智能数显折光仪光学与机械系统研发

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1、中图分类号：TP23学校代码：10856学号：M010312101硕士学位论文Master’sThesis智能数显折光仪光学论文题目与机械系统研发机械设计与理论专业焦艳艳作者姓名吴建民指导教师完成R期2〇i4年I2月中图分类号：TP23学校代码：10856学号：M010312101上海工程技术大学硕士学位论文智能数显折光仪光学与机械系统研发作者姓名：焦艳艳指导教师：吴建民专业：机械设计与理论学院：机械工程申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：答辩委员会主席：水,成员：________^%淨_______上海工程技术大学学位论文原创性声明本

2、人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:曰期：年2月6円上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

3、检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密s/。(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名：指导教师签名:曰期：年3月（日日期.•p以年：5>月<日UniversityCode：10856StudentID:M010312101ResearchonintelligentdigitaldisplayrefractometeropticalandmechanicalsystemsCandidate:JiaoYanyanSupervisor:WuJianminMajor:Mechani

4、calDesignandTheoryCollegeofmechanicalShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014智能数显折光仪光学与机械系统研发摘要折射率是透明、半透明物质的一个重要光学物理参数，掌握了物质折射率的变化情况就可以了解到它的光学性能，进而可以换算出它的纯度值以及浓度值。而检测折射率的光学仪器被称为折光仪，在石油工业、制漆工业、食品工业、日用化学工业、制糖工业被广泛应用。为了能够适应市场的广泛需求，本文提出自主研制开发一种既能检测透明、半透明

5、液体折射率和糖度、同时又能检测固体折射率的新型智能数显折光仪。本文的主要内容是对仪器的光学系统与机械系统设计与优化。首先在介绍几种测量折射率的方法与原理基础上，深入地阐述基于全反射原理的阿贝折射法测量原理。基于此，①设计出用于实验仪器的光路方案及成品仪器的最终光路系统方案。智能数显折光仪的光学部分主要由照明系统、折光系统、成像系统、以及数据采集系统组成，设计原理选择基于全反射原理的阿贝折射法。②照明系统的设计选择LED钠黄光为光源，同时设计了聚光镜；折光系统中介绍了棱镜的参数计算过程；成像系统中设计了孔径光阑结构，并选择了线阵CCD为图像传感器。③最后

6、分析整个光路性能，对实验方案进行优化设计，得到成品仪器的最终光路系统方案。在实验样机的机械结构设计与优化阶段，具体介绍了它的硬件组成，根据实验要求设计出一套实验装置，加工组装后在该样机上进行实验操作。其设计内容主要包括：照明系统、折光系统、连接架组、成像透镜组、CCD安装组、样机整体结构设计以及关键技术的分析。试验样机完成后，在其基础上加以改进与优化，对光源组结构、折光棱镜组、连接架组件进行了改进，并对外壳设计、外接元器件的选择等内容进行了详细的说明。同时利用有限元分析软件以及Deform工艺分析软件对仪器的关键支撑部件-连接架结构进行了分析与优化，最

7、终得到了用于成品样机的整体方案图。最后利用实验进行了相关验证工作。先简单介绍整机系统工作流程，将实验样机连接各部分硬件电路并通过软件编程程序操作，进行不同环境的实验，通过收集与分析实验数据，表明实验仪器的光路结构设计符合要求。关键词：全反射，智能数显折光仪，光学系统，机械系统IRESEARCHONINTELLIGENTDIGITALDISPLAYREFRACTOMETEROPTICALANDMECHANICALYSTEMSABSTRACTTherefractiveisanimportantphysicalparametersindexintranspa

8、rent,translucentmaterialopticalmedia,graspingth