[发明专利]用于电镀溶液的浓度检测系统

权利要求书

1.用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，包括：

DFB激光器，用于产生已知光强I₀的测量激光；

50/50耦合器，用于将测量激光分成两路子测量激光朝外发射以分别形成光路；

设在其中一个光路中的第一准直镜及与50/50耦合器之间为第一预设距离的反光镜，其中一路子测量激光经反光镜反射产生参考光信号，使参考光信号经过第一准直镜回到50/50耦合器；

设在另一个光路中的第二准直镜及用于盛放电镀溶液的比色皿，另一路子测量激光经过比色皿及比色皿内的电镀溶液折射和反射后产生检测光信号，使检测光信号经过第二准直镜回到50/50耦合器，其中，比色皿与50/50耦合器之间为第二预设距离以使检测光信号能够与参考光信号形成光干涉；

平衡探测器，用于将参考光信号与检测光信号形成光干涉产生干涉激光信号转换为目标电压信号；

示波器，用于采集目标电压信号的参数并显示目标电压信号的波形；

数据处理装置，用于确定目标电压信号的最大电压幅值U_m以计算出电镀溶液的折射率n₃₀，并根据预先建立与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式计算出电镀溶液的浓度；

其中，数据处理装置利用目标电压信号的最大电压幅值U_m按如下公式计算出电镀溶液的折射率n₃₀：

k为平衡探测器将电流转换成电压的预设系数，K₁为平衡探测器的光强转换成光功率的预设系数，I₁表示参考光信号的光强，I₁＝I₀/2，K₂表示其中一束子测量激光的光强衰减常数，n₁₀为空气的折射率，n₂₀为比色皿的折射率，r为平衡探测器的响应度。

2.根据权利要求1所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，数据处理装置具体包括：

接口单元，用于与示波器相连以从示波器获取目标电压信号；

曲线拟合模块，用于对连续的至少5个周期的目标电压信号叠加进行非线性曲线拟合得到曲线方程；

极值计算模块，用于求解曲线方程在各个周期内的极大值，并以至少5个周期各自的极大值的平均值确定为目标电压信号的最大电压幅值；

数据库，用于预存储电镀溶液的折射率-浓度转换表达式；

浓度计算模块，用于根据数据库中预先确定与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式计算出电镀溶液的浓度。

3.根据权利要求2所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，数据处理装置还包括：

设在接口单元与曲线拟合模块之间的降噪处理模块，用于采用均值滤波对目标电压信号进行降噪处理。

4.根据权利要求2所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，曲线拟合模块是对目标电压信号的参数采用正弦曲线叠加逼近法进行非线性曲线拟合以得到曲线方程。

5.根据权利要求3所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，在数据库中预先建立与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式具体包括：

取与电镀溶液相同的溶质来分别配置多份给定浓度的已知溶液；

分别检测每份已知溶液，由数据处理装置根据每份已知溶液的干涉激光信号对应的目标电压信号计算出每份已知溶液对应的折射率，再依据各份已知溶液的给定浓度及对应计算获得的折射率进行线性拟合，生成折射率-浓度转换表达式。

6.根据权利要求1所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，测量激光是中心波长是1310nm的肉眼不可见激光。

7.根据权利要求6所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，还包括一个红色激光器，用于在反光镜与50/50耦合器之间的第一预设距离确定的前提下，在使用DFB激光器的同时，使用红色激光器向50/50耦合器产生肉眼可见的红色激光以协助确定比色皿与50/50耦合器之间的第二预设距离。

8.根据权利要求1所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，DFB激光器通过光纤与50/50耦合器相连，50/50耦合器分别通过光纤与第一准直镜、第二准直镜相连，50/50耦合器通过光纤与平衡探测器相连。