Автоматический поляриметр

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОЛЯРИМЕТР, содержащий спектральный источник излучения и последовательно расположенные по ходу луча поляризатор, кювету для образца, анализатор, жестко соединенный с ротором датчика угловых перемещений, и фотоприемник, связанг ный через узкополосный усилитель с двигателем, соединенным с анализатором , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , в него дополнительно введены диафрагма с двумя отверстиями, две полуволновые пластинки, каждая из которых распсшожена за отверстием диафрагмы,и модулятор, расположе сные последовательно по ходу луча после -поляризатора генератор, подсоединен;ный к модулятору, синхронный детектор. вход которого соединен с выходом уз-, кополосного усилителя, .а опорный вход соединенс генератором, интег .ратор, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, блок управления двигателем, вход которого соединен с выходом интегратора, уси .литель мощности, вход которого соединен с выходом блока управления двигателем , а выход - с двигателем, индикатор нуля, вход которого соединен с выходом интегратора, дифференциальный усилитель постоянного тока, вход которого соединен с интегратором, первый аналого-цифровой преобразователь , вход которого.соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, сумматор, вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, предварительный усилитель, вход кото-§ рого соединен с выхрдом датчика угловых перемещений, второй аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом предвар тель05 ного усилителя, причем выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом суммато:о .ра, цифровое индикаторное устройство , вход которого соединен с выходом су№1атора.

09) 8 О!1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

3{50 С 0 4 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г

1(21) 3384492/18-25 (22) 22.01.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) В. В. Гусаров, Ю.Н.Шестопалов, il.В.Налбандов, Б.В.Васютин, Г.И.Сиркунен, A.Í.Ñìèðíîâи А.А.Уваров (71) Специальное. конструкторское бюро Ордена Ленина физико-технического института им.А.A.Èoôôå (53) 535.511(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 482660, кл. G 01 iV 21/40, 03.12.75.

2. Патент ГДР 9 67596 кл. 42 h, 17/02, 20.06.69. (54 ) (5 7 ) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОЛЯРИМЕТР содержащий спектральный источник излучения и последовательно расположен. ные по ходу луча поляризатор, кювету для образца, анализатор, жестко соединенный с ротором датчика угловых перемещений, и фотоприемник, связан-, ный через узкополосный усилйтель с двигателем, ссединенным с анализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены диафрагма с двумя отверстиями, две полуволновые пластинки, каждая из которых расположена за отверстием диафрагмы,и модулятор, расположенные последовательно по ходу луча после -поляризатора генератор, подсоединенный к модуяятору, синхронный детектор вход которого соединен с выходом узкополосного усилителя,:а опорный вход соединен с генератором, интегратор, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, блок управления двигателем, вход которого соединен с выходом интегратора, уси.литель мощности, вход которого соединен с выходом блока управления двигателем, а выход - с двигателем, индикатор нуля, вход которого соединен с выходом интегратора, дифференциальный усилитель постоянного тока, вход которого соединен с интегратором, первый аналого-цифровой преобразо- Щ ватель, вход которого .соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, сумматор, вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, предварительный усилитель, вход кото-Я рого соединен с выходом датчика угловых перемещений, второй аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, причем выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом суммато,ра, цифровое индикаторное устройство, вход которого соединен с выходом сумматора.

1060954

Изобретение относится к приборостроению, а именно к приборам для измерения угла вращения плоскости поляризации света, и может быть исольэозано при физико-химических ис едованиях или анализе материалов, обладающих оптической активностью.

Известен автоматический поляриметр, содержащий спектральныи источник излучения, поляризатор.-модулятор излучения по колебаниям его азимута поляризации, анализатор с рычажным механизмом поворота, фотоэлектронное отсчетное устройство с кодирующим диском, прецизионный винтовой редуктор с подвижной кареткой, 15 фотоприемник и двигатель (1j .

Недостатком данного автоматического поляриметра является невысокая точность измерений вследствие применения рычажно-кулачковой передачи 2О для преобразования угловых перемещений.

