Рефрактометр Советский патент 1988 года по МПК G01N21/41 

Од

00

&0

сю

Изобретение относится к рефрактометрическому анализу жидких сред, а именно к дифференциальным рефрактометрам, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой,фармакологической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение стабильности измерений,

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 питания, двухпозиционный ключ 2, генератор-синхронизатор 3 тактовых импуль- сов, два источника 4 и 5 излучения, оптическую систему, б, дифференциальную кювету 7 с ползшрозрачной перегородкой , оптический нож 8, два световода 9 и 10,.два фотоприемных устрой- ства 11 и 2, два устройства 13 и 14 деления, два устройства 15 и 16 выборки и хранения 5 регистрирующее устройство 17,

Устройство работает следующим обра зом.

Генератор-синхронизатор 3 тактовых импульсов переключает с определенной ча.стотой двухпозиционный ключ 2, который коммутирует блок 1 питания пооче- редно то с одним источником 4 излучения, то с другим источником 5 излучения. В первый-промежуток времени при включенном источнике 4 излучения и выключенном источнике 5 излучения световой поток от источника 4 излучения оптической системой б направляется на дифференциальную кювету 7 с полупрозрачной перегородкой, полости которой заполнены сравнительной и измеряемой жидкостями с показателями преломления п и п.

соответственно, часть светового пучка проходит полупрозрачную перегородку и на выходе дифференциальной кюветы 7 отклоняется пропорционально разности показателей преломления сравнительной и измерительной жидкостей лп Пу - п, что приводит к смещению &х светового пучка на первом фотоприемном устройстве 1 1

&х к- дп,(1)

где К - коэффициент пропорциональности

Перед первым фотоприемным устрой ством 11 стоит оптический нож 8, перекрывающий отклоняющийся световой пучок на величину йХв Поэтому электрический сигнал U(, .с первого фотоприемного устройства 11 ка 4 излучения равен

от источнии

41

К,

ф

г л

К,

(2)

где К

1U

Ф лв

К

1Ф

4U 0( (Cp ЬХ 5

коэффициент пропорциональности;

световой поток от источника 4 излучения; коэффициент преобразования первого фотоприемного устройства.

Вторая часть светового пучка от источника 4 излучения отражается от полупро зрачной перегородки дифференциальной кюветы 7 и попадает на второе фотоприемное устройство 12 Электрический сигнал 1, с второго фотоприемного устройства 12 от источника 4 излучения равен

и

где

К

.

К.

(з:

Ш 01 1ср

- коэффициент преобразования второго фотойриемног устройства 12,

Сигналы и,, и поступают на входы первого устройства 13 деления, на выходе которого формируется сиг- нап и

1

и,

их

(4)

где К( - коэффициент усиления первого устройства 13 деления

Сигнал и, поступает на первое устройство 15 выборки и хранения, вход которого синхронизируется генератором-синхронизатором 3 тактовых импульсов с промежутком времени включенного состояния источника 4 излучения о

В следующий промежуток времени переключением положения двухпозицион- ного ключа 2 выключается источник 4 излучения и включается источник 5 излучения. Световой поток от источника 5 излучения первым световодом 9 направляется на первое фотоприемное устройство 11, а вторым световодом 10 - на второе фотоприемное устройство 12,

Электрический сигнал U на первом фотоприемном устройстве 11 от источника 5 излучения равен

и,, К

2U

01

К

ИР

(5)

где

К - коэффициент пропорциональ- ности;

3

,

.1А30838

02.

- световой поток от источника 5 излучения.

че за вы сл ра им го

Электрический,сигнал U

21

на втором фотоприемном устройстве 12 от исочникап

5 излучения равен

К

г и

Ф,

ог

К

(6)

Сигналы и „, и и ,

п и поступают на входы первого устройства 13 деления, на выходе которого формируется сигнал и , равный

Ч Ua К,.

Сигнал и

,

Uw

к,

К,1Р

(7

поступает на второе 16 выборки и хранения,

устройство вход которого синхронизирован генератором-синхронизатором 3 тактовых импульсов с проме) сутком времени включенного состояния источника 5 излучения. Сигналы и, и и с выходов устройств 15 и 16 выборки и хранения поступают на входы второго устройства 14 деления. Результат этого деления и регистрируется регистрирующим устройством 17J

и К,

К,

HJL

где- xv

рого делительного устройства 16, Учитывая (1), получим

- К. лх, коэффициент усиления in

(9).

