Рефрактометр Советский патент 1982 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к рефрактометрии, а именно к дифференциальным рефрактометрам и может быть использовано для контроля технологических процессов в нефтеперерабатывающей, химической, пищзвой, биомедицинской и др. отраслях промышленности. Известен рефрактометр, содержащий источник излучения, оптическую систему, дифференциальную кювету и двух элементный фотоприемник П. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является рефрактометр, содержащий источник излучения, оптическую систему, дифференциальную кювету, двухэлементный фотоприемник, установленный на платформе, кинематически соединенной с реверсивным двигателем, который такж соединен с регистрирующим усилителем 2. Недостаток известного устройства - ограниченная точность, обусловленная зависимостью показаний от оптической плотности анализируемой жидкости . Цель изобретения - повышение точности., Указанная Цель достигается тем, что рефрактометр, содержащий источник излучения, оптическую систему, дифференциальную кювету, двухэлементный фотоприемник, установленный на платформе, кинематически соединенный, с реверсивным двигателем,который также соединен с регистрирующим устройством, и электрически соединенный с дифференциальным усилителем, введены сумматор,, устройство сравнения, источник эталонного напряжения и фотометр, фотоприемники которого установлены на платформе, а выход соединен с одним входом устройства, сравнения, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а его выход и выход дифференциального усилителя соединены со входами сумматора, выход которого соединен ,с реверсивным двигателем. На фиг.1 показано расположение фотоприемников рефрактометра и фото метра; на фиг. 2 - структурная схема устройства. Устройство содержит фоточувствительные ячейки 1 и 2 двухэлементного фотоприемника, фоточувствительные ячейки и k измерительного канала и фоточувствительную ячейку 5 опорно го канала фотометра. Все фоточувстви тельные ячейки 1-5 объединены в фотоприемном устройстве 6. Устройство также содержит источни излучения 7 оптическую систему 8, дифференциальную кювету 9 платформу 10, световод 11 опорного канала фотометра, дифференциальный усилитель 12, фотометр, состоящий из сумматора 13 и делительного устройства 1, выход которого соединен с одним входом устройства сравн ения 15, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения 16. Выходы.дифференциального усилителя 12 и устройства сравнения 15 соединены со входами сумматора 17 выход которого соединен .с реверсивным двигателем 18, который кинематически , соединен с регистрирующим устройством 19 и с платформой 10, на которой ,установлено фотоприемное устройство 6. Устройство работает следующим об разом. Световой поток от источникаизлу чения 7 оптическим устройством В .направляется на дифференциальную кю вету 9, полости которой заполнены сравнительной и-измеряемой жидкостя ми с показателями преломления п и Пу соответственно. Отклонение светового потока на выходе дифференциальной кюветы 9 пропорционально разности показателей преломления сравнительной и измеряемой жидкостей и приводит к его смещению на поверхности пятиэлементного фот.оприемного устройства 6. Фоточувствительные элементы 1 и 2 фотоприемного устройства 6 подключены к входу дифференциального усилите ля 12, на выходе которого формируется срЛнал, пропорциональный измеря емой разнице показателей преломления жидкостей. Этот сигнал поступает на сумматор 17. Если оптическая плот ность измеряемой жидкости не изменилась относительно своего начального значения, сигнал с дифференциального усилителя 12 проходит через сумматор 17 без изменения и поступает на реверсивный двига.тель 18, который, отрабатывая сигнал разности показателей преломления, смещает платформу 10, на которой закреплено фотоприемное устройство 6, на величину, равную смещению светового потока на поверхности фотоприемника 6. Таким образом сигналы с фоточувствительных элементов 1 и 2 выравниваются и на выходе дифференциального усилителя отсутствует электрический- сигнал и двигатель 16 прекращает работу. Регистрация измеряемого сигнала осуществляется устройством 19, связанным с вращением двигателя относительно нулевой точки. В начальных условиях при градуировке рефрактометра оптические плотности сравнительной и измеряемой жидкостей равны. В процессе работы может меняться как оптическая плотность измеряемой жидкости,Так и световой поток источника излучения 7 , что вызывает появление погрешности, значение которой определяется выражением д Hj K0ptgA , где к - коэффициент пропорциональности;d. - преломляющий угол кюветы; 0(5 - световой поток источника излучения; а - полуширина светового пучка; ДВ - измерение оптической плотности измеряемой жидкости Относительно сравнительной. Фоточувствительные элементы 3 и k фотоприемного устройства 6 подключены к входам сумматора 13, выходной сигнал с которого пропорционален световому потоку, падающему на фотоприемник 6, и не зависит от смещения светового пучка на поверхности фотоприемного устройства. Выходной сигнал с сумматора 13 поступает на делительное устройство Ц, где , делится на сигнал, пропорциональный световому потоку Фд, фиксируемый элементом 5 фотоприемного устройства 6. Таким образЬм выходной сигнал с делительного устройства (фотометpa) не зависит от изменения светового потока источника излучения 7.

Электрический сигнал, пропорциональный изменению оптической плотности измеряемой жидкости, уравновешиваётся сигналом E(f источника эталонного напряжения 16 в устройстве сравнения 15, Электрический cигнiaл Ед пропорционален начальной оптической плотности измеряемой жидкости. Корректирующий сигнал поступает на второй вход сумматора. 17, что позволяет на выходе сумматора получить сигнал, пропорциональный разнрсти коэффициента преломления измеряемой и сравнительной жидкости, и инвариантный к изменениям оптической плотности измеряемой жидкости и светового потока источника излучения.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность измерений, расширяет диапазон допустимь х колебаний оптической п оетности измеряемой жидкости и светового потока источника излучения, область применения промышленного рефрактометра непрерывного действия. Формула изобретения

Рефрактомет-р, содержащий источник излучения, оптическую систему,

дифференциальную кювету, двухэлементный фотрприемник, установленный на платформе, кинематически соединенной с реверсивным двигателем, который также соединен с регистрирующим устройством, и электрически соединенный с дифференциальным усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены сумматор, устройство сравнения, источник опорного напряжения и фотометр, фотоприемники которого установлены на платформе; а выход фотометра,соединен с одним входом устройства сравнения, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход устройства сравнения и дифференциального усилителя соединены со входами сумматора, выход которого соединен с реверсивным двигателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 12«1б7. кл. G 01 N 21А6. 1959.

2.Патент США ff 368t)963,

кл. G 01 N 21/t2, опублик. 1972 (прототип). .