Наиболее близким к предлагаемому является автоматический поляриметр, содержащий спектральный источник излучения и последовательно расположенные по ходу луча поляризатор, кювету для образца, анализатор, жест. ко соединенный с ротором датчика угловых перемещений, и фотоприемник, связанный через узкополосный усилитель с двигателем, соединенным с анализатором (2) .

Недостаток известного поляриметра невысокая точность измерений.

Цель. изобретения — повышение точности измерения угла вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами. цель достигается тем, что в авто-. 4ф матический поляриметр, содержащий спектральный источник излучения и последовательно расположенные по ходу луча поляризатор, кювету для образца, анализатор, жестко соединенный с 4 ротором датчика угловых перемещений, и фотоприемник, связанный через узкополосный усилитель с двигателем, соединенным с анализатором, дополнительно введены диафрагма с двумя от- О верстиями, две полуволновые пластинки, каждая иэ которых расположена за отверстием диафрагмы, и модулятор, расположенные последовательно по ходу луча после поляризатора генератор, подсоединенный к модулятору, синхрон- ный детектор, вход которого соединен с выходом узкополосного усилителя, а опорный вход соединен с генератором, интегратор, вход которого соединен с выхбдом синхронного детектора, блок 66

:управленйй двигателем, вход которого соединен с выходом интегратора, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом блока управления двигателем, а выход я с двигателем, индикатор нуля, вход которого соединен с выходом йнтегратора, дифференциальный усили-. тель постоянного тока, вход которого соединен с интегратором, первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, сумматор, вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, предварительный усилитель, вход .которого соединен с выходом датчика угловых перемещений, второи аналого-цифровой преобразова- тель, вход которого соединен с выхоцом,предварительного усилителя, приаем, . выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом сумматора, цифровое индикатор-. ное устройство, вход которого соединен с выходом сумматора.

На чертеже изображена структурная схема поляриметра.

Поляриметр содержит источник излу. чения 1, монохроматор 2, оптическую систему 3, линейный поляризатор 4, диафрагму с двумя отверстиями 5, полуволновые анизотропные пластины б, модулятор 7„ генератор 8, кювету для образца 9,:анализатор 10, жестко соединенный с ротором 11 датчика угловых перемещений 12, фотоумножитель

13, уэкополосныи усилитель 14, синхронный детектор 15,,интегратор 16, индикатор нуля 17, блок управления двигателем 18,. усилитель мощности 19, электродвигатель с редуктором 20, предварительный усилитель 21, аналого-цифровой преобразователь 22, сумматор 23, дифференциальный усилитель постоянного тока 24, аналого-цифровой преобразователь 25 и цифровое индикаторное устроиство 2б.

Поляриметр работает следующим образом.

Световой поток от источника спектрального излучения 1 проходит через монохроматор 2 и оптической системой

3 формируется в параллельный поток.

Линейно поляризованный поляризатором

4 световои поток с азимутом главной плоскости поляризации, условно принятым за нулевой, разделяется диафрагмои 5 на два идентичных световых потока J» и 32, которые, проходя через полуволновые анизотропные пластины б, изменяют свои азимуты плоскости поляризации на равные и противоположно направленные углы » и соответственно относительно главной плоскости пропускания линейного поляризатора 4. Модулятор 7, управляе-.. мый генератором 8, осуществляет синусоидальную синхронную модуляцию азимутов плоскостей поляризации световых потоков J» и j< . Промодулированные световые потоки пропускают

1060954

3 через кювету для образца 9, анализатор 10 и подают на фотоумножитель 13„

При прохождении световых потоков и Э через анализатор 10 модуляция по азимуту плоскостей поляризации преобразуется в модуляцию по интенсивности.

Интенсивности каждого светового потока содержат постоянные составляющие и переменные, кратные частоте модуляции.

