Автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения Советский патент 1984 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к автоматизации производства и может быть использовано для измерения показателя преломления жидкостей в пищевой, химической, медицинской и фармацевтической промьгашенности. Известен автоматический рефрактометр с устройствами следящего урав новешивания, содержащий осветитель лампу накаливанияили ртутный освети тель, конденсор,, измерительную при му, и рычаг с установленными на нем одним или несколькими фотоприемни- ками. Нить накаливания осветителя расположена перпендикулярно плоскост перемещения рычага и обеспечивает сравнительно резкое изображение границы светотени, проецируемой . на фотоприемники ij . Однако в данном рефлектометре воз можно изменение положения нити нака- ливания вследствие ее провисания в процессе работы или вследствие замены осветителя. Смещение нити накаливани в направлении, перпендикулярном к ос конденсора,-, приводит к появлению аддитивной погрешности измерения, а смещение ее вдоль оси.конденсора к появлению, мультипликативной погреш ности измерения. Аналогичные погретности возникают и при смещении конде сора относительно призмы, например в случае профилактического ремонта. Указанные погрешности могут возник нуть и в случае смещения относительно призмы механизма следящей системы вместе с осью рычага, на котором установ лены фотоприемники. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения с устройством следящего уравновешивания, содержащий осветитель и установленные последовательно .по ходу излучения :конденсор,.,; измери тельную призму, объектив и фотоприемники, размещенные на подвижном рычаге 2. В случае установки объектива на расстоянии от фотоприемников, равном фокусному, возможно обеспечение устой чивости показаний при смещении осветителя или,; конденсора,, когда предел ный лзгч на выходе из йризмы расположен параллельно оси объектива. Для предельного луча, расположенного под углом кОСИ объектива, смещение осветителя или конденсораприводит к смещению границы светотени относительно фотоприемников и появлению погрешности измерения. Длина луча, соответствующего предельному, расположенного между объективом и фотопреобразовательным устройством и совпадающего с главной или побочной осью объектива изменяется в процессе рефрактометра. Поэтому для большей, части шкалы наблюдается несовпадение фокуса объектива со светочувствительной поверхностью фотоприемникрв. Вследствие этого смещение относительно призмы, осветителя,- конденсора или механизма следящей системы вместе с объективом приводит к снижению чувствительности и точности измерений. Цель изобретения - повьш1ение чувствительностии точности измерений, а .также упрощение обслуживания. Поставленная цель достигается тем, что в рефрактометре полного внутреннего отражения с устройством следящего уравновешивания, содержащем осветитель и установленные последовательно по ходу излучения конденсор, , измерительнзпо призму, объектив и фртоприемники, размещенные на подвижном рычаге, объектив установлен на подвижном рычаге на минимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага. Кроме того, подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания могут быть расположены на поворотном кронштейне, вьшолненном с возможностью перемещения вдоль оси поворота. .. На фиг. 1 представлена схема автоматического рефрактометра полного внутреннего отражения, на фиг. 2 и 3 - ход предель11ых лучей, направленных под углом к реи объектива, и влияние расположения объектива на величину отклонения границы светотени от оси рычага. Автоматиа1еский рефрактометр полного внутреннего отражения (фиг. 1), соержит осветитель 1, конденсатор 2, змерительнзто призму 3, омываемую контролируемой жидкостью, подвижный рычаг 4 с объективом 5 и фоториемниками б, реверсивный электровигатель 7, кулачок 8 и толкатель 9, тягу 10 и поворотный кронштейн 11, который может поворачиваться и смеаться в вертикальном направлении относительно направляющих, в которых он установлен. Устройство работает следующим обра зом. В результате отражения от границы раздела стекло-жидкость конического пучка лучей, прошедших отосветителя 1 через конденсор, 2, на выходе из измерительной призмы 3 образуется луч, соответствующий предельному, по сторонам от него расположены лучи, образующие сэетрвые потоки светлой и темной зон. Граница раздела между световыми потоками св лой и темной .зон при соответствующей настройке следящей системы рефрактометра проецируется в момент измере ния в середину фотоприемников 6. Если объектив 5 установлен на расстоянии от фотопреобразовательного устро ства, -равном фокусному,, то рычаг 5 в MotyieHT измерения расположен параллельно предельному лучу, расположен.ному на выходе из призмы 3v Непараллельность между предельным лучом, ра положенным на выходе из призмы, и осью рычага с объективом, возникшая в результате изменения показателя пр ломления жидкости, приводит к смещению границы светотени относительно середины фотоприемников 6, на выходе которых появляется сигнал разбаланса. Этот сигнал после усиления поступает на реверсивный двигатель 7 который перемещает кулачок 8, толкатель 9, тягу 10 и рычаг, А в направлении совмещения границы светотени с серединой фотоприемников 6 и уменьшения сигнала разбаланса. Показатель преломпения жидкости определяется по положению указывающей стрелки, расположенной на одной оси с кулачком 8, Смещение осветителя 1 приводит к смещению предельного луча на выходе призмы 3. Ход луча, соответствующего предельному, от смещенного орветйтеля через оптическую систему показан пунктиром на фиг. 1. Для одного и то го же показателя.