[发明专利]玻璃器壁的光学和几何参数测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及到玻璃器壁光学、几何参数的测量装置与测量方法。

背景技术

玻璃容器与玻璃管使用的广泛性人所共知，由于其优异稳定的化学、光学和机械性能，成为化学化工、食品卫生、电光源、太阳能等工业生产领域以及实验室和科学研究中必不可少的器具和材料，因此玻璃器壁的光学、几何参数的测量成为其制造和使用中不可缺少的环节。

传统的玻璃容器和玻璃管壁厚的测量方法有超声测量法和电容测量法，由于其测量过程复杂、设备操作难度大且测量精度差，影响了其推广与应用。近年来采用光学方法测量玻璃器壁光学、几何参数的技术受得了本专业领域技术人员的充分关注，专利公开号为CN102809351A发明名称为“透明和半透明玻璃瓶壁厚检测装置及方法”的发明专利，专利公开号为CN1049492C、发明名称为为“透明容器壁厚度的测量”的发明专利，提供了一种利用激光和光电传感器测量玻璃器壁厚度的测量方法与装置，其特征在于利用激光束倾斜入射玻璃器壁，根据器壁内、外表面对入射光束反折射形成的两束光之间的距离与器壁厚度间的函数关系，测量玻璃器壁的厚度。其不足在于，测量系统复杂，用于薄壁容器壁厚的测量误差较大，并且无法获得器壁的光学参数。专利公开号为CN101701912A发明名称为“一种无损测量透明毛细管管壁折射率的方法及装置”的发明专利，公开了一种利用平行光通过装有已知折射率液体的毛细管会聚焦点位置与管壁折射率之间的关系，测量管壁折射率的方法与装置。但其测量系统复杂，调试难度大，特别是管壁的几何尺寸R、r必须是已知的，这使得其应用具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述专利的不足，提供一种结构简单、成本低、测量精度高的玻璃器壁的光学和几何参数测量装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于为玻璃器壁的光学和几何参数测量装置提供一种方法简单、操作简便、测量精度较高的测量方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在支架上一侧设置待测量圆柱状玻璃容器、另一侧设置上半导体激光器和下半导体激光器，在待测量圆柱状玻璃容器器壁外表面局部设置一层白色油漆或白色玻璃油墨构成的光散射成像层。

本发明的圆柱状玻璃容器5壁外表面设置光散射成像层后对绿色激光的透射率为55%～70﹪。

采用上述测量装置测量圆柱状玻璃容器器壁的光学和几何参数的方法，由下述步骤组成：

1、在待测量圆柱状玻璃容器侧壁外表面的局部位置，丝印一层白色玻璃油墨或喷涂一层白色油漆构成光散射成像层，光散射成像层对绿色激光的透射率为70%～80﹪。

2、在待测量圆柱状玻璃容器中充入已知折射率的透明液体，液面位于上半导体激光器与下半导体激光器的中心线之间。

3、接通下半导体激光器的电源，所产生的激光束垂直入射于待测量圆柱状玻璃容器侧壁下部外表面的光散射成像层上，在光散射成像层上形成以激光束入射点为中心的大椭圆形暗斑，大椭圆形暗斑的长轴与待测圆柱状玻璃容器的中心线平行，测量大椭圆形暗斑的长轴长度，圆柱状玻璃容器器壁的折射率、壁厚与内装液体的折射率与大椭圆形暗斑的长轴长度之间的关系为：

nx=nLL2+16ΔR2---(1)]]>

（1）式中，n为圆柱状玻璃容器中液体的折射率，L为大椭圆形暗斑的长轴长度，单位为mm，n_x为圆柱状玻璃容器器壁的折射率，△R为圆柱状玻璃容器的侧壁厚度，单位为mm。

4、接通上半导体激光器的电源，所产生的激光束垂直入射于待测量圆柱状玻璃容器侧壁上部外表面的光散射成像层上，在光散射成像层上形成以激光束入射点为中心的小椭圆形暗斑，小椭圆形暗斑的长轴与待测圆柱状玻璃容器的中心线平行，测量小椭圆形暗斑的长轴长度，圆柱状玻璃容器器壁的折射率、壁厚与小椭圆形暗斑的长轴长度之间的关系为：