Рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения Советский патент 1982 года по МПК G01N21/43 

1

Изобрегение относится к технической физике, а именно к рефрактометрам для измере1шя показателей преломления nt глощающих сред, и может быть использовано прежде всего в нефтехимии, а также фармацевтичес-кой, пищевой и других областях промышленности.

Известен рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), предназначенный для измерения псжазателей преломления поглощающих сред, содержащий осветитель, входную щель, измерительный элемент НПВО с кговегой для исслецуемой среды и элемент НПВО с кюветой ОЛЯ сравнительной среды, модуля- ,5 тор, приемную оптическую систему и фотоэлектрическое регистрирующее устройство

Наиболее близким к изобретению является рефрактометр НЛВО, предназна- 2о ченный для измерения показатеоей прелом ления поглощающих сред, содержащий последовательно установленные в корпусе осветитель, коллиматор с двухшелевой

диафрагмой, измерительный элемент НПВО с кюветой, имеющей рабочую и эталонную зсны, пгжемную оптическую систему, щелевой модулятор и фотоэлектрическое регистрирующее устройство, а также механизм перемещения коллиматора и части приемной оптической системы, расположенной вблизи элемента НПВО 2.

Недостатком известного рефрактометра 5Шляется трудаость его выполнения в прс мьдиленном варианте ввиду сложности обеспечения взрывозащшценности рефрактометра, необходимой для приборов общепромышленного применения, предназначенных для взрывобезопасных помещений и наружных установок.

