Автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения Советский патент 1985 года по МПК G01N21/43 

Описание патента на изобретение SU1138715A1

00 00

ел Изобретение относится к технической физике и обеспечивает создание простых и высокоточных фотоэлектронных автоматических рефрактометров критического угла. Эти рефрактометры применяются для измерения показателя преломления жидких сред, также для йпределения по этому показателю содержания суких веществ или концентрации продукта. Известен автоматический рефрактометр, критического угла, работающий п измерительной дифференциальной схеме с опорным уровнем, в котором использованы два фотоприемника,. из которых один находится в светлой час ти зоны светового поля и дает опорны сигнал, а другой своей щелью размещен на границе светотени, образуемой вследствие явления полного внутреннего отражения при контакте измерительной призмы прибора с контролируемой средой LI. Недостаток данного рефрактометра с опорным уровнем состоит в том, что при изменении показателя прелом ления контролируемой среды п ориентация фотоприемника своей щель относительно границы критического угла положении баланса нарушается, Б результате появляется допол нительная погрешность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является автоматический рефрактометр по ного внутреннего отражения, содержа щий последовательно расположенные источник излучения, оптическую систему, дифференциальный анализатор с блоком фотоприемников,, соединенны с блоком выходного сигнала 2. В рефрактометре на следящую систему подается сигнал пропорционально второй производной от функции распределения светового потока в зо не границы светотени. Получение вто рой производной обеспечивается оптической системой с тремя щелями. Две крайние щели лежат симметрично относительно средней и в сравнении ней в два раза короче. Крайние (наружные ) щели пропускают свет, а средняя отражает. В результате полу чаются два потока, которые отклоняются призмами, поочередно прерывают ся вращающимся диском, и далее зерк лаш направляются на фотрприемник. 152 Если первая производная от функции РЙ (i ) в точке i р стремится к экстремальному значению, то вТо- рая производная в этой точке равна нулю. Это позволяет использовать вторую производную в качестве критерия определения критического угла. Измерительная схема рефрактометрй, использующая вторую производную . ; избавлена от систематической погрешностк, свойственно й схеме с опорным уровнем. Для нее ориентация комбинированного щелевого анализатора относительно i сохраняется для всех значений показателя преломления. Недостатком известного устройства является сложность конструкции рефрактометра, обусловленная тем, что при построении второй производной схема управляема только вблизи i , Поэтому требуется дополнительная система грубого выведения щелей в рабочую зону. Целью изобретения является упрощение конструкции автоматического рефрактометра и повышение точности измерений. Поставленная цель достигает ся тем, что в автоматическом рефрактометре полного внутреннего отражения, содержащем последовательно расположе.нные источник излучения, оптическую систему,.дифференциальный анализатор с блоком фотоприемников, соединенный с блоком выходного сигнала, дифференциальный анализатор выполнен в виде двух расположенных в одной плоскости прямоугольных и взаимно перпендикулярных щелей. Для упрощения прямых измерений одна сторона одной щели выполнена профилиров анной. Так как экстремальное значение первой производной функции р,, (i ) . совпадает с i р , то наибольшая чувствительность измерения будет в случае, когда первая щель расположена в полутеневой части границы светотени и одним из краев совмещается с . Одновременно.