專利名稱：一種利用光反射進行透明溶液精確定量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化分析領(lǐng)域中水溶液的精確定量方法，尤其涉及一種利用光反射 進行透明溶液精確定量的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水溶液定量方法主要實驗室手工操作定量，少量的水溶液可以用通過移液 管和刻度吸管進行定量，100ml以上的水溶液一般用容量瓶進行定量，傳統(tǒng)的定量方法優(yōu)點 在于定量準確，應(yīng)用范圍廣，但隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的分析方法已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè) 的發(fā)展，由于傳統(tǒng)的人工定量方法耗時長，維護繁瑣，經(jīng)常存在人為的不確定因數(shù)比較多， 因而急需要一種跟快捷，更高效的定量方法?，F(xiàn)在工業(yè)上常用的是設(shè)置一個液面?zhèn)鞲衅?，?液面到達所需要的位置時，傳感器就發(fā)出信號完成液體的定量。這樣的方法對傳感器依賴 較高，而且傳感器長期與液體接觸，會對液體有污染，并且由于傳感器長期與液體接觸造成 了該設(shè)備的維護周期短，精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種快捷、維護周期長、高重復(fù)性、不確定因數(shù) 小、高精度的水溶液定量的新方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案首先選擇波長為\的光作為定 量光線；然后計算出該波長為、光線在待測溶液中的折射率nlU)；再然后計算出該波長 為入光線在盛放待測溶液的透明壁材料中的折射率n2U)；最后將定量光線從盛放待測 溶液的透明壁斜下方射入，該光線進入待測溶液后，經(jīng)過待測溶液的液面反射，會從另一側(cè) 的透明壁射出，根據(jù)光的折射和反射原理以及光的波長，計算出液面的位置。進一步的，所述入射光線和反射光線與法線成鏡面對稱。進一步的，所述定量光線在溶液內(nèi)與法線形成的角度，大于等于該定量光線可以 與該溶液形成全反射的臨界角。進一步的，所述定量光線的波長為200-1100nm所覆蓋的所有光源。采用了上述方案，通過光在液面下的反射對液面的位置進行定量，避免了傳感器 和液體的直接接觸，而且光反射對液面位置的定量更加的準確。同時，該設(shè)備減少了人工的 操作，各項步驟都可以在計算機控制下完成，重復(fù)性高，不確定因素小。


圖1是利用光反射進行透明溶液精確定量的方法的示意圖。
具體實施例方式選擇波長為A的光作為光源，按照下面的公式計算出該波長的光源在溶液中的 折射率； n(A)—為光源的波長所對應(yīng)在水溶液中的折射率；A——為光源的波長。根據(jù)n(入)可以計算出波長為A的光源在該溶液中產(chǎn)生全反射的角度a。根據(jù)所要定量的液面的高度，以及光從液體到空氣中的入射角度a，確定光的入 射以及反射路線，從而設(shè)定光源和光傳感器的位置以及角度。完成以上設(shè)定以后，通過送液 裝置向容器內(nèi)注入溶液，當液面達到我們所需要的高度時，光源發(fā)出的入射光經(jīng)液面反射 正好可以被光傳感器接收到，當光傳感器接收到反射光線后，向送液裝置發(fā)送一個信號，送 液裝置即停止送液，從而完成了溶液的精確定量。如果入射角度小于產(chǎn)生全反射的角度，也 可以實施本發(fā)明。采用傳統(tǒng)定量方法和本發(fā)明所提供的新方法進行水溶液的經(jīng)確定量，所得的結(jié) 果、重復(fù)性及定量所需的時間如表1所示。本發(fā)明所提供方法的實驗過程如下準備兩個干 凈的500ml燒杯，一個裝滿蒸餾水，另一個則是空的，分別用兩種方法取5ml蒸餾水從盛有 蒸餾水的燒杯到另一個空燒杯中，重復(fù)三次實驗，計算兩種方法測得的結(jié)果的重復(fù)性誤差 和耗用時間。表1采用傳統(tǒng)重鉻酸鉀法和本發(fā)明方法進行水樣化學(xué)需氧量測定結(jié)果比較
水樣序號測量結(jié)果耗用時間傳統(tǒng)法本發(fā)明方法傳統(tǒng)法本發(fā)明方法15.125.0615s10s24.985.0510s10s35.255.0820s10s重復(fù)性2.64%0.3%采用傳統(tǒng)定量方法和本發(fā)明所提供的新方法進行水溶液的經(jīng)確定量，所得的結(jié) 果、重復(fù)性及定量所需的時間如表2所示。本發(fā)明所提供方法的實驗過程如下準備兩個干 凈的500ml燒杯，一個裝滿化工污水水樣，另一個則是空的，分別用兩種方法取5ml蒸餾水 從盛有蒸餾水的燒杯到另一個空燒杯中，重復(fù)三次實驗，計算兩種方法測得的結(jié)果的重復(fù) 性誤差和耗用時間。表2采用傳統(tǒng)重鉻酸鉀法和本發(fā)明方法進行水樣化學(xué)需氧量測定結(jié)果比較
權(quán)利要求
一種利用光反射進行透明溶液精確定量的方法，其特征在于包括以下步驟(1)選擇波長為λ的光作為定量光線；(2)計算出該波長為λ光線在待測溶液中的折射率n1(λ)；(3)計算出該波長為λ光線在盛放待測溶液的透明壁材料中的折射率n2(λ)；(4)將定量光線從盛放待測溶液的透明壁斜下方射入，該光線進入待測溶液后，經(jīng)過待測溶液的液面反射，會從另一側(cè)的透明壁射出，根據(jù)光的折射和反射原理，已知的光的波長以及我們需要定量的液面的位置，計算出光的入射以及反射線路，從而確定光源和光傳感器的位置；(5)向容器中注入待定量的溶液，當溶液的液面到達我們所需要的高度時，光源發(fā)出的光正好可以被光傳感器接受到，從而停止送液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光反射進行透明溶液精確定量的方法，其特征在于，所 述入射光線和反射光線與法線成鏡面對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用光反射進行透明溶液精確定量的方法，其特征在于，所 述定量光線在溶液內(nèi)與法線形成的角度，大于等于該定量光線可以與該溶液形成全反射的 臨界角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光反射進行透明溶液精確定量的方法，其特征在于，所 述定量光線的波長為200-1100nm所覆蓋的所有光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用光反射進行透明溶液精確定量的方法，該定量方法利用光反射原理進行液面的精確定量。該方法通過光在液面下的反射對液面的位置進行定量，避免了傳感器和液體的直接接觸，而且光反射對液面位置的定量更加的準確。同時，該設(shè)備減少了人工的操作，各項步驟都可以在計算機控制下完成，重復(fù)性高，不確定因素小。
文檔編號G01F23/292GK101881644SQ20101020711
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者黨小鋒, 張曉敏 申請人:蘇州聚陽環(huán)?？萍加邢薰?br>