1是乙醇水溶液隨乙醇濃度增大其折光率變化趨勢(shì)圖；圖2是光線穿越不同介質(zhì)時(shí)發(fā)生折射的示意圖3是光線穿越不同介質(zhì)發(fā)生全反射以及出現(xiàn)臨界折射角示意圖4是阿貝折光儀測(cè)量液體折光率的原理圖5是采用本發(fā)明所述的方法所得到的分劃板示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明/—入射角；折射角；I一介質(zhì)；II一介質(zhì)；"P"2—折光率；n,.2—相對(duì)折光率；~—臨界角；51—棱鏡；511—粗糙表面；52—棱鏡；521一光學(xué)平面；53—待測(cè)液體；54—測(cè)量目鏡；《一第二次折射角。具體實(shí)施例方式一、以下配合本發(fā)明乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，在一較佳實(shí)施例中，所述的方法包括以下幾個(gè)步驟-(一)得到不同濃度的乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1、在室溫2(TC情況下，配制出0%100%的不同濃度的乙醇水溶液若干份，用折光儀至少io次以上分別重復(fù)測(cè)定各濃度乙醇水溶液的折光率，然后求取平均折光率作為測(cè)定結(jié)果，并記錄入表l。表l乙醇百分濃度與折光率對(duì)應(yīng)表(20°C)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>0.00042g7+1.336180S"2400.00033g7+1.3425140pw《600細(xì)18g+1.3510560p"700.00010g+1.3565570p"80其中，j表示折光率，無(wú)量綱；W表示乙醇濃度百分?jǐn)?shù)。(二)得到折光儀讀數(shù)分劃板讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1、得到阿貝折光儀第二次折射角與待測(cè)液體折光率的函數(shù)關(guān)系；并得到阿貝折光儀讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與第二次折射角的對(duì)應(yīng)關(guān)系。①光線折射的原理如圖2所示，根據(jù)折射定律，入射角/和折射角r之間有下列關(guān)系當(dāng)光線從介質(zhì)I進(jìn)入介質(zhì)II時(shí)則有sin/"，，、^"、(2)smra&式中，"2分別為1，n兩介質(zhì)的折光率，ni.2是介質(zhì)ii對(duì)于介質(zhì)i的相對(duì)折光率。折光率為物質(zhì)的特性常數(shù)，對(duì)一定波長(zhǎng)的光在一定溫度壓力下，是一個(gè)定值。由上式可知，當(dāng)"2〉"時(shí)，則折射角r恒小于入射角/。如圖3所示，當(dāng)入射角/增加到90°時(shí)，折射角相應(yīng)地增加到最大值^，^稱(chēng)為臨界角。此時(shí)介質(zhì)II中從OY到OA之間有光線通過(guò)，而OA到OX之間則為暗區(qū)。當(dāng)入射角為90°時(shí)，上式可寫(xiě)成-"，，、Sin,c=_L(3)即在固定兩種介質(zhì)時(shí)，臨界折射角^的大小和相對(duì)折光率有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。②得到阿貝折光儀的讀數(shù)分劃板的讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)乙醇水溶液的折光率之間的關(guān)系阿貝折光儀就是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的。如圖4是儀器構(gòu)造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡51、52，棱鏡51的粗糙表面511與棱鏡52的光學(xué)平面521之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測(cè)液體53并使在51、52間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入棱鏡51后，由于粗糙表面511是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過(guò)縫隙的被測(cè)液體53;進(jìn)入棱鏡52中，由前所知，從各個(gè)方向進(jìn)入棱鏡52的光線均產(chǎn)生折射，而其折射角都落在臨界角^之內(nèi)(因?yàn)槔忡R的折光率大于液體的折光率，因此人射角從0°到90°的全部光線都能通過(guò)棱鏡而發(fā)生折射)。具有臨界角~的光線穿出棱鏡52后射于測(cè)量目鏡54上，此時(shí)若將測(cè)量目鏡54的十字線(圖中未示)調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，則會(huì)見(jiàn)到測(cè)量目鏡54上半明半暗。折射光都應(yīng)當(dāng)落在臨界角以?xún)?nèi)，成為明區(qū)，其它部分成為暗區(qū)，構(gòu)成明暗分隔線。