CN213933587U - 折射率恒温测量池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种折射率恒温测量池，包括测量池、恒温夹套、温度传感器和控制器，测量池和恒温夹套均为空心三棱柱体，测量池嵌套在恒温夹套内，用于盛装待测液体样品，恒温夹套的至少两个侧面上设置有观测窗，使光线通过一个观测窗照射进测量池内的待测液体样品，从另一个观测窗折射出去，控制器根据光线在观测窗的入射角度和出射角度通过测角法获得待测液体样本的折射率，恒温夹套外壁和内壁之间铺设有空心管路，用于连接循环水浴，温度传感器用于测量恒温夹套和测量池的温度，控制器通过温度传感器测量的温度控制循环水浴中的水在空心管路中的循环，从而控制测量池的温度恒定。上述折射率恒温测量池精确测定液体折射率。

Description

折射率恒温测量池

技术领域

本实用新型涉及折射率测量技术领域，更具体地，涉及一种折射率恒温测量池。

背景技术

折射率作为物质最基本的物理化学性质之一，是衡量各类社会商品及工业材料质量的重要技术指标。汽车制造、光学材料、石油化工、食品工业、制药工业等领域都离不开折射率的测量。特别对于食品工业中的饮料、酿酒行业，液体折射率应用于糖、酒精及其他食品添加剂含量的测定中，是其质量保证的关键参数，其测量结果的准确度直接决定其产品质量是否符合国家食品安全标准。

折射率的测量方法有很多，最可靠且准确度最高的是基于最小偏向角原理的精密测角法。它通过精密测角仪精确测量加工成三棱柱的待测样品的顶角以及入射角与出射角之间的最小偏向角，可以计算得到待测样品的折射率，测量准确度最高可达10^-6量级。由于采用该方法测量折射率要求被测样品必须加工成顶角精确已知的三棱柱，因此一般仅限于测量固体材料的折射率。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种精确测定液体折射率的折射率恒温测量池。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种折射率恒温测量池，包括测量池、恒温夹套、温度传感器和控制器，所述测量池和恒温夹套均为空心三棱柱体，所述测量池嵌套在恒温夹套内，用于盛装待测液体样品，所述恒温夹套的至少两个侧面上设置有观测窗，使光线通过一个观测窗照射进测量池内的待测液体样品，从另一个观测窗折射出去，所述控制器根据光线在观测窗的入射角度和出射角度通过测角法获得待测液体样本的折射率，所述恒温夹套外壁和内壁之间铺设有空心管路，用于连接循环水浴，所述温度传感器用于测量恒温夹套和测量池的温度，控制器通过温度传感器测量的温度控制循环水浴中的水在空心管路中的循环，从而控制测量池的温度恒定。

优选地，所述测量池包括测量池顶盖和测量池筒体，所述测量池顶盖和测量池筒体可拆连接；所述恒温夹套包括恒温夹套顶盖和恒温夹套筒体，所述恒温夹套顶盖和恒温夹套池筒体可拆连接。

进一步，优选地，所述测量池顶盖和恒温夹套顶盖上设置有多个通孔，用于插入温度传感器的测温探头。

更进一步，优选地，所述测量池顶盖上的直径大于恒温夹套顶盖的通孔的直径。

优选地，所述测量池和恒温夹套是空心等腰三棱柱。

进一步，优选地，所述测量池和恒温夹套是空心直等腰三棱柱。

优选地，所述测量池采用熔融石英材质制成，所述恒温夹套采用高导热性金属材料制成。

优选地，所述恒温夹套的空心管路采用逆流式布置。

进一步，优选地，所述空心管路距离恒温夹套的外壁和内壁的间距相等，恒温夹套开设有观测窗的侧面的空心管路呈相对于观测窗轴线的迂回对称分布，恒温夹套未开设有观测窗的侧面、底面和顶面的空心管路呈间距相等的均匀分布。

更进一步，优选地，所述恒温夹套底面和各侧面的空心管路是连通的。

此外，优选地，所述恒温夹套底面的空心管路呈三角形迂回分布。

优选地，在恒温夹套两个侧壁中央位置各对称设置有一个观测窗，以使发射光束与恒温夹套侧面的法线呈设定角度范围时通过。

优选地，所述测量池和恒温夹套之间填充有导热硅脂。

优选地，所述观测窗的开口内小外大。

本实用新型所述折射率恒温测量池是精确的三棱柱形结构，可满足精密测角仪对液体折射率的基本测量要求。可任意设定待测液体样品的温度，保持温度恒定且温场差异可忽略，温度设定范围仅取决于所使用的外接循环水浴的工作温度范围，可以实现对液体样品折射率10^-6量级准确度的精确测定。

