一種應用于光電比色計的輔助實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種應用于光電比色計的輔助實驗裝置。該裝置采用八只不同顏色的LED作為單色光源，光源發(fā)出的光均可耦合到導光纖維中，導光纖維出口設置擴束透鏡及準直透鏡。電源控制器上設置八個開關控制按鍵，分別控制八只LED光源的開關，使導光纖維輸出相應顏色的色光，作為光電比色計的入射光源。步進電機與比色皿底座相連接，可帶動底座旋轉，使不同的比色皿底座插空進入測量光路。本實用新型采用八只不同顏色的LED作為光源，可得到各種色光，對各種顏色的溶液都能提供互補色光作為入射光，可提高測量精度。采用RCLED作為單色光源，單色性能好并且穩(wěn)定性高，有利于提高實驗精度，LED光源壽命長，驅動簡單，發(fā)熱量低。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種光電檢測及物理實驗裝置，具體是涉及一種應用于光電比色 計的輔助實驗裝置。 一種應用于光電比色計的輔助實驗裝置
【背景技術】
[0002] 許多物質的溶液是有顏色的，有些物質的溶液雖然本身沒有顏色，但可以通過加 入顯色劑生成有色溶液。這些溶液具有一個共同的特點，即當其濃度改變時，溶液顏色的深 淺也隨之改變，溶液愈濃，顏色就愈深,顏色強度和物質含量成比例。因此，可以通過比較溶 液顏色的深淺來測定溶液中有色物質的含量。溶液中的物質在光的照射激發(fā)下，產生對光 的吸收效應。因此可以根據(jù)光被有色溶液吸收的強度，測出溶液內物質含量的多少。這種 基于比較顏色深淺來測定溶液中物質含量的分析方法稱為比色分析，又稱吸光光度法。
[0003] 比色分析是化學分析方法中的一種，具有簡單、快速、靈敏度高等特點，廣泛應用 于微量組分的測定，通常測定含量在KT-K^mg/L的微量組分。特別是近年來采用了新的 特效有機顯色劑和絡合掩蔽劑，可以不經分離而直接進行比色測定。比色分析同其他儀器 分析一樣，也具有相對誤差較大（一般為1% -5% )的缺點，但對于微量組分測定來說，由 于絕對誤差很小，測定結果也是令人滿意的。在現(xiàn)代儀器分析中，有60 %左右采用或部分采 用了這種分析方法。比色分析被廣泛應用于藥物分析、衛(wèi)生分析、生化分析、環(huán)境污染中的 水質分析以及冶煉、地質勘測中的物質分析等方面。
[0004] 光電比色計的使用及溶液濃度的測定是物理實驗中一個常見的實驗項目。由于有 色溶液對光的吸收具有選擇性，因此進行比色測定時，入射光必須加以選擇，否則靈敏度很 低，導致測量結果不準確。如果某一種色光與另一種色光以適當?shù)谋壤旌虾竽苄纬砂坠猓?則這兩種色光就稱為"互補色"。選擇入射光的一般原則是：入射光的顏色與待測溶液的顏 色應為"互補色"，因為互補色光之間，能夠形成相互阻擋的效果，從而可以使入射光被最大 程度地吸收，提高測量精度。常用的"互補色"是：紅色與青色，綠色與品紅色（紫紅色），藍 色與黃色，橙色與青藍色。目前實驗中光電比色計實驗裝置主要存在以下不足：
[0005] 其一，多采用白熾燈作為光源，通過濾色片獲得三種不同顏色即藍色（波長為 420nm)、綠色（波長為500nm)、紅色（波長為650nm)的色光。因此只能為三種顏色即黃色、 紫色、青色溶液提供較好的互補色光，而對于其他顏色的溶液只能提供接近互補色的入射 光，從而影響測量準確度。
[0006] 其二，采用濾色片獲得的單色光單色性不好，波長穩(wěn)定性差。
[0007] 其三，采用白熾燈作為光源，發(fā)熱量高，穩(wěn)定度差，影響測量精度。
[0008] 其四，實驗過程中要不斷更換濾色片，一不小心就會將濾色片摔壞。 實用新型內容
[0009] 為了克服現(xiàn)有技術的上述不足，本實用新型提出一種應用于光電比色計的輔助實 驗裝置，該裝置采用八只不同顏色的RCLED (諧振腔發(fā)光二極管）作為單色光源，對于各種 顏色的溶液都能提供互補色光作為入射光，從而提高測量準確度。另外，該光源單色性能 好，發(fā)熱量低，波長穩(wěn)定性高，壽命長，驅動簡單，不需預熱，采用PWM方式調節(jié)亮度準確方 便。
