高精度全自动V棱镜折射仪的改进.pdf

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1、第35卷第5期计量学报Vo1．35．No52014年9月ACTAMETROL0GICASINICASeptember，2014doi：10．3969／j．issn．1000—1158．2014．05．05高精度全自动V棱镜折射仪的改进曹秒，林昀，石研，安志勇(长春理工大学，吉林长春130033)摘要：利用CCD成像与图像处理的机器视觉自动对准技术，在考虑了空气折射率对V棱镜折射仪测量精度影响的基础上，对V棱镜折射仪原有的原理公式重新进行数学建模，提出了一种改进全自动V棱镜折射仪的方案。用已知折射率的玻璃标准样块对改进后的仪器进行了评定，测试结果与标定值绝对误差不超过±3×10～，测量重复

2、性优于1×10～。关键词：计量学；V棱镜折射仪；折射率中图分类号：TB96文献标识码：A文章编号：1000一l158(2014)0543430-04ImprovementofHighPrecisionAutomaticVPrjsmRefractometersCAOMiao，LINYun，SHIYan，ANZhi-yong(ChangehunUniversityofScienceandTechnology，Changchun，Jilin130033，China)Abstract：UsingCCDimagingandimageprocessingformachinevisionautomat

3、icalignmenttechnology，consideringtheairrefractiveindexofVprismrefractometermeasurenlentprecisioninfluence，andonthebasisofprincipleofVprismrefractioninstrumentoriginalformulatomathematicalmodeling，animprovedautomaticVprismrefractometerisproposed．Standardsamplewithknownrefractiveindexofglassblockfo

4、rassessingtheimprovedinstrument，testresultsandthecalibrationvalueofabsoluteerroriSlessthan±3X10一．andrepeatabilityiSlessthan1X10。。。．Keywords：Metrology；V—prismrefractometers；RefractiveindexCCD成像替代人眼夹线对准，折射率计算中补偿1引言空气折射率的影响，使全自动高精度V棱镜折射仪测量精度达到±3×10一，对提高光学玻璃折射率的光学系统所用光学玻璃材料的质量直接影响到测量精度有着实际的意义。光学系统的性能

5、，尤其是折射率精度的高低直接影响到光学系统成像的质量。因此，对光学玻璃的折2测量方法及系统组成射率进行高精度测量十分必要。测量光学玻璃的折射率大致可以分为测角法和干涉法两大类。而测角高精度自动V棱镜折射仪的系统组成框图如法中的V棱镜折射仪法的运用最为广泛⋯。许多图1所示。辐射源为频谱范围广且辐射强度大的氙学者对提高V棱镜折射仪的测量精度做出大量工灯。由第一级光学系统，将氙灯发出的光源分别调作，分析了与V棱镜折射仪的测量误差有关的参制成谱线为d、e、F、C、g的单色光并准直后平行于数。目前，国内V棱镜折射仪能达到的最高测量精光轴传输到V型棱镜和检测试样。光线通过V型度仅为±3×10～。本文

6、对传统V棱镜折射仪的机槽棱镜和检测试样，带有被测试样折射率的光信息械结构进行改进，使用光电编码器代替测角度盘，用由CCD探测器件接收，PC机对接收信号进行处理，收稿日期：2013-04-22；修回日期：2013-07-01基金项目：吉林省科技发展计划重大专项(20126014)作者简介：曹秒(1975一)，女，吉林长春人，长春理工大学副教授，硕士生导师，主要从事光电检测技术的研究。eaomiao8888@163．coin第35卷第5期曹秒等：高精度全自动V棱镜折射仪的改进43l并计算出待测试样的折射率，通过显示屏进行显示。其工作原理图如图2所示。HHHH攀H薹H鍪闭环伺服控制图1系统框图

7、7图3软件流程图获得平行光管狭缝中的单刻线图像。3模型建立图2系统工作原理图1一光源；2～光栅单色仪；3一单线分划板；4一准直透镜3．1V棱镜折射仪法的新原理公式5一衰减片；6一V型槽；7一待测试样；8一五角棱镜；9一ccD成像物镜；lO—ccD探测器件；l1一光电二极管根据折射定律：折射角，的正弦与入射角，的l2一指示光栅；l3一圆光栅；l4一透镜；l5一发光二极管：正弦之比等于入射光所在介质的折射率n与折射光l6一连动杆；l7一