玻璃鉴定元件、玻璃鉴定器及玻璃鉴定方法

技术领域

本发明涉及玻璃鉴定元件，更具体地，涉及用于快速判断玻璃种类的玻璃鉴定元件。本发明还涉及包括其的玻璃鉴定器。

背景技术

现有的玻璃鉴定器中，通常采用单个棱镜作为玻璃鉴定元件，利用单个棱镜放置在待检测玻璃表面上观察到单个棱镜与待检测玻璃界面上的视场的亮度变化，再根据棱镜的折射率，来判断待检测玻璃的折射率的大概范围，从而判断待检测玻璃的种类。但是现有的玻璃鉴定器会出现光源变换亮度后或不熟悉该鉴定器的人在判断亮视场或暗视场时出现错误判断，从而造成待检测玻璃种类的判断错误，而且通常现有的玻璃鉴定器仅适用于两种玻璃之间的鉴定。

因此需要提供能够更准确判断待检测玻璃、更易于操作、应用更广泛的玻璃鉴定器及玻璃鉴定器元件。

发明内容

本发明的目的是提供能够解决上述问题的玻璃鉴定器及玻璃鉴定器元件。

根据本发明的一个方面，提供一种玻璃鉴定元件，用于鉴定玻璃的种类，包括至少两个棱镜，其中：

第一棱镜，其具有与第一待鉴定玻璃表面平行的第一检测面，由具有第一折射率的材料制成；和

第二棱镜，其具有与第一待鉴定玻璃表面平行的第二检测面，由具有第二折射率的材料制成，

第一棱镜和第二棱镜的第一检测面和第二检测面共面，在放置在第一待鉴定玻璃表面上时，用以相互对比光线在入射到第一检测面和第二检测面时形成的视场，光线在入射到第一检测面时发生全反射，光线在入射到第二检测面时不发生全反射；或者光线在入射到第一检测面时以及光线在入射到第二检测面时都不发生全反射或都发生全反射。

根据本发明的玻璃鉴定元件能够通过提供多个具有不同折射率的棱镜，使得光线在玻璃鉴定元件的检测面与待检测玻璃表面之间的界面形成光场，使观察者观察到亮度形成对比的视场，由此来提供对待检测玻璃的明确的判断。

优选地，其中，第一棱镜和第二棱镜的第一检测面和第二检测面在放置在第一待鉴定玻璃表面上时，光线在入射到第一检测面时发生全反射，光线在入射到第二检测面时不发生全反射；第一棱镜和第二棱镜的第一检测面和第二检测在放置在第二待鉴定玻璃表面上时，光线在入射到第一检测面时以及光线在入射到第二检测面时都不发生全反射或都发生全反射。

本发明的一个优选方案是将玻璃元件的棱镜的折射率选择为在一种待检测玻璃上产生亮暗对比的视场，在另一种待检测玻璃上不产生亮暗对比的视场，即同为亮视场或同为暗视场，由此来明确地区分两种待检测玻璃。

优选地，其中，第一待鉴定玻璃的折射率为N

根据本发明的玻璃鉴定元件能够通过设置棱镜的不同折射率，通过将玻璃鉴定元件放置在不同种类的玻璃表面所产生的不同的亮暗视场的对比或分布，来检测多种玻璃，同时能够根据玻璃鉴定元件的棱镜的不同的折射率，提供对不同玻璃的较准确的折射率判断。