следует, что щель целесообразно применять возможно более узкой, так как возрастает крутизна характеристики Рд(| ). Ограничением является уменьшение полезного сигнала, а также опасность получения не3управляемой следящей системы при компенсационной схеме измерения. На фиг.1 представлены графики носительного изменения светового тока Pjj,,(i ) и ) соответственно для щелей длиной а и а,; на фиг,2 - реверсивная характерис ка управления; на - схема компенсационного автоматического рефрактометра; на фиг.4 - располож иие щелей анализатора относительн границы раздела света и тени. Кривая для щели длиной ау смещена в светлую зону поля таким образом, чтобы кривые пересека;лись на. i при одном значении р,.,( i ) при котором щель размером находится в полутени и передней к кой совпадает с i - точка 1. Равенство сигналов фотоприемни дпя обеих щелей осуществляется п следующем условии ..(),гЧi«2 2 ( (Я Так как щели расположены в одно плоскости, то ai «2 и Kt,2. кроме того, (i) f oii{ ц). Можно принять, что Е Ы- . Тогда ,ауЬ Ь. , При.равенстве чувствительности топриемников, т.е. )u, 2 обе ще должны иметь равные.площади. Но так как а а , то Ь Ь . При смещении границы светотени относительно щелей вправо f( i -|) j,() и наоборот, при смещении .влево po,,(i,) ) Следовательно, получают вполне работоспособную реверсивную характ ристику управления с переходом на ноль, а изменение сигнгша прямо Ьропорционально выражению ,(0 JMrOi)(4)При изменении показателя прелом ления измеряемой с п - до Пхарактеристики отадсительного изме нения светового потока fa( ) и f (2 ) будут пересекаться при другом значении f д ( ) точке П однако равенство (1 ) не нарушается 15« ориентация фотоприемников своими щелями относительно i сохраняется. Схема компенсационного автоматичекого рефрактометра с предложенным дифференциальным щелевым анализатором содержит -(фиг.З) источник излучения, светофильтр 2, конденсатор 3, измерительную призму 4,щелевой анализатор 5, блок 6 фотоприемников, усилитель 7, электродвигатель 8 шкапу 9, кулачок 10, механизм II, потенциометр 12, термометр 13 сопротивления, блок 14 выходного сигнала, проточную кювету 15. Щелевой анализа. тор 5 имеет две щели 16 и 17 (фиг.4). Прибор работает следующим образом. - Модулированный поток излучения лампы I конденсатором 3 направляется на рабочую грань измерительной призмы 4 и, отражаясь от нее, образует световое поле фотоприем НИКОВ 6. Если через кювету протекает контролируемая жидкость и показатель п ее преломления меньше показателя преломления материала измеритель иой призмы N (п N), то, вследствие явления полного внутреннего отражения, в зоне светового поля фотоприемников образуется граница светотени. Ее положение служит мерой показателя преломления контролируемой жидкости. За положением границы следит блок 6 фотоприемников с анализатором 5, перемещаемым с помощью рычажно-кулачкового механизма 11 реверсивным электродвигателем 8. В положении баланса, когда щели анализатора 5 расположены на границе светотени, сигналы фотоприемников равны и электродвигатель находится в состоянии покоя. При смеще- НИИ границы светотени вследствие изменения показателя преломления измеряемой среды в цепи фотоприемников согласно рассмотренной характеристике управления появляется сигнал разбаланса, который после усиления усилителем 7 поступает на электродвигатель 8. Последний приходит в движение и устанавливает фотоприемники в новое положение с сохранением ориентации щелей относительно границы светотени. Одновременно поворачивается шкала 9 и ползунок потенциометра 12 и устанавливается новое значение выходного сигнала. Для введения температурной поправки на показания прибора в цепь поS1тенциометра 12 подключены термо- , метр 3 сопротивления, устанавливаемый в проточной кювете 15. Схема автоматического рефракто , метра прямого измерения состоит из источника излучения, светофильтра, конденсатора, измерительной призмы, двухщелевого анализатора, блока фотонриемников, усилителя электронного преобразователя и блока выходного сигнала. Двухщелевой анализато с блоком фотоприемников неподвижны а перемещается относительно щелей граница светотени. Предлагаемый автоматический рефрактометр критического угла с компенсационной схемой измерения исключает дополнительную погрешность, связанную с изменением крутизны характеристики f, (i ) при изм нении показателя преломления кон ролируемой среды, а также вначи /i; to

