Способ и устройство для измерения показателя преломления Советский патент 1983 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к оптическим методам нсследоияния свойств веществ, в частности к изме| ению иоказатс.юй преломления жидких полупродуктов пищевою производства Иивестпм способ и устройство ;шя измерения показателя преломлепия. Способ включает изме рение светопых потоков светлой и темной зон. а также зоны светотени. Устройство содержит осветитель, конденсор, измерительную призму и с.чедяп1у1о систему с рабочими и компенсационными фотоприемпиками 1. Недостатком известных способа и устройства является низкая точность измерения, вследстви Г1еточности определения границ светотени и влияния неравномерности засветки. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются способ и устройство для измерения показателя преломления. Способ включает регистрацию света на выходе из призмы фотоприемниками , расположенными в равноудаленных узловых точках, сравнение интенсивности света в зоне границы светотени с иптенсивностями света в светлой и темной зонах и определение покатазетя преломления при достижении фотометрического равенства по положению фотоприемников. Устройство содержит осветитель, двухлинзо вый конденсор, измерительную призму и устройство следящего уравновешивания с расположенными на нем фотоприемниками, включенными в схему равновесного моста. Измерение показателя преломления произво.дится при уравновешивании рабочего и компенса 1шонных световых потоков, регистрируемых соответствующими фотоприемниками 2. Недостатками известнь1х способа и устройства являются низкая точность измерений, обусловленная значительным удалением друг от друга фотоприемников, что снижает точность онре.деления границы светотени и влиянием нелинейного распределения интенсивности световых потоков на выходе из конденсатора, а также влияния на результаты измерения загрязнения призмы, приводящего к погрешности измерения. Целью изобрете шя является повышение точкости измерений показателя преломления неокрашенных и поглощающих окрашенных жидкос тей и уменьшени влияния на результаты измерений загрязнения призмы. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения показателя преломлеПИЯ с использованием автоматических рефрактометров предельного у1ла со следящей системой, включающему регистрацию света на выход из призмы фотоприемниками, расположенными в п равноудаленных узловых точках, сравнение интенсивности света в зоне границы светотени с итеисивностями света в светлой и темной зонах, и ои н;деление показателя преломления при достижении фотометрического равенства по положению фотоприемников, регис1рацию света проводят по п 7/ 3 узловым точкам на участке разме юм, меньшим диапазона рабочего перемещения грани1ш светотени, и показатель преломления определяют при равенстве нулю численного значения второй произ юдной функции пространственного рас ределе1{ия регистрируемой интенсивности. Кроме того, в известном устройстве, содержащем осветитель, двухлинзовый конденсор, измерительную призму и устройство следящего уравновешивания с расположенными на нем фотоприемниками, включенными в схему равновесного моста, фотоприемники разделены на две гругшы, по п фотоприемникОв в группе, причем фотоприемники первой группы размешеньГ равноудаленно в пределах участка размером, равным ширине границы светотени, умноженной на количество фотоприемников в группе, а фотоприемники второй группы размещены равноудаленно в пределах участка размером, равным 30-40% ди(пазона перемещения граниЩ; светотени. На чертеже предстсвлена схема предложенного устройства. Устройство содержит осветитель 1, линзы 2 и 3 двухлинзового конденсора, измерительную призму 4, подвижный рычаг 5, указывающую стрелку 6., тягу 7, кулачок 8, толкатель 9, реверсивный двигатель 10, усилитель 11, блок 12 фотоприемников. Устройство работает следующим образом. Световой поток от осветителя 1 через линзы 2 и 3 )-:онденсора и призмы 4 направляется на границу раздела стекло-жидкость. На из призмы образуются световые потоки светлой и темной зон и граница раздела между ними. В положении равновесия световь1е потоки, регистрируемые фотоприемниками первой группы, расположенными равноудалено в пределах участка с размером, равным ширине границы светотени, умноженной на количество фотоприемников в группе (зтот зчасток имеет размер, меньше рабочего перемещения границы светотени) удовлетраряют условию F - 2Fp + F. где F - световой поток, падающий на фотоприемники светлой зоны; FP - световой поток, падающий на фотоприемник-в зоне границы светотени; F-- световой поток, падающий на фотоприемники темной зоны. Выражение (1) описывает условие равенства О второй производной функции пространственного распределения регистрируемой интенсивности в зоне установки фотоприемников.

При изменении показателя преломления жид- i коста грапиш) светотени смешается относительно равновес1гого положения, условие (1) нарушается, сигнал разбаланса схемы измерительного моста, в который включены фотоприемники усили- , .Бается усилиетелм 11 к выходу которого под- , ключена управляющая обмотка 10 двигателя. Реверсивный двигатель 10 поворачивает кулачсус 8 и перемещает толкатель 9, тягу 7 и рьпаг 5с установленным на нем блоком 12 фотоприемниг ков в направлении, обеспечивающим выполнение условия (1)..

I ; ..,

Указывающая стрелка 6 показывает положение рычага. Фотоприемники второй группы раз мещены равноудаленно в пределах участка с раз-мером 20-40% диапазона перемещения границы светотени и также включены в схему измерительного моста. Такое расположение фотоприемникрв

позволяет осуществить автоматический поиск грани1Ш светотени при возможных скачкообразных изменениях.

Число фотоприемников в каждой группе может составлять три и более штук, что соответствует вычислению функции второй производной по трем и более точкам.

Проведение измерений-на малом участке с размером меньшим диапазона рабочего переме щения границы светотени, обеспечивает повышение точности измерения второй производной и . уменьшает влияние загрязнения призмы, что увеличивает точность измерения показателя .преломления.

Таким образом, предложенные способ и устройство, позволяют повысить точность изл;1ерений показателя преломления широкого класса жидкостей и уменьшить влияние загрязнения призмы при измерениях.

1. Способ измерения показателя преломления с использованием автоматических рефракто-метров предельного угла со следящей системой, включающий регистрацию света на выхо)з,е из призмы фотоприемниками, расположенными в Г равноудаленных узловых точках, сравнение интенсивности света в 3O}ie границы светотени с днтёнсивностями света в светлой и темной зонах и определение показателя преломления при до- стижении фотометрического равенства по поло- ; жению фотоприемников, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений показателя преломления неокрашенных и поглощающих окрашенных жидкостей и уменьшения влияния на результаты измерений загрязнения Призмы, регистрацию света проводят по П 3 узловым точкам на участке размером, меньшим диапазона рабочего перемещения границы светотени, и показатель преломления определяют при равенстве нулю численного значения второй производной функции пространственного распределения регистрируемой интенсивности. 2. Устройство для измерения показателя преломления, содержащее осветитель, двухлинзовый конденсор, измерительную призму и устройство следящего уравновешивания с распело- женными на нем фотоприемниками, включенньг ми в схему равновесного моста, отличающ е е я тем, что, с целью повышения точности измерений показателя преломления неокрашенС ® ных и поглощающих окрашенных жидкостей и т уменьшения влияния на результаты измерений загрязнения призмы, фотоприемники разделены на две группы по п фотоприемников в группе, причем фотоприемникй первой группы размещены равноудаленно в пределах участка раЗ мером, равным ширине границы светотени, умноженной на количество фотоприемников в группе, а фотоприемники второй группы со ел размещены равноудаленно в пределах участка размером, равным 20-40% диапазона перемещения границы светотени. 00