[发明专利]两种溶质透明混合溶液浓度检测装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种两种溶质透明混合溶液浓度检测装置及其工作原理，属于光电检测、光电传感和光信息处理的技术领域。

背景技术

磁性是物质的基本物理属性之一，通过对物质磁性的检测研究可以了解物质的某些参量变化，比如对于含有顺磁溶质的溶液磁旋光角的检测可以了解溶液的浓度信息。磁光学是一门古老而又经久不衰的学科，其在光学检测及光电传感领域的应用越来越广泛；其中应用最多的是法拉第磁旋光效应，包括电流传感器、磁场传感器、磁光隔离器、磁光环行器等遍及光检测、光传感、光通信等多个光学领域。

在化工、食品和医疗卫生等工业领域，常常需要对溶液的浓度进行检测，溶液的浓度与其许多物理量都有相互关系，如比重、电导率、折射率、声速、旋光性、维尔德常数等，因此原则上可以用其中某一物理量的变化来表征溶液浓度的变化。目前对于单一溶质成分的溶液浓度的检测方法很多，精度也达到一定要求；但现实中常常需要对混合溶液中不同成分的溶质浓度进行检测，检测原理及器件制作一般较复杂，并且一般采用侵入式的检测方法容易对溶液造成污染。本文基于法拉第磁光效应和某些物质本身具有的自然旋光效应原理^[1，2，3]，针对某些特定成分的两种溶质透明混合溶液，提出利用磁光技术一次性检测该特定混合溶液中两种溶质各自浓度的方法。该方法检测原理简单，器件制作相对容易；采用信号除法放大系统提高了系统的检测灵敏度，同时消除光源发光功率不稳定带来的不利影响；采用非侵入式的检测方法，对溶液无污染；利用微机处理与绘图显示技术实现实时、自动检测；该技术将在两种溶质透明混合溶液浓度检测中获得较好的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种两种溶质透明混合溶液浓度检测装置，解决两种溶质透明混合溶液浓度检测的问题。

技术方案：本发明的两种溶质透明混合溶液浓度检测装置包括半导体激光器、偏振相关光隔离器、薄膜偏振分束棱镜、样品池及磁光调制器、偏振片、第一光电探测器、第二光电探测器、除法放大器以及微机处理及显示单元；

半导体激光器的激光输出通过偏振相关光隔离器薄膜偏振分束棱镜送入样品池及磁光调制器的输入端和第二光电探测器的输入端，样品池及磁光调制器的输出端通过偏振片送入第一光电探测器的输入端，第一光电探测器和第二光电探测器的输出端接除法放大器的输入端，除法放大器的输出端接微机处理及显示单元。

样品池及磁光调制器中，样品池采用透明圆柱状玻璃管制成，样品池设有进液口和出液口；磁光调制器采用螺线管，给螺线管通以交流电从而产生交变磁场；样品池置于螺线管中心轴线位置，样品池及螺线管的轴线与入射光线平行。

第一光电探测器、第二光电探测器采用型号、性能均相同的光电探测器。

微机处理及显示单元用于采集由除法放大器输出的信号并绘制显示信号曲线。两种溶质所组成的溶液为透明的，且要求有且只有一种溶质具备自然旋光效应，另一种溶质或两种溶质都具有磁旋光效应。螺线管产生的交流磁场要求为交流磁场。

有益效果：根据以上叙述可知，本发明具有如下特点：

本发明利用某些物质的自然旋光效应与磁旋光效应，设计了两种溶质透明混合溶液浓度检测装置，该装置利用磁光技术可以一次性检测溶液中两种溶质各自的浓度。该方法检测原理简单，器件制作相对容易，采用信号除法放大系统提高了系统的检测灵敏度，同时消除光源发光功率不稳定带来的不利影响；采用非侵入式的检测方法，对溶液无污染；利用微机处理与绘图显示技术实现实时、自动检测；在溶液浓度检测方面具有非常重要的应用价值。

创新之处在于：本发明设计的两种溶质透明混合溶液浓度检测装置，可以一次性完成检测溶液中两种溶质各自的浓度，同时采用工作光强与参考光强相除放大技术，提高了系统的检测灵敏度，消除光源发光功率不稳定带来的不利影响；利用微机技术实现自动读取数据、自动计算检测结果，可以实现实时、自动检测。

附图说明

图1两种溶质透明混合溶液浓度检测装置示意图。图中有半导体激光器1、偏振相关型光隔离器2、薄膜偏振分束棱镜3、样品池及磁光调制器4、偏振片5、第一光电探测器6、第二光电探测器7、除法放大器8、微机处理与显示单元9。

具体实施方式