Импульсный рефрактометр Советский патент 1979 года по МПК G01N21/46 

.Изобретение относится к аналитической аппаратуре для исследования показателя преломления жидких сред, и может быть использовано в гидрогеологии, в системе защиты окружающей среды, в химической, фармацевти ческой и других отраслях промышленности и т.д. Известны различные химические, электрохимические и оптические устройства для анализа жидкостей. Наивысшей точностью обладают оптические и, в частности, рефрактоме рические приборы. При помощи этих устройств определяют разность показателей преломления образцовой сред и исследуемой среды. Известны рефрактометры, содержащие коллиматор, призматическую кюве регистрирующее устройство 1,2Ь Наиболее близким к изобретению является импульсный рефрактометр, содержащий коллиматор, пpизмaтиJчecкую кювету, устройство для углового колебания светового пучка в плоскос ти главного сечения кюветы, оптичес кую приемную систему с анализаторов поля зрения ифотоэлектрическое регистрирующее устройство, а также. измерительную систему с потенциомЪтром (3. Недостаточная; точность и помехозащищенность это,го устройства заключается в погрешности потенциометра за счет неравномерной намотки, в невозможности точной стабилизации напряжения потенциометра, которое зависит от стабильности источника питания, в наличии злектрических наводок и т.д. Кроме того этому устройству свойственна низкая чувствительность и невозможность выдачи результатов в цифровой форме (требуется дополнительный блок преобразования аналогового напряжения с потенциометра в дискретную цифровую форму). Целью изобретения является повышение точнос ти и помехозащищенности рефрактометра. Достигается это тем, что в рефрактометре анализатор поля зрения выполнен в виде растра, составленного из двух и ieнтичныx частей, симметрично смещенных в разные стороны относительнд оптической оси приемной системы, -Между ними установлен непрозрачный экран Со ще.лью в центре, а фотоэлектрическое регистрирующее

устройство включает Б себя два фотоприемника, первый из которых воспринимает светов.ой поток от обеих частей растра и соединен со счетчиком импульсов, а второй воспринимает световой поток от щели в экране, и блок коммутации, включенный между первдол фотоприемником и счетчикомимпульсов,

На фиг.1 показана принципиальная схема рефрактометра,-на фиг.2,3 и 4 виды А, В, С соответственно.

Рефрактометр содержит источник .света 1, конденсор 2, щель 3, объектив 4, рефрактометрическую кювету 5, устройство для углового колебания светового пучка в виде клиновогО сканера 6 и диска 7, объектив 8, растры 9 и 10, коллектив 1-1 с отверстием в центре, фотоприемники 12 и 13, блок коммутации 14, счетчик импульсов 15, микролампу 16, фотодиод 17.

Диск 7 имеет прорезь 18, между растрами 9 и 10 расположен непрозрачный экран 19 с щелью 20.

Счетчик импульсов 15 имеет входы , 22, 23 и выход 24.

Источник света 1 с помощью кондесора 2 освещает щель 3, находящуюся в фокальной плоскости объектива 41 Коллимированный пучок света после объектива 4 направляется на рефрактометрическую кювету 5, призматические полости которой заполнены сравниваемыми жидкостями. Преломленный кюветой пучок света проходит через сканер 6, образованный двумя оптическими клиньями, вращающимися .с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, и далее объективом 8 изображение щели 3 фокусируется в фокальную плоскость, .в которой расположен анализатор пол зрения в виде растра, составленного

из идентичных частей 9 и 10 и непрозрачного экрана 19 между ними со щелью 20 в центре. За двумя частями растра расположен коллектив 11, собирающий световые пучки с обеих частей растра на один фотоприемник 13. В отверстии коллектива расположен второй фотоприемник 12, воспринимающий световой поток, проходящий через щель 20 ;в экране 19. Сигналы фотоприемника 12 ynpajляют блоком коммутации 14, который направляет сигналы от фотоприемника 13 на два различных входа 21.и 22, счетчика импульсов 15, причём фотоэлектрические импульсы от каждо части S acTpa направлйются только на определенный вход счетчика импульсо

Рефрактомер работает следующим образе),

Коллимированный пучок света после прохождения клинового сканера 6

совершает угловые гармонические колебания в плоскости главного сечени кюветы. Соответственно изображение щели 3 в плоскости растра совершает линейные колебания. Ширина изображения щели 3 выбирается не превышающе ширину прозрачных зон растра, поэтому при перемещении изображения щели 3 по растру оно дважды за период колебания (при ходе туда и обратно) пересекает каждую из частей растра 9, 10 и навыходе последних образуюся две серии световых импульсов, число которых пропорционально длине перемещения изображения щели 3 по соответствующей части растра.