Фп.Т 5 тельно уменьшает влияние неравномерности светового поля на показания прибора.В отличие от известных устройств для измерения показателя преломления, в которых используется .аналогичная характеристика управления, представляющая собой вторую производную от функции распределения светового потока в зоне границы светотени, предлагаемое устройство значительно проще и легко реализуется. Кроме того, Двухщелевой анализатор в рефрактометре по схеме прямого измерения позволяет изменением профиля щелей в направлении перемещения границы светотени получать необходимую линейную зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром и создавать простую и надежную конструкцию промьшшенного р ефр акт оме тра.

Фиг,2

1 138715

Paft)

сгЫ

Похожие патенты SU1138715A1

название год авторы номер документа
Рефрактометр автоматический критического угла 1982
  • Фролов Альберт Константинович
  • Каценеленбоген Эмилий Вульфович
  • Аксенов Анатолий Семенович
  • Воронкин Владимир Иванович
  • Тарасова Вера Николаевна
  • Полегаев Михаил Васильевич
SU1061006A1
Способ измерения показателя преломления 1970
  • Байдаков Н.П.
  • Глыбин И.П.
SU397067A1
Способ и устройство для измеренияпОКАзАТЕля пРЕлОМлЕНия 1979
  • Воронкин Владимир Иванович
  • Горелов Леонид Викторович
  • Кеймах Раиса Яковлевна
  • Полегаев Михаил Васильевич
SU807163A1
Способ и устройство для измерения показателя преломления 1980
  • Байдаков Николай Павлович
SU1043530A1
Автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения 1980
  • Байдаков Николай Павлович
SU1100542A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2005
  • Волков Ринад Исмагилович
  • Федоров Эдуард Иванович
RU2292038C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ КРАСКИ В ЭЛЕКТРОКАПЛЕСТРУЙНОМ МАРКИРАТОРЕ И ГИДРОСИСТЕМА ЭЛЕКТРОКАПЛЕСТРУЙНОГО МАРКИРАТОРА 2006
  • Безруков Виктор Иванович
RU2314514C1
Поляризационный рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) 1983
  • Пеньковский Анатолий Иванович
  • Хамелин Дмитрий Данилович
  • Афанасенко Римма Тауфиковна
  • Мунасипов Ильдар Фатрахманович
SU1087843A1
Рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения 1979
  • Аникин Николай Алексеевич
  • Бегунов Петр Алексеевич
  • Евдокимова Светлана Борисовна
  • Петрановский Николай Александрович
  • Молочников Борис Израилевич
  • Шакарян Эльдар Сергеевич
  • Морозов Владимир Николаевич
SU938109A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ 2014
  • Волков Ринад Исмагилович
  • Филатов Михаил Иванович
RU2563543C2

Иллюстрации к изобретению SU 1 138 715 A1

Реферат патента 1985 года Автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения

I. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ, содержащий последовательно расположенные источник излучения, оптическую систему, дифференциальный анализатор с блоком фотоприемников, соединенный с блоком выходного СНГнала, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции прибора и повьшения точности измерений, дифференциальный анализатор выполнен в виде двух расположенных в одной плоскости прямоугольных и взаимно перпендикулярных щелей. 2. Рефрактометр по п.I, о т л и. ч-ающийся тем, что, с целью упрощения прямых измерений, одна (Л сторона одной щели выполнена профилированной .

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1985 года SU1138715A1

I, ШакаряН Э.С.,, Шмулевич М.И
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
- Оптико-механическая промьшшеннрсть, 1977, № 1, с.56-58.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Приводный механизм в судовой турбинной установке с зубчатой передачей 1925
  • Карнеджи А.К.
  • Кук С.С.
  • Ч.А. Парсонс
SU1965A1

SU 1 138 715 A1

Авторы

Фролов Альберт Константинович

Аксенов Анатолий Семенович

Бергер Семен Исакович

Воронкин Владимир Иванович

Тарасов Петр Сергеевич

Шадура Наталья Ивановна

Даты

1985-02-07Публикация

1983-08-19Подача