Составляющие первых гармоник ин тенсивностей световых потоков J» и

J на фотокатоде фотоумножителя 13 при скрещенном положении анализатора

10 и поляризатора 4 равны по величине и противоположны по фазе, à суммарный сигнал по первым гармоникам на выходе фотоумножителя равен нулю, Отклонение анализатора 10 от скрещенного положения вызывает одновременное и противоположное па направлению изменение амплитуд первых гармоник переменных составляющих световых потоков 3q и 3<

Выходной сигнал с фотоумножителя 13 поступает на узкополосный усилитель 14, который выделяет суммар- " ный сигнал первых гармоник.

Выделенный и усиленный сигнал подается на вход синхронного детектора 15, на второй вход которого поступает опорное напряжение с. генератора 8.

Выходной сигнал с синхродетектора 15, соответствующий величине и знаку отклонения анализатора 10 от скрещенного положения .с поляризатором 4, подается на интегратор 16.

Выход интегратора 16 соединен с индикатором нуля 17, который предназначен для -визуального контроля скрещенного положения анализатора 10 и поляризатора 4. Выход интегратора

16 соединен также с блоком управления 18 двигателем, которыи вырабаты вает электрические сигналы управления, пропорциональные сигналу рассог ласования.

Через усилитель мощности 19 сигна лы управления поступают на шаговый электродвигатель 20, который повора чивает анализатор 10 до появления нулевого сигнала рассогласования, т.е. до установки анализатора 10 в скрещенное положение по отношению к поляризатору 4.

Сигнал с обмоток датчика угловых перемещений 12, усиленный предварительным усилителем 21 и преобразован .ный аналого-цифровым преобразователем 22, подается на сумматор 23, иа другой вход которого поступает сигнал с выхода интегратора 16, усиленный дифференциальным усилителем постоянного тока 24 и преобразованный ана лого-цифровым преобр аэ ов ателем 2 5 .

С выхода сумматора 23 сигнал в цифровой форме, соответствующей алгебраической сумме показаний датчика угловых перемещений 12 и сигнала рассогласования анализатора 10 от скрещенного положения с поляризатором 4, индицируется цифровым индикаторным

10 устройством 26, а также передается на ЭВМ для последувщей обработки.

При введении в кювету 9 исследуемого оптически активного вещества нулевой сигнал рассогласования будет

35 не при скрещенном положении анализатора 10 и поляризатора 4, а при положении, отличном от него на угол, равный углу вращения плоскости поляризации света оптически активным веществом. Направление угла вращения анализатора 10 определяется фазои пе-. ременнои;составляющей первой гармоники светового потока, имеющего большую амплитуду.

Предлагаемое изобретение повышает точность измерения угла вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами и позволяет расширить динамический диапазон измеО. ряемых углов.

Разделение линейно поляризованного излучения на два идентичных потока, отклонение плоскости поляризации каждого потока на равные и противополож но направленные углы с последующей синхронно модуляцией азимутов плоскостеи поляризации каждого светового потока и пропускание через исследуе мый обЬекто двух световых потоков с последующим интегрированием обоих

40 световых потоков по интенсивности на фотокатоде фотоумножителя позволяют автоматически проводить измерение угла вращения плоскрсти поляризации света оптически активными веществами

45 по нулевому суммарному сигналу первых гармоник.

Введение в поляриметр датчика уг".. ловых перемещений, двух аналого-циф- . ровых преобразователей, сумматора, 50 дифференциального усилителя постоянного тока, синхронного детектора и интегратора- позволяет использовать угломерное отсчетное устройство в качестве,системы грубого отсчета, .а точный отсчет производить с помощью электронных средств с погрешностью не менее одной угловой секунды, расширить динамический диапазон измеряемых углов, уменьшить зависимость погрешности измерения от величины угла .

60 поворота анализатора и от ошибок двигателя с редуктором.

1060954

Составитель В. Котенев

Редантор В. Ковтун Техред A,Av

Корректор И. Муска

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 10027/42 Тираи 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5