Серии световых импульсов от обеи частей растра регистрируются одним фотоприемником 13, причем эти серии сдвинуты во времени. Для разделения этих серий по двум канаЛЪм и направления их на входы 21 и 22 счетчика импульсов 15 служит блок коммутации 14 в виде электронного управляемого ключа. Этим ключом управляет фотоэлектрический импульс выдаваемый фотоприемником 12 при пересечении изображением щели 3 щели 20 в экране 19. Этот импульс коммутации выдается по время пере хода изображения щели 3 с одной ; части растра на другую, т.е. между сериями импульсов от,,частей растра.

Рефрактометр юстируется таким образом, чтобы в начальном положении {при равенстве показателей пре.ломления сравниваемых бред, т.е.;.-,., когда кювета не преломляет пучок света), центр колебания изображения щели 3 совпадал с центром непрозрачного экрана 19 между частями растра В этом случае при колебании изображения щели 3 она пересекает одинаковую длину на каждой из частей растр Соответственно на входы 21 и 22 счечика импульсов 15 поступает одинаковое количество фотоэлектрических импульсов. Счет импульсовосуществляется таким образом, что количество импульсов, поступивших на вход , 21, вычитается из количества импульсов, поступивших на вход 22 (реверсивный счетчик). Поэтому в начальном положении счетчик импульсов регистрирует цифру нуль.

При изменении показателя преломления одной-из сред рефрактометрическая кювета преломляет световые пучки на некоторый угол, при этом центр колебания изображения щели смещается с центра экрана.

Соответственно,на входы 21 и 22 счет Гйка15поступает различное количество фотоэлектрических импульсов. счетчик регистрирует цифру, характеризующую разность числа импульсов. Эта цифра в свою очереди характеризует величину угла отклонения света кюветой, а следовательно, и искомую разность показателей преломления. Счет импульсов необходимо производить один раз за период колебания, после чего следует сбросить показания. Для осуйествления этого сброса один из клиньев сканера 6жестко соединен с диском 7 с прорезью 18. Свет от микролампы 16 перекрывается диском 7 и один раз за период через прорезь 18 в диске 7поступает на фотодиод 17. Фотоэлектрический импульс с фотодиода 17 поступает на вход 23 .(сброса) счетчиков импульсов, сбрасывая показания счетчика на нуль. С выхода 24 счетчика сигналы пос тупают на ЭВМ (на чертеже не показано) . Таким.образом, применение предла гаемого импульсного рефрактометра позволяет повысить точность и поме хозащищенность измерений, а также дает возможность получить результаты измерения непосредственно в циф ровой форме без дополнительного пе образования, как это имеет место в прототипе. Формула изобретения Импульсный рефрактометр, содержащий коллиматор, призматическую кювету, устройство для углового колебания светового пучка в плоскости главного сечения кюветы, оптическую приемную систему с анализатором поля зрения и фотоэлектричес- кое регистрирующее устройство, о т личающийс я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности, анализатор поля зрелия выполнен в виде растра, составленного из двух идентичных частей, симметрично смещенных в разные стороны относительно оптической оси приемной системы, между ними установлен непрозрачный экран с щелью в центре, а фотоэлектрическое регистрирующее устройство включает в себя два фотоприемника, первый из которяах воспринимает световой поток от обеих частей растра и соединен с счетчиком импульсов,а второй световой поток от щели в экране, и блок коммутации, включенный между первым приемником и счетчиком импульсов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №166519, кл. G 01 N 21/46, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР №271833, кл. G 01 N 21/46, 1970. 3.Патент Японии № 50-17147, кл. 111 F 4, опублик. 1975 (прототип).

Фиг.5

Фиг Л