本文關(guān)鍵詞：智能數(shù)顯折光儀光學與機械系統(tǒng)研發(fā)

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【摘要】：折射率是透明、半透明物質(zhì)的一個重要光學物理參數(shù),掌握了物質(zhì)折射率的變化情況就可以了解到它的光學性能,進而可以換算出它的純度值以及濃度值。而檢測折射率的光學儀器被稱為折光儀,在石油工業(yè)、制漆工業(yè)、食品工業(yè)、日用化學工業(yè)、制糖工業(yè)被廣泛應用。為了能夠適應市場的廣泛需求,本文提出自主研制開發(fā)一種既能檢測透明、半透明液體折射率和糖度、同時又能檢測固體折射率的新型智能數(shù)顯折光儀。本文的主要內(nèi)容是對儀器的光學系統(tǒng)與機械系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化。首先在介紹幾種測量折射率的方法與原理基礎(chǔ)上,深入地闡述基于全反射原理的阿貝折射法測量原理�；诖�,①設(shè)計出用于實驗儀器的光路方案及成品儀器的最終光路系統(tǒng)方案。智能數(shù)顯折光儀的光學部分主要由照明系統(tǒng)、折光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,設(shè)計原理選擇基于全反射原理的阿貝折射法。②照明系統(tǒng)的設(shè)計選擇LED鈉黃光為光源,同時設(shè)計了聚光鏡;折光系統(tǒng)中介紹了棱鏡的參數(shù)計算過程;成像系統(tǒng)中設(shè)計了孔徑光闌結(jié)構(gòu),并選擇了線陣CCD為圖像傳感器。③最后分析整個光路性能,對實驗方案進行優(yōu)化設(shè)計,得到成品儀器的最終光路系統(tǒng)方案。在實驗樣機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化階段,具體介紹了它的硬件組成,根據(jù)實驗要求設(shè)計出一套實驗裝置,加工組裝后在該樣機上進行實驗操作。其設(shè)計內(nèi)容主要包括:照明系統(tǒng)、折光系統(tǒng)、連接架組、成像透鏡組、CCD安裝組、樣機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及關(guān)鍵技術(shù)的分析。試驗樣機完成后,在其基礎(chǔ)上加以改進與優(yōu)化,對光源組結(jié)構(gòu)、折光棱鏡組、連接架組件進行了改進,并對外殼設(shè)計、外接元器件的選擇等內(nèi)容進行了詳細的說明。同時利用有限元分析軟件以及Deform工藝分析軟件對儀器的關(guān)鍵支撐部件-連接架結(jié)構(gòu)進行了分析與優(yōu)化,最終得到了用于成品樣機的整體方案圖。最后利用實驗進行了相關(guān)驗證工作。先簡單介紹整機系統(tǒng)工作流程,將實驗樣機連接各部分硬件電路并通過軟件編程程序操作,進行不同環(huán)境的實驗,通過收集與分析實驗數(shù)據(jù),表明實驗儀器的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計符合要求。
【關(guān)鍵詞】：全反射 智能數(shù)顯折光儀 光學系統(tǒng) 機械系統(tǒng)
【學位授予單位】：上海工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH744
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 學術(shù)背景與實際意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外文獻綜述13-14
• 1.3 課題的來源及主要研究內(nèi)容14-17
• 1.3.1 課題來源14-15
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 光學系統(tǒng)設(shè)計17-44
• 2.1 測量方法的介紹與選擇17-21
• 2.1.1 常用測量方法的介紹17-20
• 2.1.2 測量方法的選擇20-21
• 2.2 照明系統(tǒng)的設(shè)計21-25
• 2.2.1 光源的選擇21-22
• 2.2.2 光源參數(shù)的計算22-23
• 2.2.3 聚光鏡的設(shè)計23-25
• 2.3 折光系統(tǒng)的設(shè)計25-30
• 2.3.1 折光棱鏡的參數(shù)設(shè)計25-27
• 2.3.2 棱鏡角取值及視場范圍討論27-30
• 2.4 成像系統(tǒng)的設(shè)計30-33
• 2.4.1 孔鏡光闌的設(shè)計30-31
• 2.4.2 成象透鏡的設(shè)計31-33
• 2.5 圖像傳感器的選擇33-38
• 2.5.1 圖像傳感器的分類34-36
• 2.5.2 CMOS與CCD的比較36
• 2.5.3 圖像傳感器的選擇36-38
• 2.6 整體光學系統(tǒng)分析38-43
• 2.6.1 光學原理分析38-39
• 2.6.2 光學總體方案設(shè)計39-42
• 2.6.3 全反射光光強分析42-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 第三章 實驗樣機結(jié)構(gòu)設(shè)計44-54
• 3.1 照明組設(shè)計44-45
• 3.2 折光棱鏡組45-47
• 3.3 連接架組設(shè)計47-48
• 3.4 成像透鏡組設(shè)計48-49
• 3.5 CCD安裝組設(shè)計49
• 3.6 實驗樣機整體設(shè)計49-51
• 3.7 關(guān)鍵技術(shù)分析51-53
• 3.7.1 消除色散的設(shè)計51
• 3.7.2 調(diào)焦結(jié)構(gòu)的設(shè)計51-52
• 3.7.3 CCD像面縱向位置的微調(diào)52
• 3.7.4 CCD像面傾斜角度微調(diào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計52-53
• 3.8 本章小結(jié)53-54
• 第四章 樣機改進結(jié)構(gòu)設(shè)計54-75
• 4.1 光源組改進設(shè)計54
• 4.2 折光棱鏡組改進設(shè)計54-55
• 4.3 連接架組改進設(shè)計55-65
• 4.3.1 連接架的結(jié)構(gòu)設(shè)計與有限元分析56-59
• 4.3.2 連接架的加工工藝59-62
• 4.3.3 連接架的分解62-65
• 4.4 內(nèi)置元器件的選擇與安裝65-68
• 4.4.1 觸摸屏的選擇與安裝66-67
• 4.4.2 微型打印機的選擇與安裝67-68
• 4.4.3 散熱裝置的選擇與安裝68
• 4.5 外罩結(jié)構(gòu)設(shè)計68-72
• 4.5.1 外罩結(jié)構(gòu)概述68-70
• 4.5.2 卡扣設(shè)計70-72
• 4.6 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計72-74
• 4.7 本章小結(jié)74-75
• 第五章 實驗設(shè)計與分析75-77
• 5.1 本實驗設(shè)計本儀器設(shè)計的主要技術(shù)指標75
• 5.2 實驗設(shè)計75-77
• 第六章總結(jié)與展望77-78
• 參考文獻78-81
• 附錄81-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文取得的相關(guān)科研成果82-83
• 致謝83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 熊平;CCD與CMOS圖像傳感器特點比較[J];半導體光電;2004年01期

2 辛督強;朱民;解延雷;張濤;;測量液體折射率的幾種方法[J];大學物理;2007年01期

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5 莫莉萍,李忠彥,秦貫豐,高大維;自動折光儀光學系統(tǒng)設(shè)計[J];分析儀器;1997年04期

6 沈，

本文編號：665712