附图说明

图1是本实用新型所述折射率恒温测量池的立体示意图；

图2a是本实用新型所述恒温夹套的后视图；

图2b是本实用新型所述恒温夹套的上视图；

图2c是图2b中A-A向的剖视图；

图2d是图2b中C-C向的剖视图；

图2e是本实用新型所述恒温夹套的前视图；

图2f是图2e中B-B向的剖视图；

图3a是本实用新型所述恒温夹套顶盖的结构示意图；

图3b是本实用新型所述恒温夹套顶盖的前视图；

图3c是图3b中D-D向的剖视图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。

图1是本实用新型所述折射率恒温测量池的立体示意图，如图1所示，所述折射率恒温测量池包括包括测量池11、恒温夹套1、温度传感器和控制器，所述测量池和恒温夹套均为空心三棱柱体，所述测量池嵌套在恒温夹套内，用于盛装待测液体样品，所述恒温夹套的至少两个侧面上设置有观测窗3，使光线通过一个观测窗照射进测量池内的待测液体样品，从另一个观测窗折射出去，所述控制器根据光线在观测窗的入射角度和出射角度通过测角法获得待测液体样本的折射率，所述恒温夹套外壁和内壁之间铺设有空心管路4，用于连接循环水浴，所述温度传感器用于测量恒温夹套和测量池的温度，控制器通过温度传感器测量的温度控制循环水浴中的水在空心管路中的循环，从而控制测量池的温度恒定。

在一个实施例中，如图1所示所述测量池包括测量池顶盖9和测量池筒体，所述测量池顶盖和测量池筒体可拆连接；所述恒温夹套包括恒温夹套顶盖5和恒温夹套筒体，所述恒温夹套顶盖和恒温夹套池筒体可拆连接，也就是说，折射率恒温测量池包括恒温夹套1、测量池11、测量池顶盖9、恒温夹套顶盖5，测量池11嵌套在恒温夹套1内安装，两者接触面之间的缝隙用导热硅脂或液体石蜡填充，保证两者完全接触并且导热良好。

在一个实施例中，如图2a所示,恒温夹套1采用高导热性金属材料制成，例如采用纯铜材质。恒温夹套1的顶角与测量池11的顶角相等，例如可为65°，角度误差不超过±0.1°，恒温夹套1内部尺寸略大于所述测量池11的外部轮廓尺寸，形成间隙配合。在恒温夹套两个侧壁中央位置各对称设置有一个观测窗，以使发射光束与恒温夹套侧面的法线呈设定角度范围时通过，优选地，恒温夹套1的两个腰的侧壁(两个侧面)中央位置各对称设置有一个开口内小外大的观测窗3和3’，为保证精密测角仪光源发出的光线可以完全照射到测量池11内，观测窗3和3’的最小开口尺寸不小于15mm×15mm，为保证恒温效果，观测窗的最大开孔面积不大于侧壁面积的2/3，可采用圆形、椭圆形、矩形等开孔形式，优选地，所述观测窗的开口内小外大,例如采用由外向内形成45°角的梯台开孔形式，可以在入射和出射光线与观测窗3和3’之间夹角不大于45°时，仍能保证光线不被遮挡。在恒温夹套两个侧壁中央位置各对称设置有一个观测窗，以使发射光束与恒温夹套侧面的法线呈设定角度范围时通过。

测量池11可采用光学玻璃、熔融石英等化学惰性的光学透明材料制成，优选地，所述测量池采用熔融石英材质制成，例如采用200nm-1000nm的光谱透过率高于80％且无明显特征吸收的熔融石英材质。

在一个实施例中，如图2a-2f所示，所述恒温夹套的空心管路采用逆流式布置，所述空心管路距离恒温夹套的外壁和内壁的间距相等。优选地，恒温夹套1的其中一个侧面上方设置有宝塔形出水口2和宝塔形入水口2’，它们与恒温夹套内部的空心管路4相连通。

如图2b和2d所示，恒温夹套开设有观测窗的侧面的空心管路呈相对于观测窗轴线的迂回对称分布，优选地，呈之字形迂回对称分布，一直延伸至底面和其他侧面，直到管路在恒温夹套1的每个壁内都均匀分布。

如图2c所示，恒温夹套未开设有观测窗的侧面的空心管路呈间距相等的均匀分布。

如图2e和2f所示，恒温夹套底面的空心管路呈间距相等的均匀分布，优选地，呈三角形迂回分布。

如图3a-3c所示，恒温夹套顶盖5的上方分别设置有宝塔形出水口7和宝塔形入水口7’，它们与夹套顶盖5内部的空心管路4相连通。如图3c中所示，空心管路4为逆流式设计，与恒温夹套顶盖5的上下表面间距相等，在恒温夹套顶盖5内部从内圈环绕至外圈等间距分布。入水口7’与空心管路4内圈的入口相连，出水口7与空心管路4外圈的出口相连。

本实用新型的管路布局形式可以提高温度交换性能降低各个区域的温场差异。

图1和图3a所示，所述恒温夹套顶盖上设置有多个第一通孔6所述测量池顶盖设置有多个第二通孔10，第一通孔和第二通孔用于插入温度传感器的测温探头。优选地，第二通孔直径大于第一通孔通孔的直径。