Источник света, а также модулятор и фотоэлекгряческое регистрирующее устройство связаны соответственно с коллиматором и приемной оптической системой, пе ремещвкхцимися в пространстве для уста новл щя необходимого угла падения света на элемент НПВО. Все это нарушает стабильность Н воспроизводимость показаний рефрактометра, а также усложняет конструкцию. Источник света, электродвигатель модулятора и фотоприемники фртоэлектри ческого регистрнрутсяцего устройства явля ются элементами повышенной взрывоопаоности вследствие наличия искрящих час тей, возможности образования электрических цуг и нагрева, бзрывоопасность перечисленных элементов можно обеспечить применением взрывонепрсиицаемой оболочки, предотвращающей передачу взрыва при воспламенении внутри оболочки во внешню среду (поэлементная взрывозащита). Одна ко такое конструктивное выполнение этих элементов приводит к резкому увеличению их габаритов и веса, что делает невозмож ным их расположение на врещающихся коллиматоре и част приемной оптической системы ввиду конструктивных усложнений. Кроме того, в этом случае труднее обеспечить стабильность и воспроизводимость показаний ре4 актометра. Цель изобретения - повышение стабиль ности и воспроизводимости показаний и упрощение конструкции рефрактометра, а также обеспечение взрывозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в рефрактометре нарушенного полного внутрешюго отражения, содержащем последовательно установленные в корпусе осветитель, коллиматор с двузацеле1&ой диафрагмой, измерительный элемент нарушенного полного внутреннего отражения с кюветой, имеющей рабочую и 9тaлaнIiyю зоны, приемную оптическую систему, щелевой модулятор и фотоэлектрическое регистрирующее устройство, а также механизм перемещения коллиматора и части приемной оптической системы, расположенной вблизи элементанарушенного полного внутрение го отражения, между осветителем и двухщелевой диафрагмой коллиматора введен ттервый волоконный световод, а между обьективом приемной оптической системы и модулятором введены второй и третий волокнистые световоды, оптически сопряга ющие изображения рабочей и эталонной зон кюветы с соответству ющей системой щелей модулятора. При этом, источник света, моду лятор и фотоприемшки фотоэлектрического регистрирующего устройства заключены в общий взрывозащщценный Корпус. На фяг. 1 представлена схема рефрактометрп НПВО;на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - ограничительная диаграмма, Рефр(1кто.гетр МПВО содержит осветитель, вклк.Ч.чкмпий источник света 1 и конденсатор 2, первый волоконный световод 3, двухщелевую диафрагму 4, установленную в коллиматоре 5, объектив 6, измерительный элемент НПВО 7 с.кюветой с рабочей поверхностью 8, имеющей эталонную зону 1ОО% отражения 9 ирабочую зону 10 для исследуемой , приемную оптическую систему 11, включакацую объектив 12, светоделитель 13, второй и третий волоконные светодиоды 14 и 15, ограничительную диа4рагму 16 в плоскости выходного зрачка прибора, щелевой мор улятор с двигателэм 17, имеющий две системы щелей, объектив 18, призму 19, светоделитель 20, фотоприемники 21 та 22 фотоэлектрического регмстрирующего устройства (не показано), параллелограммный механизм 23 перемещения коллиматора и части приемной оптической системы, расположенной вбли®1 элемента НПВО, взрывозащищенный корпус 24. Все элементы рефрактометра заключены в светозащищенный кожух (корпус) 25. Рефрактометр работает следующим образом. Источник света 1 с помощью конденсатора 2 через световод 3, вькодной торец которого связан с коллиматором 5, освещает двухщелевую диафрагму 4, находящуюся в фокальной плоскости объектива 6. После объектива выходят два коллимированных пучка света, которые направляются на полусф ерический элемент НПВО 7 и падают на рабочую поверхноси, 8 элемента НПВО, освещая эталсяшую 9 и рабочую 10 зоны под двумя углами падения Ч- и 1 . Особенности дальнейшего хода лучей объясняются тем, что не- . обходимое для измерения двух оптичесгах констант разделение пучков по углам падения производится с помощью разделения изображений двух щелей диафрагмы 4, а модуляция света производится путем его прерывания в плоскости рабочей и эталонной зон (плоскость зрачка). Поскольку эти плоскости не совпадают, то для осуществления обеих операций (разделение световых пучков по углам падения и мо пяакя света) необходим последовательный перенос изображений щелей и зрачка вдоль оптической оси. Такой перенос в известном осуществлен с помощью линзовых систем. Однако в данном рефрактометре его невозможно осуществлять, в связи с чем используются два световода 14 и 15, а не один вместо линзовых систем, поскольку в случае одного световода осуществляется только перенос изображения, сформированного на одном гориё световода, на другой горец, а изображений щелей в этом сдучае не образуется. Такнм образом, необходимо использсвать два световода 14 и 15. Отраженные зонами 9 и 1О световые пучки направляются на объектив 12, который строит в своей фокальной плоскости изображение двузоцелевой диафрагмы. В плоскости изо бражения этой диафрагмы расположен све тоделитель 13, ребро которого располагается между изображениями щелей диафрагмы. Отражающие грани светоделителя на каждую, из которых проектируется соот ветствующее изображение , разделяют световые потоки на два канала, соответствующих определенному .углу падения света на элемент НПВО. В каждом из каналов далее по ходу луча тем же обьективом 12 строится изображение рабочей и эталонной зон элемента НПВО. Таким образом, строятся две пары изображений зон, причем каждая пара соответствует определенному углу падения или f. Поскольку полученные изображения зон уже привязаны к соответствугацим уплам падения, то отпадает необхоримость в дальнейшем построении изображения щелей. Поэтому перенос изображений зон от подвижной части прв1емной оптической системы 11 к неподвижному узлу, заключенному во взрывозашищенный корпус, производится с помощью двух световодов 14 и 15, на входные торцы которых проектируются изображения соответствукхцей пары зш. Таким образом, последовательность светозых импульссв, снимаемых с каждог фотоприемника, дает коэффициент отражения света для данного угла падения Кл и Ru) , по значениям которых вычисляютс показатель преломления и показатель поп лсщения 96 исслепуемой среды. Коллиматор 5 и приемная система 11 выполнены подвижными для установления оптимального угла падения на элемент НПВО. Изменение угла падения производится с помощью параллелограммного механизма 23, обеспечивающего одновремен ный и одинаковый наклон коллиматора и части приемной оптической системы. Концы световодов, соединенные с ними, перемещаются вместе с коллиматором и частью приемной оптической системы. Источник света 1, морулятор с двигателем 17, фотоприемники 21 и 22 и вторые концы световодов, связанные с источником света и модулятором, вынесены на неподвижное основание, что позволяет все элементы повыщенной взрывоопасностн заключить в единый взрывозащищенный кр|г пус 24, а элементы конструвдии, перемещающиеся в пространстве, подвергающиеся перенастройке в процессе эксплуатации (параллелограммный механизм, элемент НГ1ВО), разместить вне взрывозащюценного корпуса в светозащитном корпусе 25. Таким образом, выполнение рефрактометра согласно изобретению позволяет осуществить более стабильные измерения, упростить кшструкщгю, обеспечите) взрывозащщценность пгжбора. Формула изобретения 1.Рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения, содержащий последовательно установленные в корпусе осветитель, коллиматор с даухщелевой дна(} агмой, измерительный элемент нару щенного полного внутреннего отражения с кюветой, имеющей рабочую и эталонную зоны, приемную оптическую систему, щелевой модулятор и фотоэлектрическое регистрирующее устройство, а также механизм перемещения коллиматора и частя приемной оптической системы, расположенной вблизи элемента на|:ушенного полного внутреннего отражения, отличающийся тем, что, с целью порышени.я стабильности и воспршзводимости показаний и упрощения конструкции рефрактометра, между осветителем и двухшелевой диафрагмой коллиматора введен волоконный световод, а мтакду объективом приемной оптической системы и морулятором - второй и третнй волоконные световоды, оптически сопрягающие изображения рабочей эталонной зон кюветы с соответствующей системой щелей модулятора.I 2.Рефрактометр по п. I, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения взрывозащищенности, источник света, модулятор и фотоприемники фотоэлектрического регистрирующего устройства заключены в о&1ий взрывозащищенный корпус. fci Источники информации, принятые во внимание . при экспертизе 1.Патент ФРГ N 1233618, кл. G 01 N , опублик. 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 623143, кл.б О1 W 21/43, 1978 (прототип).

Фиг. 2