理論上，只要己知棱鏡52的折光率，通過(guò)測(cè)定待測(cè)液體53的臨界角^就能求得待測(cè)液體53的折射率，但實(shí)際上測(cè)定臨界角^很不方便，當(dāng)折射光從棱鏡52出來(lái)進(jìn)入空氣又產(chǎn)生折射，此臨界折射光線的第二次折射角《易于測(cè)量，其與待測(cè)液體的折光率J之間的關(guān)系是-_y=sin〃gy"f-sin''《—cos〃袋in《(4)式中巧為棱鏡52在定溫下的折光率，是定值；々是棱鏡入射面521與出射面522之間的夾角，也是定值。所以待測(cè)液體53的折光率少與阿貝折光儀的第二次折射角《之間具有確定的函數(shù)關(guān)系。由于阿貝折光儀中測(cè)量第二次折射角《的具體方法、裝置和公式屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知技術(shù)，在此不作贅述，但一般來(lái)說(shuō)，阿貝折光儀的讀數(shù)指針或光標(biāo)的位移與第二次折射角《之間具有線性關(guān)系或者近似的線性關(guān)系。所以，阿貝折光儀的讀數(shù)指針或光標(biāo)與0%刻度之間的距離《與第二次折射角《之間具有線性關(guān)系，可以用公式表示為《=mg^x—《)(5)式中，W為常數(shù)，由阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)確定；《是折光儀測(cè)量乙醇濃度W為P/0的乙醇水溶液的第二次折射角；6>。是折光儀測(cè)量乙醇濃度"為0%的乙醇水溶液的第二次折射角。③結(jié)合公式(4)和(5)，可以得到阿貝折光儀讀數(shù)分劃板的讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與乙醇水溶液的折光率:K之間的關(guān)系。確定了乙醇水溶液的折光率^，則由公式(4)可以解方程得到第二次折射角《的數(shù)值；將得到的第二次折射角《帶入公式(5)，可以得到此時(shí)讀數(shù)指針或光標(biāo)與0%刻度之間的距離《。所以，得到了阿貝折光儀讀數(shù)分劃板的讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與乙醇水溶液的折光率^之間的關(guān)系。(三)利用步驟(一)、(二)中得到的兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，將乙醇水溶液濃度刻度刻劃在折光儀的讀數(shù)板上。1、首先在分劃板上確定乙醇濃度為0%的刻度位置。乙醇濃度為0%時(shí)，在阿貝折光儀內(nèi)滴加純水作為待測(cè)溶液，調(diào)整測(cè)量目鏡使其半明半暗，此時(shí)讀數(shù)指針或光標(biāo)所處的位置就是乙醇濃度0%的刻虔位置，此時(shí)第二次折射角即為&。2、然后確定其它乙醇濃度刻度位置。乙醇濃度w為x^時(shí)，由公式(1)可以計(jì)算此濃度乙醇溶液的折光率少，然后由公式(4)可以得到折光儀測(cè)量該濃度乙醇水溶液時(shí)的第二次折射角《，代入公式(5)中運(yùn)算，可以得到分劃板上^%刻度與0%刻度之間的距離，即可刻劃該濃度義％。在本實(shí)施例中，假定sinZ-0.914，cos-=0.407，^=1.75，并假設(shè)分劃板刻度0%到80%之間的距離為IO厘米，則經(jīng)過(guò)計(jì)算得到各濃度刻度值與0%刻度的距離，挑選數(shù)個(gè)數(shù)值列入下表表2乙醇度儀分劃板刻度距離表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>可見(jiàn)，隨著乙醇濃度的升高，刻度值越來(lái)越密。以上所列舉的具體實(shí)施例中，乙醇濃度范圍0%80%被劃分為四個(gè)區(qū)域，在實(shí)際操作中，可以劃分為更多區(qū)域，從而使分劃板得刻度更精確；同時(shí)，采用的擬合方法也不限定于線性擬合方法，還可以采用拉格朗日插值方法、牛頓插值方法、等距節(jié)點(diǎn)插值方法或者分段低次插值方法等插值方法逼近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如可以采用分段線性插值方法，用折線段將所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)得到擬合函數(shù)，采用這種方法得到的分劃板如圖5所示。在此實(shí)施例中，刻度范圍是0%80%，最小刻度值是1%，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，刻度范圍也可以是其中的一段，如30%70%，最小刻度值也可以根據(jù)需要而設(shè)計(jì)，例如是0.5%或者2%。當(dāng)然，步驟(--)也可以這樣實(shí)現(xiàn)直接得到分劃板上需要標(biāo)記的每個(gè)刻度所對(duì)應(yīng)的乙醇水溶液的折光率。舉例說(shuō)明如下若分劃板上刻度是從40%60%，刻度間隔為2%，則直接測(cè)量40%、42%、44%......60%濃度的乙醇水溶液的折光率，仍然利用步驟(二)中得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將乙醇水溶液濃度刻度刻劃在折光儀的讀數(shù)板上。