АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРОТОЧНЫЙ РЕФРАКТОМЕТР Советский патент 1964 года по МПК G01N21/27 

Известны автоматические рефрактометры, содержащие источник света, оптическую систему, дифференциальы5ю кювету с двумя полостями для контролируемой и эталонной жидкостей, компенсационное зеркало, расщепляющую пластину, обтюратор, фотоумножитель, реверсивный электродвигатель, подвеску, состоящую иа двух частей различного сечения, и регистрирующее устройство. В та ком рефрактометре устройство для мультипликации угла преломления светового луча выполнено в виде угловой подвески с укрепленным на ней зеркалом, состоящей из двух частей различного сечения, конец меньщего сечения которой связан через валик со шкалой и реверсивным электродвигателем, а конец большего сечения прикреплен к подвижной опоре со шкалами. Такое мультипликационное устройство сложно.

Предложен автоматический проточный рефрактометр, в котором для мультипликации угла преломления светового луча применяют специальный обтюратор, выполненный в виде диска с прорезями, установленного за расщепляющей пластиной перед двумя фотоприемниками, расположенными на пути отраженного и прошедшего лучей света под некоторым углом друг к другу.

Принцип действия предложенного рефрактометра заключается в превращении при помощи обтюратора незначительного изменения угла преломления светового луча в достаточно большое изменение угла сдвига фазы переменного тока свегоприемника.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного рефрактометра.

Световой пучок от осветителя / проходит через конденсатор 2, диафрагмы 3 vi 4, объектив 5, эталонную жидкость 6, измеряемую жидкость 7 и попадает на зеркало 8. От последнего световой пучок отражается под некоторым углом и направляется через объектив 5 и диафрагму 4 на полупрозрачную пластину 9.

Пластина делит световой пучок на две части: одна часть лучей направляется на светоприемник 10, а другая-на светоприемник 11. В данном случае светоприемники представляют собой фотосопротивление.

Обе части светового потока, попадающие на эти фотосопротивления, модулируются конусным обтюратором, состоящим из синхронного малогабаритного двигателя 12 и конусного диска 13 с прорезями.

Фотосопротивления включены в фазоизмерительное устройство 14, которое измеряет фазовый сдвиг между напряжениями, возникающими на этих фотосопротивлениях. Одно из указанных напряжений является сигнальным, а другое - опорным. При измерении коэффициента преломления испытуемой жидкости световой пучок, падающий на полупрозрачную пластину Я отклоняется на угол а, что соответствует перемещениям изображений лучей I и II в плоскости обтюратора в одну сторону на расстояние h, а взаимное перемещение лучей I и П, определяющее изменение фазы, составит 2h. Принцип мультипликации угла преломления светового луча в контролируемой жидкости заключается в том, что при перемещении светового луча I на расстояние h t по диску обтюратора, т. е. на расстояние между двумя прорезями, разность фаз напряжений, возникающих на фютосопротивлениях 10 и //, измеряемая фазоизмерительным устройством 14, изменится на 2 X 360° 720° 4jt. Расстояние f определяется диаметром диска обтюратора и числом прорезей на нем и при необходимости может быть достаточно малой величиной. Следовательно, мультипликация измеряемого угла преломления может быть достигнута практически сколь угодно больщой при малых изменениях коэффициента преломления. При больших изменениях коэффициента преломления мультипликация лимитируется возможностями фазоизмерительной схемы в части предела измерения (до 180°). Коэффициент мультипликации /С в предлагаемом рефрактометре равен: /v- 4jt/ 12,56 . / где / - длина оптического рычага в рефрактометре. Измеряемое изменение фазы определяется по формуле Аф К, .а,(2) где а - угол отклонения светового луча. Для представления о возможной точности измерения предлагаемого рефрактометра определим по формуле (2) изменение фазы Дф при изменении коэффициента преломления на ДЛ + 50 10-4 ед. при t 5 мм; / 150 мм; а 0,25°. 12,56 . 150 . 0,25 Схема фазоизмерительного устройства с ограничителями сигнального и онорного напряи ений имеет погрешность измерения не выше 0,5°. Следовательно, Дп ±5010 -i ед. измеряется предлагаемым рефрактометром с погрешностью 0,5- 0,6% или с точностью до 2,5 - 3- 10-5 ед. Предлагаемый рефрактометр, несмотря на сравнительно малые размеры (оптический рычаг 150 мм и простоту конструкции, обеспечивает высокую точность измерения коэффициента преломления. Предмет изобретения Автоматический проточный рефрактометр, включающий последовательно расположенные источник света, оптическую систему, дифференциальную кювету с двумя полостями для контролируемой и эталонной жидкостей, зеркало, расщепляющую пластину, устройство для мультипликации угла преломления и светоприемник, например фотосопротивление, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при сохранении высокой точности измерения, за расщепляющей пластиной установлен второй светоприемник, и оба светоприемника перекрыты одним обтюратором, выполненным в виде диска с прорезями, число и размер которых определяют величину мультипликации угла, служащим для превращения угловых отклонений светового луча в фазовый сдвиг напряжения.

/ 2 2