优选地，其中，第一棱镜和第二棱镜并排设置。

优选地，其中，玻璃鉴定元件包括至少两个第一棱镜，第一棱镜和第二棱镜间隔排列设置。

优选地，其中，第一棱镜和第二棱镜均为形状和尺寸相同的四棱镜。

优选地，其中，第一棱镜和第二棱镜粘合在一起，第一棱镜的折射率为1.51，第二棱镜的折射率为1.479，第一待鉴定玻璃和第二待鉴定玻璃为高硼硅玻璃和普通浮法玻璃。

优选地，其中，玻璃鉴定单元还包括第三棱镜，第三棱镜的折射率与第一棱镜和第二棱镜的不同。

根据本发明另一方面，提供一种玻璃鉴定器，包括：

壳体，包括顶部和底部，顶部包括观察窗，底部包括开口；

根据前面所述的玻璃鉴定元件，其棱镜的检测面从壳体的底部开口露出。

根据本发明的第三方面，提供一种玻璃鉴定器，用于鉴定不同折射率的玻璃，其包括壳体和设置在该壳体内的至少两个检测棱镜，其中，

所述至少两个检测棱镜包括具有第一折射率的第一检测棱镜和具有第二折射率的第二检测棱镜，所述第一折射率不同于第二折射率；

所述壳体上设置有检测用开口，所述第一检测棱镜和第二检测棱镜设置为使得它们各自的底面从所述检测用开口露出并形成为共面的检测面；并且

所述壳体上还设置有观察窗，用于观察光线在所述检测面上发生反射而形成的视场。

根据本发明的玻璃鉴定器提供特定的光源，使得玻璃鉴定元件提供的亮暗视场更明显、无混淆，并且玻璃鉴定器更便于携带和使用。

优选地，所述第一检测棱镜和第二检测棱镜并排设置。

优选地，玻璃鉴定器还包括光投射系统，该光投射系统包括光源，用于以预定角度向所述检测面投射光束。

优选地，其中，所述至少两个检测棱镜还包括具有第三折射率的第三检测棱镜，所述第三折射率不同于第一折射率和第二折射率。

优选地，其中，所述第一检测棱镜、第二检测棱镜和第三检测棱镜按照第一折射率、第二折射率和第三折射率的大小依次并排设置。

优选地，其中，玻璃鉴定器还包括设置在壳体内的第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜用于将光源发出的光反射到至少两个棱镜的检测面，第二反射镜用于将从至少两个棱镜的检测面发生全反射的光反射到观察窗。

第一反射镜和第二反射镜的应用使得光路进一步优化，便于使用者观察。

优选地，其中，所述光源、第一反射镜、第二反射镜、玻璃鉴定元件集成在铝方管中，以方便安装并且限定光路。

根据本发明的第四方面，提供一种玻璃鉴定方法，用于鉴定具有折射率N

提供具有第一折射率的第一检测棱镜和具有第二折射率的第二检测棱镜，所述第一折射率和第二折射率中的一个的大小在[N

将所述第一检测棱镜和第二检测棱镜的检测面放置在待鉴定玻璃的表面上；

以预定角度将光线从第一检测棱镜和第二检测棱镜一侧投射到所述检测面上；以及

观察光线在所述检测面上反射所形成的视场，并根据该视场是否形成明暗对比的视场而鉴定待鉴定玻璃属于所述第一玻璃还是第二玻璃。

通过根据本发明的玻璃鉴定元件、玻璃鉴定器和玻璃鉴定方法，能够更准确判断待检测玻璃，提供更易于操作、应用更广泛的玻璃鉴定器元件、玻璃鉴定器及玻璃鉴定方法。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的玻璃鉴定器的优选实施例的立体视图；