在一个优选实施例中，恒温夹套顶盖5采用与恒温夹套1相同的材质，例如纯铜材质。其靠近顶角一端的中轴线处设有一个圆形通孔6(第一通孔)，中轴线延伸向靠近底边的一端设有另一个口径相同的圆形通孔6’(第一通孔)。第一通孔6和6’分别与测量池顶盖9的第二通孔10和10’同心。通孔6和通孔6’的直径略大于通孔10和通孔10’，这是为了保证测温探头插入后不与通孔10和通孔10’的内壁接触，避免恒温夹套顶盖5的热流通过接触传导到测温探头从而影响测量液体样品的真实温度。

如图1所示，测量池顶盖9可采用与测量池11相同的材质，或热膨胀系数与测量池11相近，且不与待测液体样品发生物理化学反应的材质，例如采用熔融石英材质。其靠近顶角一端的中轴线处设有一个圆形通孔10(第二通孔)，中轴线延伸向靠近底边的一端设有另一个口径相同的圆形通孔10’(第二通孔)，第二通孔10和10’的直径以适合插入测温探头为宜。

在一个实施例中，所述测量池和恒温夹套是空心等腰三棱柱，优选地，所述测量池和恒温夹套是空心直等腰三棱柱。测量池顶角可加工为20°-90°，例如可为65°，角度误差不超过±0.1°。其等腰三角形底边所在的侧壁经磨砂处理，两个腰所在的侧壁厚度相等，且厚度可以在3mm至10mm，例如为5mm。壁的内外两面平行度不超过10″，塔差不超过1″，其表面粗糙度不超过λ/10，对于测量200nm-1000nm范围内的液体折射率，表面粗糙度不超过20nm。

经过上述优选的顶角设计结构使得本实用新型所述折射率恒温测量池可测量折射率范围1.3-1.9的各种液体样品。

利用本实用新型所述折射率恒温测量池进行折射率测量的步骤包括：

将待测液体样品灌入测量池11内至设定高度(优选地，为90％的高度)，将测量池顶盖9安放在测量池11上密合，然后在测量池顶盖9的上表面均匀涂抹薄薄一层导热硅脂或液体石蜡，将恒温夹套顶盖5安放在恒温夹套1的上方密合。使用口径适宜的保温软管(图中未示出)将夹套顶盖5的入水口7’与外部恒温循环水浴(图中未示出)的出水口连接，将夹套顶盖5的出水口7与恒温夹套1的入水口2’连接，将恒温夹套1的出水口2与所述外部恒温循环水浴(图中未示出)的入水口连接；

打开循环水浴(图中未示出)让循环水通过夹套顶盖5的入水口7’进入夹套顶盖5的内部空心管路，最后从恒温夹套1的出水口流出回到恒温循环水浴(图中未示出)，实现恒温夹套1及夹套顶盖5对测量池11内的待测液体样品的温度控制。通过监测插入测量池待测液体样品内部的两个测温探头(图中未示出)反馈的实际温度值，设置好恒温循环水浴的目标温度，待样品的温度达到预期目标且稳定时可进行液体折射率的测量。

本实用新型所述折射率恒温测量池用于测量液体材料，具备一个让液体形成类似三棱柱形的装置，同时，由于液体材料的折射率-温度系数远大于固体材料，可以对液体样品进行精密、均匀、稳定地控温，提供可供精密测角仪使用的精密控温的三棱柱形测量池，从而精确测定液体折射率。

尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (10)

1.一种折射率恒温测量池，其特征在于，包括测量池、恒温夹套、温度传感器和控制器，所述测量池和恒温夹套均为空心三棱柱体，所述测量池嵌套在恒温夹套内，用于盛装待测液体样品，所述恒温夹套的至少两个侧面上设置有观测窗，使光线通过一个观测窗照射进测量池内的待测液体样品，从另一个观测窗折射出去，所述控制器根据光线在观测窗的入射角度和出射角度通过测角法获得待测液体样本的折射率，所述恒温夹套外壁和内壁之间铺设有空心管路，用于连接循环水浴，所述温度传感器用于测量恒温夹套和测量池的温度，控制器通过温度传感器测量的温度控制循环水浴中的水在空心管路中的循环，从而控制测量池的温度恒定。

2.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池包括测量池顶盖和测量池筒体，所述测量池顶盖和测量池筒体可拆连接；所述恒温夹套包括恒温夹套顶盖和恒温夹套筒体，所述恒温夹套顶盖和恒温夹套池筒体可拆连接。

3.根据权利要求2所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池顶盖和恒温夹套顶盖上设置有多个通孔，用于插入温度传感器的测温探头。

4.根据权利要求3所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池顶盖上的直径大于恒温夹套顶盖的通孔的直径。

5.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池和恒温夹套是空心等腰三棱柱。

6.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池采用熔融石英材质制成，所述恒温夹套采用高导热性金属材料制成。

7.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述恒温夹套的空心管路采用逆流式布置。

8.根据权利要求7所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述空心管路距离恒温夹套的外壁和内壁的间距相等，恒温夹套开设有观测窗的侧面的空心管路呈相对于观测窗轴线的迂回对称分布，恒温夹套未开设有观测窗的侧面、底面和顶面的空心管路呈间距相等的均匀分布。

9.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述测量池和恒温夹套之间填充有导热硅脂。

10.根据权利要求1所述的折射率恒温测量池，其特征在于，所述观测窗的开口内小外大。

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