Дифференциальный рефрактометр Советский патент 1975 года по МПК G01N21/46 

1

( Изобретение относится к областям науки и техники, в которых необходимо измерять коэффиииент преломления веществ. i Известны дифференциальные рефрактометры на основе полупроводниковых сканистоJpOB, в которых о местоположении контролируемого светового потока судят по временному положению видеосигнала со сканистора, т. е. координата этого потока определяется интервалом времени от начала оп;роса до момента соответствующего макси- мума видеосигнала. Поэтому задача измерения координаты в известных устройствах сводится к формированию достаточно мощного импульса, длительность которого про- порциональна координате, и последующему намерению длительности этого импульса. Такой подход приводит к необходимости иметь сложную электронную схему вьщеления и обработки видеосигнала со сканистора, а это снижает ее надежность и экономичность и накладывает предел на разреше:ние по координате (порядка 10 мкм).

Цель изобретения - существенное упро- .щение электронной схемы, повышение ее

надежности и экономичности, а также повышение разрешающей способности по координате, и, соответственно, по коэффициенту преломления.

Это достигается использсжанием дифференциального сканистора, что позволяет вести измерения П ,т. е. 1 оординаты контролируемого светсжого потока не времяимпульсным, а амплитудным способом.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 осциллограммы выходного разностного си1нала.

Световые потоки, прощедшие рефрактометрические кюветы 1 (см. фиг. 1), проектируют соответственно на идентичные сканисторы 2, к которым подают параллельно одно и то же напряжение смещения EJJ от источника 3 и одно и то же пилообразное напряжение опроса Е, от источника 4 через противофазновключенные первичные обмотки дифференцирующего трансформатора 5. На его вторичной суммирую.щей обмотке выделяется разностный сигнал (и ), т. е. сигнал, равный разI ПАЗН ности видеосигналов от обоих световых поITOKOB, который регистрируется с помощью i измерителя 6 разностного сигнала. Кроме того, на фиг. 1 показан источник 7 светоЬых потоков, ..Сначала в обе идентичные кюветы 1 заливают эталонный раствор и устанавливают такое положение световых потоков на сканисторах, что оба видеосигнала полностью компенсируют друг друга (фиг. 2, ) i и ио. i этому разностный .сигнал отсутствует i ( и о). После этого вместо эталонI разн. iHoro раствора в обе кюветы заливают исследуемый раствор. Если его коэффициент преломления fl отличается от коэффициента преломления эталонного раствора п , то эт. оба потока после кювет сместятся вдоль сканисторов из положений равновесия на величину ДХ КхДТ1, где - константа, определяемая параметрами кювет 1 и расстоянием от кювет до сканисторов. Поскольку кюветы направлены встречно, то световые потоки на сканисторах сместят ,ся в разные стороны, но каждый сместится .;На ЛХ .В итоге общее смещение потоков относительно друг друга составит 2ДХ Кх2лП. Таким образом, разностный сигнал появляется только при смещении одного светового потока относительно другого, причем величина и фаза иопределяется величиной и знаком этого смещения Д X ,т. е. величиной и знаком Afl На фиг. 2 показаны некоторые осциллограммы И. а именно: в. - смещение разн. отсутствует (ДХ О); 5 иЬ- случай смещения нижнего видеосигнала вправо Прн смещениях, не превыщающих +. ДХ К где - длительность подуширины ви;деосигналов, К - коэффициент, определяе мый параметрами сканисторов и связываю1ЩИЙ временное местоположение видеосигнала с его координатой на сканисторе. Амплитуда {Jвозрастает при смеразн. :Щениях от положения равновесия, не превышающих ) t Д XI . При ДХН ± 1:ДЛ I амплитуда 11 не возрастагч| , разн. ет, а лишь увеличивается расстояние между видеосигналами. В качестве измерителя 6 разностного сигнала можно использовать обычные или фазочувствительные вольтметры переменного тока или электронньй осциллограф. Амплитуда разностного сигнала на вьпсоде вторичной обмотки трансформатора 5 при неизменной освещенности зависит от координаты ф./ и может составлять от долей мв (при средних освещенностях) до единиц мв (при более сильных освещенностях порядка 1000 и более люкс). Для повышения чувствительности и разрешающей способности следует усиливать U(от 102 до) разн. 1О и более раз) и только после этого его измерять. Тогда можно измерять смещения в единицы микрон. Предмет изобретения Дифференциальный рефрактометр, содержащий оптическую часть, два рефрактометрические кюветы, фотоприемник на основе сканисторов и электронную схему, о т л ичающийся ем, что, с целью повыщения надежности экономичности и разре.щающей способности устройства кюветы расположены встречно друг другу, а фотоПриемник выполнен в виде двух противофазно включенных сканисторов.

А

/ ,-,

/

.1. У/«73й.-5 .

-10

- -н-дг

-А

1

иразн.

ал

А

«риг. г