图2是图1的玻璃鉴定器的实施例的主视图；

图3是根据本发明的玻璃鉴定器的玻璃鉴定元件在不同介质中的光路图；

图4是根据本发明的玻璃鉴定器的又一实施例的立体视图；

图5是根据本发明的玻璃鉴定元件的不同组合的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

图1是根据本发明的玻璃鉴定器的优选实施例的立体视图，图2 是图1的玻璃鉴定器的实施例的主视图。同时参照图1和图2，从图中可以看出，玻璃鉴定器1包括壳体，为了清楚显示内部结构，图1 中壳体的顶部显示为不透明，其余部分显示为透明，壳体上和壳体中的部件显示为不透明。壳体可以两件形成，包括壳体底部和壳身，也可以三件形成，包括壳体底部、壳身和壳体顶部。壳体底部设置有开口，具有与壳体底部开口对应的棱镜底座7安装在壳体底部，棱镜底座7上对称安装有铝方管9，检测棱镜5和对比棱镜6夹置在铝方管9之间对应于棱镜底座7的开口位置处。检测棱镜5和对比棱镜6并排设置，通常粘合在一起，在检测棱镜5和对比棱镜6一端附近设置有光源4，在本实施例中，光源4支撑在铝方管9的相应的端部上。反射镜8和10(参照图2)分别设置在检测棱镜5和对比棱镜6的两端外侧，以将光源4发出的光沿图2中所示的光路11反射到检测棱镜5 和对比棱镜6的一端，入射到检测棱镜5和对比棱镜6的底面，即检测面与待检测玻璃的界面处，再由该界面反射到反射镜8，由反射镜8 反射到壳体顶部设置的观察窗2，由检测者观察。为了便于观察，观察窗2通常设置在壳体顶部。壳体顶部还设置有电源开关3，该电压开关3可设置到壳体上的任意方便位置。

根据图1和2所示的本发明的玻璃鉴定器的实施例还包括电源(未示出)，该电源可以是外接电源，也可以是内置电源，以方便使用。

根据图1和2所示的检测棱镜5和对比棱镜6也可称为本发明的玻璃鉴定器的玻璃鉴定元件，玻璃鉴定器通过该玻璃鉴定元件来鉴定玻璃的种类，下面将参照图3详细说明玻璃鉴定元件的结构和功能。

图3分别以检测介质为空气10、高硼硅玻璃11和普通浮法玻璃 12为例来说明玻璃鉴定元件的功能。

为了鉴定高硼硅玻璃11和普通浮法玻璃12，通常将制造检测棱镜5的材料折射率选择为能够使得光线在入射在检测棱镜5的检测表面和高硼硅玻璃11的表面之间的界面上时，至少部分光线发生全反射，将制造对比棱镜6的材料折射率选择为能够使得光线在入射在对比棱镜6的检测表面和高硼硅玻璃11的表面之间的界面上时，不发生全反射。还可以进一步将制造检测棱镜5的材料折射率选择为能够使得光线在入射在检测棱镜5的检测表面和浮法玻璃12的表面之间的界面上时，不发生全反射，将制造对比棱镜6的材料折射率选择为能够使得光线在入射在对比棱镜6的检测表面和浮法玻璃12的表面之间的界面上时，不发生全反射。

以待检测玻璃分别为高硼硅玻璃和普通浮法玻璃为例。高硼硅玻璃折射率(Nb)为1.479，普通浮法玻璃折射率(Nf)为1.52。

使用折射率为(Np)1.51的检测棱镜放在高硼硅玻璃表面作为入射耦合棱镜时，入射角正弦大于1.479/1.51＝0.98的光在棱镜和高硼硅玻璃表面发生全反射，入射角正弦小于1.479/1.51＝0.98的光在棱镜和高硼硅玻璃表面折射入玻璃。在全反射角附近可以看到明暗分界，且有明显的亮视场。

使用折射率为(Np)1.51的棱镜放在普通浮法玻璃表面作为入射耦合棱镜时，由于棱镜折射率小于普通浮法玻璃折射率，光在棱镜和普通浮法玻璃表面折射入玻璃。无法看到亮视场。