二、用上述方法得到的乙醇度儀，包括有折光儀以及分劃板，所述的分劃板上標(biāo)刻有乙醇濃度刻度，與待測(cè)乙醇水溶液的乙醇濃度相對(duì)應(yīng)(如圖5所示)。上述折光儀可以是阿貝折光儀。以上說(shuō)明對(duì)本發(fā)明而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求可限定的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種乙醇度儀，其特征在于包括折光儀以及讀數(shù)分劃板，所述的讀數(shù)分劃板上標(biāo)刻有乙醇濃度刻度。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的乙醇度儀，其特征在于所述的折光儀是阿貝折光儀。3、一種乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于，具有以下幾個(gè)步驟(1)得到不同濃度的乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(2)得到折光儀讀數(shù)分劃板讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(3)利用上述兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，將乙醇水溶液濃度刻度刻劃在折光儀的讀數(shù)板上。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于步驟(1)包括以下三個(gè)步驟a、得到某一溫度下，0%80%區(qū)間內(nèi)不同濃度的乙醇水溶液的折光率；b、將上述濃度范圍劃分為至少一個(gè)濃度區(qū)域，在各濃度區(qū)域內(nèi)采用插值法或者曲線擬合的方法用函數(shù)逼近所述的折光率數(shù)據(jù)；c、將上一步驟中得到的所有函數(shù)結(jié)合，得到整個(gè)濃度區(qū)域內(nèi)乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于在步驟b中所述的插值法是拉格朗日插值方法、牛頓插值方法、等距節(jié)點(diǎn)插值方法或者分段低次插值方法。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于在步驟b中所述的曲線擬合的方法是最小二乘法。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于所述的折光儀是阿貝折光儀，且步驟(2)包括以下步驟:a、得到阿貝折光儀第二次折射角與待測(cè)液體折光率的函數(shù)關(guān)系；并得到阿貝折光儀讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與第二次折射角的對(duì)應(yīng)關(guān)系；b、結(jié)合上述函數(shù)關(guān)系與對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到阿貝折光儀讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于步驟(3)包括以下步驟a、確定0%刻度在分劃板上的位置，并計(jì)算分劃板上其它濃度刻度與0%刻度之間的距離；b、將濃度刻度標(biāo)刻在分劃板上。9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于步驟(1)是這樣實(shí)現(xiàn)得到分劃板上需要標(biāo)記的每個(gè)刻度所對(duì)應(yīng)的乙醇水溶液的折光率。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，其特征在于步驟(1)是這樣實(shí)現(xiàn)-a、在某一溫度下，配置與分劃板上需要標(biāo)記的每個(gè)刻度相同濃度的乙醇水溶液若干份；b、測(cè)量上述各濃度的乙醇水溶液的折光率。全文摘要本發(fā)明是一種乙醇度儀，包括折光儀以及讀數(shù)分劃板，通過(guò)在所述的分劃板上標(biāo)刻乙醇濃度刻度，與折光儀中待測(cè)乙醇水溶液的乙醇濃度相對(duì)應(yīng)，而能直接從折光儀中讀出待測(cè)乙醇水溶液的乙醇濃度。本發(fā)明還是一種乙醇度儀分劃板刻度分劃方法，具有以下幾個(gè)步驟(1)得到不同濃度的乙醇水溶液的折光率與其濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(2)得到折光儀讀數(shù)分劃板讀數(shù)指針或者光標(biāo)位置與待測(cè)液體折光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(3)利用上述兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，將乙醇水溶液濃度刻度刻劃在折光儀的讀數(shù)板上。使用該方法能將乙醇濃度的刻度標(biāo)刻在折光儀讀數(shù)分劃板上。文檔編號(hào)G01N21/41GK101153842SQ20061011335公開(kāi)日2008年4月2日申請(qǐng)日期2006年9月25日優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日發(fā)明者林王申請(qǐng)人:林王