Дифференциальный рефрактометр Советский патент 1979 года по МПК G01N21/46 

1

Иасбретение относится к рефрактометрии.

Известны рефрактометры, содержащие оптическую часть, фотоприемник и электронную схему l|.

Наиболее близким для данного технического решения является рефрактометр, содержащий оптическую часть с двумя треугольными призматическими кюветами, полупроводниковый координатно-чувствительный фотоприемник и электронную схему 2.

Недостатками известных рефрактометров являются; дрейф нулевой точки инверсионной характеристики; зависимость выходного сигнала не только от положения светового потока на фотоприемнике, но и от его интенсивности, т.е. зависимость выходного сигнала не только от коэффициента преломления исследуемой среды, но и от ее оптической плотности; сравнительно узкая рабочая характеристика; работа по амплитуде выходного сигнала с фотоприемника, а не по временному положению импульсного сигнала, поэтому старение фотоприемника, изменение параметров внешней окружающей среды, нестабильность оптической плотности исследуемой среды значительно влияют на точность, надежность, чувствительность в стабильность работы рефрактометра.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности, чувствительности, надежн1эсти и стабильности работы рефракт1 метра и расширение диапазона измерени$1.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный рефрактометр введены Источник постоянного напряжения смешения, дифференцирующий трансформатор, генератор пилообразного напряжения опроса сканистора, схема выделения видеосигнала со сканистора, измеритель временных интервалов, а фотоприемник вьшо№нен в виде полупроводникового линейного сканистора, на передний фоточувствитель- ный слой которого раздельно спроектированы световые потоки, прошедшие через эталонную и исследуемую среды, и noitкшочен источник постоянного напряжения смещения: а к заднему слою - через первичную обмотку дифференцирующего трааоформатора подключен генератор пилообразного напряжения опроса сканистора, а ко вторичной обмотке трансформатора подсоедввбва схема выделения видеосигнала со сканистора, к выходу которой подсоединен измеритель временных интервалов, На фи. i показана блок-схема пред nafaeMoro рефрактометра; на фиг. 2 ocuHflnOT-paMMbi напряжений; на фиг. 3 экса@р1ШЕевтальные кривые. Согласно изобретению рв4рактометр состшт ИЗ источника 1 света, создающего два световых потока регулируемой интенсивности} из двух идентичных треугояь ныл npH3Mai«4ecKHX кювет 2 {проточных или непроточных), в одну из которых помещается эталонная среда, а в другую исследуемая из линейного попупроводш кового скааистора 3, на передний, фоточувствитеяькый слой которого проектируются прошедшие сквозь кюветы 2 световые потоки и, кроме того, к его концам с помощью металлических контактов подведено постоянное напряжение смещения от источника 4, а на весь задний слой с помощью металлической подложки подается пилообразное напряжение от генераTOjpa 5 через первичную обмотку дифферен аирующего трансформатора 6; из схемы выдеяеваа видеосигнала со сканистора 7} из иам ителя 8 временных интервалов. Оредпагаемый дифференциальный рефрактометр работает следующим образом, Сканастор опрашивается пилообразным напряжением и, если на сканистор будут спроектированы два световых потока, то в соответствующих местах будут наблюдаться скачки пилообразного напряжения G (фиг. 2) и к;ледствве этого после вь4деления видеосигнала со сканистора будут наблюдаться импульсы, фиксирующие начало и конец пилообразного напряжения опросе, и два рабочих кмпульса «Г между ними {фиу. 2). Местоположение рабочих импульсов определяется коэффициентами преломления эталонной и исследуемой сре соответственно. На измеритель 8 време ных интервалов со схемы 7 подаются тол ко оба рабочих импульса и измеряется временное расстояние между ними В (фиг. 2) Если в обе кюветы залит эталонный раствор, временное расстояние . между рабочими импульсами равно {фиг, 2,Ь), а когда в одну из кювет вместо эталонного раствора запивается исслеуемый раствор,, показатель преломления оторого отличается на величину д П от оказателя преломления эталонного раствоа, то в результате этого временное растояние между рабочими импульсами изменяется пропорционально Д П -на величину Af (фиг. 2, г), т.е. &n-kAt, где конкретное значение коэффициента К определяется конкретными параметрами кювет и сканистора. На фиг. 3 для примера приведены экспериментальные кривые для водного растрвора , снятые с помощью предлагаемого рефрактометра, использующего кремниевый сканистор. В качестве измерителя 8 временных интервалов использовался цифровой измеритель временных интервалов И2-8. Погрешность измерений экспериментального макета рефрактометра не превышала i 2,5 10 ед. И, так как расстояние 1 между кюветами и сканиотором равно Ь 2О см, а разрещающая способность использованнсг о сканистора и перемещения луча по немуЛХ. ±10сек. ПрнДХ -jjti мк и I, 100 см соот ветственно погрешность не будет превь шать ± О,510 ед. Ц, а интервал измеряемых коэффвдиентов преломления при длине сканистора SO мм составит ЛП ,05. Поскодьку А п определяется по изменецйю только времецного положения рабочих импульсов, то вследствие этого изменеаив их амплитуд (и( изменения оптической ПЛОТНОСТИ растворов разной концентрш ии или параметров окружающей среды н т.д.) Влияния ва точность измерений практически окааьгвать не будет. Таким образом, применение в предлагаемом рефрактометре в качестве фотоприемника полупроводникового сканистора вместо фотоэлемента с продольным фотоэффектом позволяет устранить все выщеперечисленные недостатки и в результате этого повысить точность, стабильность, надежность и чувствительность рефрактометра и обеспечить ему достаточно широкую линейную рабочую характеристику. Формула изобретения Дифференциальный рефрактометр, содержащий оптическую часть с двумя треугольными призматическими кюветами, полупроводниковый координатно-чувствательаый фотоприемник и электронную схему, от