[0010] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在一個遮光箱體內設置八只不 同顏色的LED單色光源，分別為紅色、橙色、黃色、綠色、青色、青藍色、藍色及紫色，LED光 源發(fā)出的光均可耦合到導光纖維中，導光纖維出口處設置擴束透鏡及準直透鏡，后面設置 絕熱玻璃。LED光源通過接口與電源控制器相連，LED光源由恒流源驅動，通過恒流源電流 調節(jié)旋鈕可以調節(jié)電流大小，并可在電流顯示屏上顯示出來，光源的亮度采用PWM(脈沖寬 度調制）方式調節(jié)，因為這種方式效率更高，電流控制也更精準，而且不會產生任何色譜偏 移。電源控制器上設置八個開關控制按鍵，分別控制八只不同顏色的LED單色光源的開關， 從而使導光纖維輸出相應顏色的色光。步進電機與比色皿底座相連接，可以帶動底座旋轉， 從而使不同的比色皿底座插空進入測量光路。步進電機通過接口與步進電機驅動器相連， 步進電機驅動器通過接口與比色皿底座插空位置控制器相連，通過控制器上的旋鈕，可以 設定某一比色皿底座插空進入測量光路，并可通過控制器上的數(shù)碼管顯示屏顯示出來，按 下啟動按鍵，則步進電機帶動比色皿底座旋轉一定角度，從而使選定的比色皿底座插空進 入測量光路。實驗時根據(jù)待測溶液的顏色，依據(jù)入射光的"互補色"選取原則，通過電源控制 器上的光源開關控制按鍵，使導光纖維輸出相應顏色的色光，調節(jié)恒流源輸出合適的電流， 調節(jié)PWM調光控制調節(jié)旋鈕使入射光亮度合適，經導光纖維輸出，再經擴束透鏡及準直透 鏡，變成平行光，即可作為光電比色計的光源。通過控制器上的比色皿底座插空選擇旋鈕， 選擇某一底座插空進入測量光路，按下啟動按鍵，使選定的比色皿底座插空進入測量光路， 即可進行實驗。
[0011] 本實用新型的有益效果是，采用八只不同顏色的LED作為單色光源，可以得到各 種色光，從而對各種顏色的溶液都能提供互補色光作為入射光，可提高測量精度。另外，采 用RCLED作為單色光源，光源單色性能好并且穩(wěn)定性高，有利于提高實驗精度，LED光源壽 命長，驅動簡單，發(fā)熱量低，采用PWM方式調節(jié)亮度準確方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0013] 附圖是本實用新型的結構示意圖。
[0014] 圖中1.紅色LED光源，2.橙色LED光源，3.黃色LED光源，4.綠色LED光源，5.導 光纖維，6.擴束透鏡，7.準直透鏡，8.絕熱玻璃，9.青色LED光源，10.青藍色LED光源， 11.藍色LED光源，12.紫色LED光源，13. LED光源與電源控制器接口一，14. LED光源與電 源控制器接口二，15.恒流源電流顯示屏，16.恒流源電流調節(jié)旋鈕，17. LED光源PWM調光控 制調節(jié)旋鈕，18. LED光源與電源控制器接口三，19. LED光源與電源控制器接口四，20.紅色 LED光源開關控制按鍵，21.橙色LED光源開關控制按鍵，22.黃色LED光源開關控制按鍵， 23.綠色LED光源開關控制按鍵，24.青色LED光源開關控制按鍵，25.青藍色LED光源開 關控制按鍵，26.藍色LED光源開關控制按鍵，27.紫色LED光源開關控制按鍵，28.比色皿 底座插空一，29.比色皿底座插空二，30.比色皿底座插空三，31.比色皿底座插空四，32.比 色皿底座插空五，33.比色皿底座插空六，34.比色皿底座插空七，35.比色皿底座插空八， 36.遮光箱體，37.比色皿底座，38.步進電機，39.光電二極管，40.比色皿底座插空位置控 制器，41.指示某一比色皿底座插空進入測量光路的數(shù)碼管顯示屏，42.啟動按鍵，43.步進 電機與驅動器之間的接口，44、45.比色皿底座插空位置控制器與步進電機驅動器之間的接 口，46.進入測量光路的比色皿底座插空選擇旋鈕，47.電源開關按鍵。
【具體實施方式】