и к. Kj

Генератор-синхронизатор 3 такто- ,вых импульсов генерирует прямоугольные импульсы с частотой 150-200 Гц. При появлении логической единицы на управляющем входе двухпозиционного ключа 2 блок 1 питания подключается к источнику 4 излучения, при этом источник 5 излучения отключен-; На первом и втором фотоприемных устройства появляются сигналы U, и U,2. соответственно, делятся на первом делитель- ном устройстве, и результат U( поступает на вход первого устройства 15 выборки и хранения. На вход второго устройства 16 выборки и хранения сигнал Uj не поступает, так как вход первого устройства 15 выборки и хранения открывается логической :единицей на синхронизирующем входе и закрывается логическим нулем, а вход второго устройства 16 выборки и хранения, наоборот, открывается логическим нулем и закрьгеается логи

10

15

ческой единицей. Этот сигнал U, запоминается первым устройством 15 . выборки и хранения до поступления следующей логит-1еской единиць с генератора-синхронизатора 3 тактовых импульсов и поступает на вход второго устройства 14 деления.

При появлении логического -нуля на управляющем входе двухпозиционно- го ключа 2 он переключается, блок питания отключается от источника 4 излучения и подключается к источнику 5 излучения. На первом и втором фотоприемных устройствах 11 и 12 появляются сигналы и, и и

41

соответ0

5

0

5

0

5

0

5

ственно, делятся на первом делительном ycTpoiicTBG, и результат Uj пос тупает па вход второго устройства 16 выборки и хранения, открытого логическим кулем. При этом вход первого устр.ойстБа выборки и хранения закрыт, а на выходе его запомнился результат и, . Сигнал запо -шнается вторым ycтpoкcтвo i 16 выборки и хранения до поступления следующего логического нуля с генератора-синхронизатора 3 тактовых импульсов и пося упает на вход второго устройства 4 деления, на выходе которого формируется сигнал (8), который регистрируется регистрирующим устройство. 17,

Устройства 15 и 16 выборки и хранения представляют собой запоминающие устройства, входы которых синхронизированы с генератором-синхронизатором 3 тактовйх импульсов. Время хранения одного результата измерения составляет 5-6 мс, поэтому вопрос нестабильности устройств выборки и хранения для рефрактометра несущественен.

Таким образом, результат измере- ния пропорционален разности показателей преломления сравнительной и измеряемой жидкостей и не зависит оТ параметров излучателей и фотоприем-

НИКОВ,

В конкретном реализации устройства в качестве источников излучения использовали светодиоды АЛ-107В, фотоприемники ФД-24К, ширина светового пучка составляла 8 мм. Устройства выборки и хранения выполнены на микросхемах КР1100СК2. В качестве световодов использовали световодные жгуты диаметром 1 мм или кварцевые волокна типа КП-200.

10

Генератор импульсов вьтолнен по стандартной схеме и обеспечивает частоту прямоугольных импульсов 150 - - 200 Гць Световоды 9 и 10 располагают, за пределами светового пучка, идущего от источника 4 излучения. Угол наклона световода к плоскости фотоприемного устройства составляет 45° .

Нестабильность коэффициентов усиления первого и второго делительных устройств не превышают 0,005% в час, а фЬтоприемных устройств 0,03% в час Нестабильность устройства в це- лом зависит только от нестабильности второго делительного устройства и не превьшает 0,005t в час.

Формула изобретения 20

Рефрактойетр, содержащий источник излучения с блоком питания и последовательно расположенные по коду излучения оптическую систему, дифферен- 25 циальную кювету с полупрозрачной перегородкой, оптический нож, первое фотоприемное устройство, второе фотоприемное устройство, расположенное

-14308386

тельное устройство, подключенное к фотоприемным устройствам, и регистрирующее устройство, отличающий с Я тем, что, с целью повышения стабильности измерений, в него дополнительно введены второй источник излучения, двухпозиционный ключ, два световода, два устройства выборки и хранения, второе устройство деления и генератор-синхронизатор тактовых импульсов, причем источники излучения подключены к выходам двух- позиционного ключа, вход которого соединен с блоком питания, устройства выборки и хранения подключены к выходу первого делительного устройства, а выходы устройств выборки и хранения соединены с соответствующими входами второго устройства деления, выход которого соединен с входом регистрирующего устройства,,синх- рониз.нрующие входы двухпозкционного ключа, устройств- выборки и хранения соединены с выходом генератора-синхронизатора тактовых импульсов, а световоды расположены между вторьм источником излучения и первым и вторым фотоприемными устройствак и соотзет15

Изобретение относится к рефрактометрическому анализу жидких сред. а именно к дифференциальным рефрактометрам, и может быть использопано в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, фармакологической и других Отраслях промышленности. Цель изобретения - повьшение стабильности измерений. Устройство содержит блок 1 питания, двукпозиционный ключ 2, генератор-синхронизатор 3 тактовых импульсов, два источника излучения,дифференциальную кювету, оптический нож 8, два световода 9 и 10, два фотопри- емных устройства 11 и 12, два устройства 13 и 14 деления, два устройства 15 и 16 выборки и хранения и регистрирующее устройство 17. 1 ил. (t

перпендикулярно оптической оси, дели- Q ственно.