Проточный рефрактометр Советский патент 1985 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к оптичес кому приборостроению и может быть использовано для измерения показате преломления жидкостей. Целью изобретения является повы шение точности измерения показател пpeлo 0Ieния. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устро ства. Рефрактометр состоит из последо вательно установленных фотоэлектри ческого автоколлиматора 1, рефракт метрической кюветы 2 и устройства обработки информации, подключенного к выходу автоколлиматора 1. Фотоэлектрический автоколлиматор может быть выполнен по любой известной схеме, например, в виде послед вательно установленных источника 4 спета, конденсатора 5, щели 6, пол ттродрачного зеркала 7 и объектива 8, за которым расположена кювета 2. Кювета состоит из двух плоско раллклыпАх - пластин 9 и двугранного з кала lOjKecTKo св51занных между собой 11ласт11ны ориентированы под углом 90 один, к другому, а также наклонены к обращенны - к ним соответствую цим граням двугранного зеркала под одинаковым углом. Вершина прямого угла, образованного пластипаШ1 п иаправлещюго на двугранное зеркало, расположена на оптической оси устройства. Зеркало распол жено в исследуемой среде. Устройство работает следующим образом. Световые лучр рт источника 4 света проходят элементы 5. -. 7 устройства и попадают на объектив 8. Пройдя объектив 8, они параллельны пучками прс-ходят через входные окна плоскопараллельных пластин 9 и попадают в анализируемый объем .среды, пройдя который, отражаются от .соответствующих граней двугранного зеркала 10 и идут в обратном направлении до полупрозрачного зеркала 7, отражаясь от к торого,они поступают на устройство 3 обработки информации. В данной конструкции кюветы за счет выбора определенной величины , двугранного угла выходящие из кюветы через входные окна плоскопараллельных пластин световые пучки образуют между собой некоторый, близкий к нулевому значению, угол х величина которого меняется в зависимости от изменений показателя преломления в анализируемом объеме. Этот угол может быть выражен через показатель преломления жидкости в анализируемом объеме и некоторые угловые параметры конструкции кюветы 2rZNcos{.-.rcs-,.Z.TP Nit. jf-„ - отношение показателей преломления жидкости и воздуха; 01 - поправка к прямому углу между плоскопараллельнЬ1ми пластинами вследствие несовер- . шенства изготовления механической конструкции их крепления; f, f - поправки вследствие клиновидности плоскопараллельных пластин. Величина угла х определяется при помощи автоколлиматора так же как и величина -у, а величину двугранного угла /ь измеряют гониометром. Таким образом, изменениям показателя преломления жидкости, находящейся в анализируемом объеме кюветы, ставятся в соответствие углы отклонения световых лучей, вьшедших из кюветы, причем погрешность определения показателя преломления в данном случае не превышает 1 -10 и определяется погрешностью аттестации рефрактометрической кюветы по углам отклонения лучей. Наклон, плоскопараллельньгх пластин к обращенным к ним соответствующим граням двугранного зеркала под одинаковым углом и расположение вершины прямого угла, образованного плоскопараллельными пластинами, на оптической оси устройства позволяет организовать работу устройства по методу двойной разности измерения величин. Прямой угол между плоскопа-. раллельными пластинами позволяет свести количество измеряемых угловых величин при помощи гониометра к одной (углу /ь), а для измерения остальных.применить автоколлиматор, что необходимо для повышения точности измерения. Величина двугранного угла /5 выбирается из, условия, что угол X (измеряемый автоколлиматором), образованный световыми пучками, выходящими из кюветы, должен быть близок к нулевому, т.е. в данном случае угол {ь выбирается из услови

x;, (/}-c(ircsin | j+l-0 . и после преобразований .

. /5 f l«rC5in .

при применении предлагаемого рефрактометра существенно увеличивается точность измерения показателя преломления жидкости. Погрешность измерения определяется следующим выражением

4n t344njH,,54()ffl,334X+0,24Jи в численном вьфажении составляет г -10 , что в несколько раз меньше, чем при использовании устройств, поверенньпс, например, непосредственно по показателю преломления .

1870294

Б предлагаемом рефрактометре реализация метода двойной разности, основанного на том, что измеряемьй угол отклонения световых лучей яв5 лйется разностью углов выхода световых лучей из обеих плоскопарал- лельных пластин, что на измерительной сетке фотоэлектрического автоколлиматора определяется разность сдвига изображений свет.овой. марки, происходящей за счет изменения показателя преЛомпения жидкости в анализируемом объеме кюветы, .позволяет избавиться от составляющей погрешности, связанной со смещением оптических деталей. А это позволяет обеспечить практическую независимость выходного сигнала от линейных и угловых смещений оптических деталей, благодаря чему не. требуется высокой точности при установке преобразователя угла отклонения в выходной сигнал относительно измерительной кюветы.

ПРОТОЧНЫЙ. РЕФРАКТОМЕТР, содержащий последовательно установленные фотоэлектрический автоколлиматор, включающий источник излучения и установленные по ходу излучения конденсор, щель, полупрозрачное зеркало и объектив, и кювету с двугранным зеркалом и входными окнами, а также устройство обработки информации, оптически связанное с полупрозрачным зеркалом автоколлиматора. отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения показателя пpeлo шeш я, входные окна кюветы вьшолнены в виде двух Плоскопараллельньрс пластин, ориентированных под углом 90° одна к другой и наклоненньгх к обращенным к ним соответствующим граням двугранного зеркала под одинаковыми углами, при этом вершина образованного пластинами прямого угла расположена на оптической оси фотоэлектрического автоколлиматора, а величина двугранного угла ( зеркала выбрана из условия /i 90° + 2arcsin где NQ - значение показателя преломления контролируемой среды .5 из диапазона чувствительности рефрактометра.