Проточный рефрактометр Советский патент 1982 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технической физике, а именно к области исследования веществ и материалов с помощью оптических приборов, и может быть использовано для анализа жидких и.газообразных веществ путем измерения их козффициента преломления, причем вне зависимости от величины вибраций.

Известен рефрактометр гониометрического типа, предназначенный для исследования жидкостей и содержащий источник света, щель, автоколлимационный объектив, проточную кювету, плоское автоколлимационное зеркало, систему приема и обработки сигнала с делителем.

В известном рефрактометре в качестве полезногЬ сигнала фиксируется смещение изображения щеля в плоскости делителя 1.

К недостаткам известного рефрактометра относитсято, что вибрация отдельных частей оптической схеи«, например щели, автоколлимационного объектива, проточной кюветы и автоколлимационного зеркала, друг относительно друга вызывает смещение изображения диафрагг при отсутствии полезного сигнала, что приводит

к появлению шумового вибрационного фона, вызывающего повышение величины порога чувствительности прибора.

Принцип действия система приема и обработки сигнала известного рефрактометра основан на компенсации отклонения светового пучка, прешедшего только через эталонную среду. Компенсация осуществляется при помоtoщи компенсационной пластины. Предварительно перед каждым измерением необходимо тщательно устанавливать нулевое, показание прибора при помощи пластины для установки нуля. Это

15 приводит К усложнению процесса измерения. Кроме того, смещение нулег вого положения под действием вибраций вызывает дополнительную ошибку иэмереняя,;

20

Наиболее близким к изобретению техническим решением является автоматический: проточный рефрактометр, включающий; последовательно расположенные источник света, автоколлиматор, включ;ающий щель и оптическую систему (объектив), дифференциальную кювету с д;вумя полостями для контро.дируемой и эталонной жидкостей,

30 зеркало, расщепляющую пластину. устройство для мультии.пик.чиии угла преломления и светоприомиик. В этом приборе используется г1втоколлимациоЕ ная призматическая дифференциальная кювета, одна из полостей которой заполнена эталонно жидкостью, а вторая полость является открытой и через нее проходит поток исследуемой жидкости. Кроме того, рефрактометр содержит теневой нож и систему обработки информации 21. Недостатки известного рефрактометра - вибрация отдельных частей оптической схемы относительно друг лруга (и в особенности автоколлимационного зеркала) вызывает смещение изображения входной щели при отсутствии полезного сигнала, что приводит к появлению шумового вибрационного фона, вызывающего ухудшение порога чувствительности прибора. Та же может иметь место постепенный сдвиг (наклон) элементов, приводящий к систематической погрешности измерения, переменной во времени. Кроме того, применение жидкости в известных проточных рефрактометра приводит к появлению температурной погрешности измерения в связи с тем что в ряде случаев, например, при гидрологических исследованиях, характеризуемых быстрым изменением температуры, температура эталонной жидкости не успевает уравниваться с температурой исследуемой жидкости Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения вибрационной и температу ной погрешностей измерения. Поставленная цель достигается тем, что в проточном рефрактометре, содержащем последовательно установленные источник света, автоколлиматор, включающий щель, объектив и зеркало, расположенное в исследуемо среде, а также теневой нож и систем обработки информации, зеркало выпол нено двугранным, каждая кромка ножа размещена между линиями, сопряженны ми объективом и одной из граней зер кала с краями щели, при этом величи на двугранного угла выбрана из усло вия О : i i arc sin- , где di величина двугранного угла; N - пока затель преломления исследуемой сред На фиг. 1 представлен проточный рефрактометр, общий вид; на Фиг. 2 вид А на фиг. 1 , Рефрактометр соде1ржит осветитель ную систему, состоящую из источника 1 света и конденсора 2. Осветительн система вынесена с оптической оси. Лвтоколлиматор включает щель 3 в виде полосы с краями 4, расположенную в фокс1льной плоскости объектива 5 с апертурой D, а также зеркало, выпапяенное в виде двугранного угла с грлнями f) и 7. И фжапы1)й плоскости ХУ1,ектива помг-щон тепи;вой нож 8. Каждая кромка ножа размещена между линиями 9 и 10, сопряженными объективом 5 и одной гранью зеркстла с краями щели 3 автоколдиматора. Между автоколлимационным зеркалом и коллиматором 11 наход,;тся объем 12, через который проходит поток исследуемого вещества. Иллюг-шнатор защищает объектив от действия на него анализируемого потока. Кроме того, рефрактометр содержит систему 13 обработки информации. Рефрактометр работает следующим образом. В плоскости теневого ножа образуются два изображения щели. Одно изображение фОрмируется гранью зеркала, расположенной перпендикулярно оптической оси системы на расстоянии I, от иллюминатора. Второе изображение щели формируется наклонной гранью зеркала. Расстояние В между двумя изображениями щели в плоскости ножа определяется по формуле е 2N(ir -d)f, где N - показатель преломления среды, находящейся внутри анализируемого объема; d - угол двугранного угла; f - фокусное расстояние объектива. Расстояние в зависит от величины двугранного угла и от абсолютного значения показателя преломления вещества, проходящего через анализируемый объем. В зависимости от величины N часть изображения диафрагмы от наклонной грани зеркала выходит из-за ножа, при неизменном положении изображения от нормальной грани зеркала. Изменение светового потока, выходящего из-за ножа, пропорциональное показателю преломления N и фиксируется системой 13 приема и отработки сигнала. Величина двугранного угла выбирается из условия отсутствия полного внутреннего отражения на входе светового пучка в воздушный промежуток между иллюминатором и объективом, т.е. из условия arc sin Данная схема (по сравнению с известной) обладает свойством повышенной виброустОйчивости по отно111ению к поперечным вибрациям элементов схемы (продольные смещения элемент ов Не существенны). Вибрационные смещения любых элементов схемы приводят к одинаковому смещению обоих изображений щели в одну и ту же сторону на одинаковую - пичину. Если по причине вибрации гфажение щели, сфор