Регистрирующее устройство для автоматических фотоэлектрических поляриметров Советский патент 1980 года по МПК G01N21/27 G01D13/08 

На фиг. 1 изображен кодовый диск; на фиг. 2 - развертка кодового диска; на фиг. 3 - эпюры электрических сигналов на выходе анализирующего устройства; на фиг. 4 - схема автоматического поляриметра, содержащего кодовый диск. Цилиндрическая поверхность кодового диска 1 (фиг. 1 и 2) образована набором световолокон, уложенных одними торцами в п концентрических рядов по высоте h цилиндрической поверхности диска, при этом п , где d - диаметр волокна, каждый ряд имеет смещение относительно предыдущего на величину d/n. Другие торцы волокбн подсоединены к матричному фотоприемнику 2. Световой поток, освещающий-цилиндрическую поверхность кодового диска, формируется в прямоугольный пучок света и1елевой диафрагмой 3 длиной, равной высбте h цилиндрической поверхности диска, и щириной, равной диаметру d волокна. Автоматический поляриметр (фиг.4),в котором установлен кодовый диск 1, внещНИМИ торцами световолокон подсоединенный К; матричному фотоприемнику 2 и освещаемый прямоугольным пучком света, сформированным щелевой диафрагмой 3, содержит источник 4 излучения, полупрозрачное зеркало 5, поляризатор 6, модулятор 7, кювету 8, анализатор 9, являющийся оптическим компенсатором и жестко укрепленный на кодовом диске, следящую систему 10, фотоприемник 11, цепь 12 обратной связи и подсоединенные к матричному фотоприемнику усилитель 13, анализирующее устройство 14, измерительно-преобразующий блок 15, генератор 16 стабильной частоты, блок 17 обработки информации. Кроме того, поляриметр содержит устройство формирования светового потока, направляемого на кодовый диск, состоящее из цилиндрической линзы 18 и зеркала 19. Отсчет по кодовому диску в автоматичес ком поляриметре осуществляется следую щим образом. Излучение от источника 4, прощедщее через полупрозрачное зеркало 5, поляризатор 6, модулятор 7, кювету 8 с исследуемым веществом и анализатор 9, попадает на фотоприемник И. Посредством следящей системы 10 электрическим сигналом по цепи 12 обратной связи осуществляется поворот анализатора 9 до положения скрещивания с поляризатором. При повороте оптического компенсатораанализатора происходит поворот жестко с ним скрепленного кодового диска. На выходе ячеек матричного фотоприемника 2, соответствующих засвечиваемым волокнам ко дового диска при его повороте, появляются электрические сигналы, которые через усилитель 13 поступают на анализирующее устройство 14. В результате,,анализа принятых сигналов анализирующее устройство выделяет сигналы, полученные со световолокон, полностью засвеченных по площади торца. и направляет их в измерительно-преобразую щий блок 15. В анализирующем блок исключаются из рассмотрения сигналы, вызванные засветкой к-ой части торца волокна (фиг. 2). Так, например, в случае, показанном на фиг. 2, Б анализирующее устройство .будут поступать сигналы со световолокон 5, 54, 55, 104, 105, а выделен бyдef сигнал только со световолокна 5. Таким образом, в измерительно-преобразующий блок 15 с анализирующего устройства 14 поступает последовательность импульсов, количество которых пропорционально углу поворота кодового диска. Для учета части периода Т-At (фиг. 3) в измерительно-преобразующий блок 15 подаются импульсы с генератора 16 стабильной частоты, заполняющие период Т между соседними импульсами со световолокон. Полученная последовательность импульсов со световолокон и число импульсов, заполнивЦ1их часть периода последовательности, поступают на блок 17 обработки информации, где поступивщая информация обрабатывается по заданному алгоритму и выдается измеряемая величина, например концентрация сахара, с высокой точностью. ГТри этом цена одного импульса m определяется выражением: . ккЯ гдеа -диаметр волокна;. К-количество импульсов, заполнивших -период; R -радиус кодового диска; ft-высота цилиндра кодового диска. Рассмотренное регистрирующее устройство отличается высокой точностьк) отсчета. При использовании кодового диска с параметрами h 10 мм, R 50 мм, k 10, d ШДм автоматическом поляриметре, указанном на фиТ. 4, может быть получена погрешность oTCMeTJa Г 210 S, что на два порядка выше, чем в известных аналогичных поляриметрах, при этом диаметр кодового диска уменьшен примерно в 2,5 раза. Указанное регистрирующее устройство имеет кроме того значительные резервы по точности отсчета путем изменения диаметра волокна, частоты импульсов генератора стабильной частоты, радиуса и ширины кодового диска, Формула изобретения Регистрирующее устройство для автоматических фотоэлектрических поляриметров. включающее кодовый диск, механически соединенный с поворотным оптическим компенсатором, блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отсчета, кодовый диск выполнен в виде набора световолокон, одни торцы которых уложены концентрическими рядами по цилиндрической поверхности диска, каждый ряд волокон смещен относительно прр

дыдущего на величину d/n, где d диаметр волокна, п - число концентрических рядов, а вторые торцы волокон соединены с фотоприемником, выполненным в виде матрицы, к которому последовательно подсоединены усилитель, анализирующее устройство, измерительно-преобразующий блок, к входу которого подключен генератор стабильной частоты, и блок обработки информации, при этом оптический компенсатор жестко укреплен на кодовом диске.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . Гринштейн М. М., Кучикян /1. М. Фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1966, с. 159-162.

2.Патент США № 3992104, кл. 356-117 опублик. 1976.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 608085, кл. G 01 N 21/40, 3.5.1976 (про тотип).

Фиг.1

dl /п