[0015] 圖中，在一個遮光箱體36內設置八只不同顏色的LED單色光源，分別為紅色LED 光源1，橙色LED光源2,黃色LED光源3,綠色LED光源4,青色LED光源9,青藍色LED光 源10,藍色LED光源11，紫色LED光源12, LED光源發(fā)出的光均可耦合到導光纖維5中，導 光纖維5出口處設置擴束透鏡6及準直透鏡7,后面設置絕熱玻璃8。LED光源通過接口，分 別是LED光源與電源控制器接口一 13, LED光源與電源控制器接口二14, LED光源與電源控 制器接口三18, LED光源與電源控制器接口四19,與電源控制器相連，LED光源由恒流源驅 動，通過恒流源電流調節(jié)旋鈕16可以調節(jié)電流大小，并可在恒流源電流顯示屏15上顯示出 來，光源的亮度可以通過LED光源PWM調光控制調節(jié)旋鈕17來調節(jié)。電源控制器上設置八 個開關控制按鍵，分別為紅色LED光源開關控制按鍵20,橙色LED光源開關控制按鍵21，黃 色LED光源開關控制按鍵22,綠色LED光源開關控制按鍵23,青色LED光源開關控制按鍵 24,青藍色LED光源開關控制按鍵25,藍色LED光源開關控制按鍵26,紫色LED光源開關控 制按鍵27,分別控制八只不同顏色的LED單色光源的開關，從而使導光纖維輸5出相應顏色 的色光。步進電機38與比色皿底座37相連接，可以帶動底座旋轉，從而使不同的比色皿底 座插空，分別為比色皿底座插空一 28,比色皿底座插空二29,比色皿底座插空三30,比色皿 底座插空四31，比色皿底座插空五32,比色皿底座插空六33,比色皿底座插空七34,比色皿 底座插空八35,進入測量光路。步進電機38通過接口 43與步進電機驅動器相連，步進電機 驅動器通過接口 44及45與比色皿底座插空位置控制器40相連，通過控制器上的進入測量 光路的比色皿底座插空選擇旋鈕46,可以設定某一比色皿底座插空進入測量光路，并可通 過控制器上的指示某一比色皿底座插空進入測量光路的數(shù)碼管顯示屏41顯示出來，按下 啟動按鍵42,則步進電機38帶動比色皿底座37旋轉一定角度，從而使選定的比色皿底座插 空進入測量光路。
[0016] 具體實驗操作步驟為：
[0017] (1)將盛有待測溶液的比色皿分別放入比色皿底座插空中，通過控制器上的進入 測量光路的比色皿底座插空選擇旋鈕46,設定某一比色皿底座插空進入測量光路，并通過 控制器上的指示某一比色皿底座插空進入測量光路的數(shù)碼管顯示屏41顯示出來，按下啟 動按鍵42,則步進電機38帶動比色皿底座37旋轉一定角度，從而使選定的比色皿底座插空 進入測量光路。
[0018] (2)根據(jù)待測溶液的顏色，依據(jù)入射光的"互補色"選取原則，通過電源控制器上的 光源開關控制按鍵20-27,使導光纖維5輸出相應顏色的色光。例如待測溶液的顏色為紫 色，其互補色為綠色，則按下綠色LED光源開關控制按鍵23,從而使導光纖維5輸出綠色光。
[0019] (3)通過恒流源電流調節(jié)旋鈕16調節(jié)恒流源輸出合適的電流，通過LED光源PWM 調光控制調節(jié)旋鈕17使入射光亮度合適。
[0020] (4)調節(jié)擴束透鏡6及準直透鏡7使導光纖維5輸出的單色光成為平行光，作為 光電比色計的入射光源，經絕熱玻璃8及比色皿，照射到光電二極管39上，即可進行實驗測 量。
[0021] 以上對本實用新型的結構進行了闡述，但是本實用新型所介紹的實施例并沒有限 制的意圖，在不背離本實用新型主旨的范圍內，本實用新型可有多種變化和修改。
【權利要求】
1. 一種應用于光電比色計的輔助實驗裝置，具體是在一個遮光箱體內設置八只不同顏 色的LED單色光源，分別為紅色、橙色、黃色、綠色、青色、青藍色、藍色及紫色，LED光源發(fā)出 的光均可耦合到導光纖維中，導光纖維出口處設置擴束透鏡及準直透鏡，LED光源通過接口 與電源控制器相連，LED光源由恒流源驅動，光源的亮度采用PWM(脈沖寬度調制）方式調 節(jié)，其特征是：電源控制器上設置八個開關控制按鍵，分別控制八只不同顏色的LED單色光 源的開關，從而使導光纖維輸出相應顏色的色光。
2. 根據(jù)權利要求1所述的應用于光電比色計的輔助實驗裝置，其特征是：步進電機與 比色皿底座相連接，可以帶動底座旋轉，從而使不同的比色皿底座插空進入測量光路。
【文檔編號】G09B23/22GK203881443SQ201420199519
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2014年4月18日
【發(fā)明者】田凱, 王照平, 蔡曉艷, 王玉巧, 賈潔 申請人:黃河科技學院