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液体折射率的精确测量应用广泛,对于化工、制药、制糖工业、学校及有关科研单位都有重要应用价值。毛细管焦点测量法基于共轴球面光学系统的成像原理,通过显微镜系统对吸入待测液体后毛细管的焦点位置进行单一参数的测量,进而计算出待测液体的折射率。该方法作为测量液体折射率的一种新方法,具有待测液体用量少、设备简单、操作方便和可封闭(或半封闭)测量的特点。但其测量装置是用手动一维位移台测量距离,用传统目镜观察图像,这些使得测量不够方便。并且,手动调节位移台时会由于用力不均而造成图像抖动,不便于观察;传统目镜观察图像时,视野不够大,且时间长了会出现视觉疲劳,不利于测量。
为了克服原有装置存在的不足,提高毛细管焦点测量法的测量精度,改善测量的方便性和加快测量的速度,为毛细管焦点测量法这种技术实现自动化和产品化奠定基础。本论文主要做了如下工作:
1、分析了电子目镜显微镜系统的成像机制,推导出其景深计算公式,并通过实验研究验证了公式的正确性。
2、用内置CMOS的电子目镜取代传统目镜,在计算机上直接观察和判断毛细管焦点的成像状态,使小视野观察变成大视野观察;用步进电机作为电动精密位移台取代传统的手动精密位移台,提高了位移量的测量精度,同时还克服了由于手动调节位移台时引起的图像抖动问题。通过如上技术措施,显著地提高了液体折射率的测量精度,改善了测量的方便性,提高了测量速度。用新的测量系统测量了不同体积百分浓度的乙二醇水溶液的折射率。并对实验装置的测量标准偏差和测量灵敏度进行了分析计算,提出进一步提高测量精度的方法。