Устройство для измерения оптических коэффициентов преломления и плотности Советский патент 1979 года по МПК G01N21/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕЛО.МЛЕНИЯ И ПЛОТНОСТИ Су.щность изобретения поясняется чер тежом. Устройство состоит из источника мон хроматического .света 1, кюветы 2, пьез преобразователя 3, трехслойного линейно го сканистора 4, генератора высокой ча тоты (ГВЧ) 5, источника постоянного на пряжения смещения 6, генератора пилооб разного напряжения (ГПН) 7, дифференци рующего трасформатора (flT) 8, триггера 9, электронных ключей Ю, 11, накопитепя .12, компаратора 13, источника опорного напряжения (ИОН) 14, тактово го генератора (ТГ) 15, счетчиков импульсов 16, 17, мультивибратора 18 и арифметического устройства 19 (узел вы дачи данных)jл -выкоц схемы по измерению показателя преломления, D выход схемы по измерению оптической плотности. Устройство работает следующим образ ом, , . С помошью пеьзопреобразователя 3 в исследуемом велыестве, помещенном в кювету 2 создаются периодические сжатия и разрежения плотности вещества, которые для проходящего через ни.х светового потока представляют амплитуднофаз6вук ультразвуковую дифракционную решетку. Световой поток, прошедший кю вету, проектируется на передний фоточувств ительный слой Сканистора. При этомп ложение на сканисторе нулевого порядка дифракции неизменно, а положение первого порядка может изменяться, так как ойо определяется коэффициентом преломления вещества, заполняющего кювету. Высшие порядки дифракции отрекаются схемой .выделения видеосигнала. Временное положение (координата на сканисторе) первого импульса от нулевого порядка не зависит ни от параметров исследуемого вещества, ни от особенностей ультразвуковой дифракционной решетки, а его амплитуда U определяется как оптической плотностью исследуемого, вещества, так и влиянием ультразвуковой дифракционной решетки. Временное положение и амплитуда U второго импульса от первого порядка дифракции зависит от оптических свойств вещества и параметров ультразвуковой дифракционной решетки. Следовательно, на выходе устройства может быть зарегистрирована воличина показателя преломления , где jS -коэффициент, учитывающий час тоту ультразвуковых колебаний и параметры электронной схемы; t - временной интервал между положениями импульсов, соответствующих дифракционным пучкам нулевого и первого порядков;, и оптическая плотность где разность амплитуд иМпульсов, соответствующих пучкам нулевого порядка при отключенном ( и ) и включенном ( U. ) ГВЧ, Uj -амплитуда импульса, соответствующего дифракционному пучку первого порядка при включенном ГВЧ. При включении схемы ТГ 15 запускает ГПН 7, трехпозиционный электронный ключ 11 и открывает счетчик импуЛьсЬЕ 16,. Ключ 1О закрыт и снимает напряжение пита:ния с ГВЧ 5 и триггера 9. В этом Случае закрыт и счетчик импульсов 17. С ДТ 8 через ключ 11 на накопитель 12 поступают импульсы с амплитудой UQ . Напряжение накопителя 12 сравнивается В компараторе 13 с напряжением ИОН 14. Процесс длитСя до тех пор, пока на выхо.де компаратора. 13 не сформируется улевоё напряжение. В это время в счетчике импульсов 16 происходит счет импульсов, поступаюп1и.х от мультивибратора 18. При поступлении с компаратора 13 на ТГ 15 .нулевогопотенциала последний запирает ГПН 7 и разрешает запись код:а счетчика импульсов 16 в арифметическом устройстве 19. Затем ТГ 15 открывает ключ 10, с помошью которого включается ГВЧ 5 и триггер 9, переводит ключ 11 во второе положение и осуществляет новый цикл работы ГПН 7. Так как в этом случае на выходе сканистора 4 формируются два импульса ключ 11 за один ход пилы пропускает только один импульс: во второй позиции - первый,в третьей позиции - второй по следованию. Процесс счета и записи кодов, соответствующих амплитудам импульсов U° и Uj осуществляется также, как и в первом случае. Одновременно с этим триггер 9 формирует импульс, длительность которого пропорциональна коэффициенту преломления TJ. Передним фронтом импульса триггера 9 открывается счетчик импульсов 17, в котором происходит счет импульсов мультн569вибратора 18, за время длительности импульса триггера. Задним фронтом импуйьса триггера, 9 код счетчика импульсов 17 записывается в арифметическом уст- ройстве 19. В дальнейшем до завершения цикла измерений соответствующие ячейки памяти арифметического.устройства 19 остаются заполненными. После трехкратного срабатывани;я компаратора 13 ТГ 15 разрешает осуществление арифметических действий в устройстве 19, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий величине оптической плотности I), и переводит в исходное состояние. Процесс измерений будет повторяться сначала.

Фор м у л а и 3 о б р е т е н и я

Устройство для измерения оптических коэффициентов преломления и плотности, содержащее монохроматический источник света, кювету с исследуемым веществом, полупроводниковый сканистор с источниками опорного и пилообразного напряжений.

Источники информации, принятые во , ; внимание при экспертизе

1.Васильев Л. А. и др. Интерферометр с дифракционной решеткой, М., Машиностроение , 1976, с. 161-171.

2.Авторское : свидетельство СССР

№ 427273, кл. G 01 к: , 1972г. (прототип). 1 схему выделения видеосигнала и узлы выдачи данных, отличающеес я тем, что, с целью автоматизации , процесса измерений и возможности исследования оптических характеристик прозрачных веществ различного состава, на одной из граней кюветы, парагшепьной оптической оси, закреплен пьезоэлектрический преобразователь, электрически связанный с генератором вьюокой частоты, а в схему вьщеления видеосигнала введены тактовый генератор и компаратор с вспомогатёльньгм источником опорного напряжения, причем выход тактового генератора соединен с аходами генератора высокой частотьь пилообразного напр яжения и узлами вВДачи дйнных.

s

Р