преломления контролируемой жидкости лучи, соответствую щие предельному и распространяющиеся от смещенного и несмещенного осветителя, расположены на выходе из призмы под.Одним и тем же углом к ее выходной грани, т.е. параллельно fflpiy другу. Любой луч, соответствующий предельному и расположенный параллел но рычагу 4 и оптической оси объекти ва 5, после прохождения через объектив попадает в.фокус, совпадающий с серединой фотоприемников. Таким образом, смещение нити накала осветителя 1 при правильной установке объектива не приводит к смещению границы светотени относительно фотопреобразовательного устройства и показания автоматического рефрактометра не изменяются. Если задняя фокальная плоскость объектива не совпадает с плоскостью светочувствительной поверхности фотоприемников 6, то пр.и изменении положения осветителя происходит смещение границы светотени относительно фотоприемников, вследствие чего возникает погрешность измерения. Следовательно, смещение или поворот конденсора.2 . относительно первоначального положения при условии отсутствия виньетирования и правильной юстировке объектива не приводит к заметной погрешности измерения. Перемещение.кронштейна 11 в направлении, указанном стрелкой, когда следящая система находится в уравновешенном состоянии, не оказывает сзпцественного влияния на результаты измерения, так как в случае вертикального смещения кронштейна предельный луч, расположенный на выходе из призмы, остается параллельным рычагу 4 и. оптической оси объектива 5. Для уменьшений погрешностей, связанных со смещением осветителя, конденсора . или механизма следящей системы, наряду с установкой объектива на рычаге требуется правильная юстировка объектива, заключающаяся в совмещении главной оптической оси. объектива 5 с осью рычага 4 и задней главной фокальной плоскости объектива со светочувствительной поверхностью фотопреобразовательного устройства. В результате того, что визуальная юстировка объектива затруднительна, в предлагаемом рефрактометре используется .перемещение кронштейна 11 в вертикальном направлении нащавляющих, в которых он установлен.При правильной юстировку объектива перемещение кронштейна в момент измерения не Ьриводит к изменению показаний. В то же время измерение показаний рефрактометра укаагывает на необходимость дополнительной юстировки объектива. Указанное устройство позволяет одновременно улучшить условия обслуживания, В случае необхо$димости осмотра или ремонта кронштейн 11 можно повернуть относител но направляющих, в которых он уста новлен. На работу автоматического рефра тометра влияет расположение объектива 5 на рычаге 4, которые являются элементами следящей системы .автоматического рефрактометра. В сл чае наличия рассогласования (фиг и 3). между предельным лучом выходе из призмы и рычагом с установленным на -нем объективом величина h смещения границы светотени относительно фотоприемников зависит от места установки о5ъектива. Из фиг. 2 и 3 видно, что вели чина h тем большеj чем больше расстояние между объективен и фотоприемником. Увеличению расстояния между фото преобразовательным устройством и /объективом препятствует выходная грань призмы. 2 При одной и той же величине рассог ласования ь9 увеличение смещения позволяет увеличить сигнал небаланса на выходе фотойреобразовательного устройства и уменьшить порог чувствительности рефрактометра. Это способствует уменьшению рассогласования Ь Q между предельньм лучом на выходе из призмы и осью рычага и -увеличению точности при измерении показателя преломления. Использование предлагаемого автоматического рефрактометра позволяет уменьшить погрешности, возникакацие вследствие смещения осветителя, кон денсора или механизма следящей системы относительно призмы, обеспечивает правильную юстировку обг.ектива и уменьшает связанные с юстировкой объектива погрешности измерения, а также практически исключает необходимость настройки рефрактометра в случае замены осветителя или конден- . сора и улучшает условия обслуживания .

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТО-: МЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ с устройством следящего уравновешивания, содержащий осветитель и установленные последовательно по ходу из.-г лучения конденсер,-измерительную призму, объектив и фотоприемники, разЯещеиные на подвижном рычаге, о тл и. ч а ю щ и и с я тем, что, с цельк) повышения чувствительности и точности измерений, объектив установле.н на подвижном рычаге на минимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага. 2. Рефрактометр по п. 1, о т л ич а ю щ и и с я TeMj что, с целью упрощения его обслуживания и юстировки, подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания, расположеш с на поворотном рронштейне, (Л выполненном с возможностью перемещения вдольОСИ поворота.