Способ и устройство для измеренияпОКАзАТЕля пРЕлОМлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к способам и устрбйствам для измерения показателя преломления жидких проныилеьных сред, например, с целью опре деления содержания сухих aeatecTB. Известен способ измерения показате ля преломления по предель 1ОМу углу при полном внутренн отражении, когда одна из поверхностей из «ерительиой находится в контакте с исследуемой средой. Границу раздела освещают монохроматическим пучком лучей. После отражения при определенных условиях в нормальном сеченик пучка образуется световое поле, состоящее из светлой и темной зон. Граница между ними соответствует предельному лучу и называется границей светотени. При изменении показателя преломления исследуемой среды граница светотени перемещается. Для измерения по известному спосо бу используется рефрактометр, содерж (КИЙ источник излучения с линейчатш спектром, светофильтр, зталонную призму, контактирующую с исследуемой средой и атсчетное устройство, в оку ляр которого наблюдают перемещение границы свефотени по спе1и1альной шкале 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического измерения показателя преломления по предельному лучу при полном внутреннем отражении, при котором в пределах перемещения границы светотени устанавливают подвижный фотоп1 1емник, а в осве11|енной зоне - неподвижный, частично задщафрагмированный, для уравнивания сигналов с фотопсжемников. К црушениое при изменении показателя преломления сме14ением граиицы светотени равенство сигналов восстанавливают перемвв|еиием подвижного фотоприемника. Величина перемещения характеризует изменение показателя преломления 12. Устройство для осуществления известного способа содержит лампу накаливания, интерференционный светофильтр, объектив, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотоприемники (подвижный и неподвижный), электронно-уси.т1тельную часть, реверсивный двигатель, соединенный с ры чаикно-кулачковым механизмом и ипсалой. Недостаток устройства - сравнительно небольшая регшизуемая чувствительность и точность при автоматизации процесса измерения. Погрешность соста ляет 2 «Ю едини хы показателя преломления. Кроме того, использование двух фотоприемников требует их предварительного подбора и проверки стабильности параметров во времени. Нестабильность фотоприемников приводат к искажению результатов измерений. Цель изобретения - повьй1ение чувствительности и точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в способе измерения показателя преломления, включающем регистрацию положения границы светотени, образукадейся при полном внутреннем отражении на освещаемой монохроматическим пучком лучей границе раздела эталонной и исследуемой сред, отраженный от границы раздала пучок лучей поляризуют, модулируют, изменяют азимут линейно поляризованного излучения части пучка отраженны с лучай, а изме нение показателя преломления определяют по изменению азимута плоскости поляризации. j Кроме того, в устройстве, сЪдержав м последовательно установленные по ходу светового луча источник излучения, объектив, интерференционный светофильтр, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотоприемник, электрически связанный с усилителем, выход которого подключен к управляняцей обмотке реверсивного двигателя, после призмы по ходу светового луча установлены поляриза.тор-модулятор, даафрагма.прямоугольного сечения, с одной стороны снаб.женная пластинкой-из оптически актив ного материала, и анализатор, кинема тически связанный с реверсивнЕФ двиг телем. На фиг. 1 изображена принципиаль.ная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - векторная диаграмма, объясняющая принцип измерения по пре лагаемому способу, где г - вектор пе воначального азимута поляризованного излучения J - вектор измененного азимута поляризованного излучения; 82- вектор первоначального азимута . поляризованного излучения, появляюс гося при смещении границы светотени; vf - изменение среднего - положения азимута плоскости поляризации; Ы изменение азимута плоскости поляр 1зации, пропорциональное изменению показателя преломления. Устройство для осуществления пред лагаемого способа содержит источник излучения, объектив 2, интерференционный светофильтр 3, измерительную призму 4, проточнуюкювету 5, поляри затор-модулятор 6, прямоугольную диа фрагму 7 ,, .снабженную пластинкой из оптически активного материала в ОднО ее части , анализатор 8, фотоприемник 9, усилитель 10, реверсивный двигааль 11, блок 12 питания, отсчетное стройство 13. Предлагаекялй способ осуществляется ледуюцдам образом. Излучение, отраже.нное от границы аздела, превра& ают в линейно поляриованное и одновременно кюдулируют, зменяя азимут относительно среднего оложения г на небольшую величину. атем среднее положение меняют на гол Ч Новое положение азимута поляизованного излучения s . Изменение зимута осуществляют пластинкой из птически активного материала, через рай которой проходит граница светоени и которая изменяет среднее полоение азимута линейно поляризованного излучения на угол Ц. При изменении оказателя преломления граница светотени перемещается в область темной ОНЫ и за диафрагмой появляется дополнительное линейно поляризованное излучение с первоначальным средним положением азимута S, но имеющее интенсивность, зависящую от положения границы светотени. При использований для анализа состояния поляризации экстремального мютода .минимума, т.е. установки линейного анализатора на минимум пропускания приходящего излучения, он занимает разные положения для этих двух случаев. Эти положения отличаются на угол « , пропорциональный смещению границы светотени, а следовательно, изменению показателя преломления исследуемой среды. Если в среде не происходит изменеиия показателя преломления, то устройство находится в положении баланса, когда излучение со средним по ложением азимута линейно поляризованного излучения ч имеет после анализатора 8 амплитудную модуляцию частоты 2f (f - ча1стота изменений азимута относительно среднего положения). При изменении показателя преломления граница светотени смещается в пусту часть диафрагмы 7, и на анализатор 8 дополнительно поступает излучение с первоначгшьным средним положением азимута. Таким образом, на анализатор приходят два компонента излучения, причем один из них постоянный, а второй - переменный, в зависимости от попожения границы светотени, интенсивности. За анализатором 8 второй компонент имеет амплитудную модуляцию частоты . Следящая система в составе фотоприемника 9, усилителя 10, реверсивного двигателя 11, и кинематически связанного с ним анализатора 8 выполняет функцию отрицательной обратной связи и стремится не допустить появления электрического сигнала на входе усилителя 10. Как только происходит изменение показателя преломления и появляе тся сигнал час