使用折射率(Nb)为1.479的高硼硅玻璃作为对比棱镜，对比棱镜在高硼硅玻璃和普通浮法玻璃上都无法观察到亮视场。

返回参考图3中的视图，视图中使用折射率为(Np)1.51的检测棱镜5和折射率(Nb)为1.479的对比棱镜6，上部视图为检测棱镜5 和对比棱镜6放置在空气10中的光路示意图，空气折射率为1，入射角的正弦大于1/1.51和1/1.479的光线在检测棱镜5和对比棱镜6的检测面与空气的界面处时发生全反射，因此在上部视图情况下，在检测棱镜5和对比棱镜6上均可观察到亮视场；中部视图为检测棱镜5 和对比棱镜6放置在高硼硅玻璃11的表面上的光路示意图，入射角的正弦大于1.51/1.479的光线在检测棱镜5的检测表面与高硼硅玻璃11 表面的界面处时发生全反射，但是光线不会在对比棱镜6的检测表面与高硼硅玻璃11表面的界面处发生全反射，而是光线折射入高硼硅玻璃11，因此在中部视图情况下，可在检测棱镜5上观察到亮视场，而在对比棱镜6上观察到暗视场；下部视图为检测棱镜5和对比棱镜6 放置在普通浮法玻璃12上的光路示意图，光线不会在检测棱镜5的检测表面与浮法玻璃12表面的界面处发生全反射，也不会在对比棱镜6 的检测表面与浮法玻璃12表面的界面处发生全反射，而是光线折射入浮法玻璃12，因此在下部视图情况下，可在检测棱镜5和对比棱镜6 上均观察到暗视场。

图4为根据本发明的玻璃鉴定器的又一实施例的立体视图。该实施例中，鉴定器1可仅由壳体以及安装在壳体底部的检测棱镜5和对比棱镜6构成，壳体顶部设置为完全敞开的观察窗2，理论上利用自然光也可实现鉴定器1的功能，为了提高光亮度，可将壳体设置为透明。

本发明可以在图1和2中所示的优选实施例以及图4中所示的实施例基础上减少或增加元件，例如在图4中所示的实施例中可增加光源及电源，光源可采用具有特定角度范围的光源，例如LED灯，也可通过进一步增设反射镜、光阑来限定入射光的角度，甚至可能根据本发明的玻璃鉴定器仅使用包括检测棱镜5和对比棱镜6的玻璃鉴定元件来实现，能够实现根据本发明的原理的所有可能实施方式都在本发明的保护范围内。

图1、图2和图4中所示的玻璃鉴定元件仅包括检测棱镜5和对比棱镜6两个棱镜，根据本发明的玻璃鉴定元件也可以包括多个棱镜，多个棱镜可以是检测棱镜5或对比棱镜6的重复，也可以是具有与检测棱镜5或检测棱镜6的折射率不同折射率的棱镜。

图5是根据本发明的玻璃鉴定元件的不同组合的示意图，下面参照图5详细描述玻璃鉴定元件包括三个棱镜的示例。

图5中的a图表示包括两个检测棱镜5和一个对比棱镜6的情形， b图表示包括一个检测棱镜5和两个对比棱镜6的情形。a图和b图中的玻璃鉴定元件的亮视场和暗视场与只包括一个检测棱镜5和一个对比棱镜6的情形是完全相同的，不同的是在a图和b图的情形中，两个亮视场中间夹一个暗视场、两个暗视场中间夹一个亮视场以及全部暗视场的情形，可进一步提高对比度。

图5中的c图表示包括三个具有不同折射率的棱镜5,5’和6的情形，每一个棱镜可能在检测不同的玻璃种类时产生亮视场、亮度不同的亮视场(取决于每一个棱镜的折射率与所检测的玻璃的折射率、入射光的角度设置导致的最终发生全反射的光的量)及暗视场，这种设置可能具有更广泛的用途，例如可能鉴定更多种类的玻璃，能够通过每一个棱镜在鉴定玻璃的种类时产生的亮视场和暗视场的组合，将待鉴定的玻璃的折射率确定在一个较准确的范围内，甚至通过将每一个棱镜的折射率设置为具有均匀间隔递增、递减的折射率，将玻璃鉴定元件设置为折射率标尺。

图5中的a图、b图和c图的情形中棱镜的数量可扩展为n，n为大于1的整数。在c图的情形中，如果棱镜数量为n，任两个的折射率为N

上面描述的实施例中的棱镜可以为任意棱镜，例如三棱镜、四棱镜、五棱镜等。

应注意的是，所述的实施方式仅是示例性的，不应为是对本发明的限制，在多个实施方式中的特征可组合使用来获得本发明的更多的实施方式，本发明的范围仅由所附权利要求限定。可对所述的实施方式作出多种变形形式和改进形式而不偏离本发明的范围。