Автоматический рефрактометр полного внутреннего отражения

 

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТО-: МЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ с устройством следящего уравновешивания , содержащий осветитель и установленные последовательно по ходу из.-г лучения конденсер,-измерительную призму , объектив и фотоприемники, разЯещеиные на подвижном рычаге, о тл и. ч а ю щ и и с я тем, что, с цельк ) повышения чувствительности и точности измерений, объектив установле.н на подвижном рычаге на минимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага. 2. Рефрактометр по п. 1, о т л ич а ю щ и и с я TeMj что, с целью упрощения его обслуживания и юстировки , подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания, расположеш с на поворотном рронштейне, (Л выполненном с возможностью перемещения вдольОСИ поворота.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОЕ <И>

3$9 G 01 N 21/43

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С8ИД .ТЕЛЬС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ (2 1 ) 2958307/18-25 (22),15. 07. 80 ° ь (46) 30.06.8а Б . N- 24 (72) Н.П. Байдаков (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности (53) 535.24(088.8) (56). 1. Дикий Б.Ф. Автоматический контроль состава и свойств пищевых продуктов . И., "Пищевая промышленность", 1968, с. 64; 2. Авторское свидетельство СССР .

В 137689, кл. G 01 N 21/43, 1961 ,(прототип). (54) (57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОИЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ с устройством следящего уравновешивания, содержащий осветитель и установленные последовательно по ходу из.-. лучения конденсвр>-измерительную призму, объектив и фотоприемники, размещенные на подвижном рычаге, о т" л и, ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, объектив установлен, на подвижном рычаге на йинимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвижного рычага.

2. Рефрактометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения его обслуживания и юстировки, подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания, Е расположены на поворотном кронштейне, выполненном с возможностью перемещения вдоль оси поворота.

1100542 1

Изобретение относится к автоматизации производства и может быть использовано для измерения показателя преломления жидкостей в пищевой, химической, медицинской и фармацевтической промышленности.

Известен автоматический рефрактометр с устройствами следящего уравновешивания, содержащий осветитель— лампу накаливания или ртутный освети- 10 тель, конденсор,, измерительную призму, и рычаг с установленными на нем одним или несколькими фотоприемниками. Нить накаливания осветителя расположена перпендикулярно плоскости 15 перемещения рычага и обеспечивает сравнительно резкое изображение границы светотени, проецируемой на фотоприемники (1) .

Однако в данном рефлектометре воз- 2п можно изменение положения нити нака-. ливания вследствие ее провисания в процессе работы или вследствие замены осветителя. Смещение нити накаливания в направлении, перпендикулярном к оси 2> конденсора; приводит к появлению аддитивной погрешности измерения, а смещение ее вдоль оси,конденсора— к появлению,мультипликативной погрешности измерения. Аналогичные погрешности возникают и при смещении конденсора относительно призмы, например, в случае профилактического ремонта.

Указанные погрешности могут возник нуть и в случае смещения относительно призмы механизма следящей системы вме-; З сте с осью рычага, на котором установлены фотоприемники.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности автоматичес40 кий рефрактометр полного внутреннего отражения с устройством следящего уравновешивания, содержащий освети" тель и установленные последовательно ..по ходу излучения конденсор, измери45 тельную призму, объектив и фотоприемники, размещенные на подвижном рычаге f2) .

В случае установки объектива на расстоянии от фотоприемников, равном о фокусному, возможно обеспечение устойчивости показаний при смещении осветителя или„ конденсора,, когда предельный луч на выходе из призмы расположен параллельно оси объектива. Для,55 предельного луча, расположенного под углом к оси объектива, смещение осветителя или конденсора:приводит к смещению границы светотени относительно фотоприемников и появлению погрешности измерения. Длина луча, соответствующего предельному, расположенного между объективом и фотопреобразовательным устройством и совпадающего с главной или побочной осью объектива, изменяется в процессе рефрактометра.

Поэтому для большей. части шкалы наблюдается несовпадение фокуса объектива со светочувствительной поверхностью фотоприемников. Вследствие этого смещение относительно призмы, осветителя,- конденсора или механизма следящей системы вместе с объективом приводит к снижению чувствительности и точности измерений. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений, а ,также упрощение обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в рефрактометре полного внутреннего отражения с устройством следящего уравновешивания, содержащем осветитель и установленные последовательно по ходу излучения конденсор,, измерительную призму, объектив и фотоприемники, размещенные на подвижном рычаге, объектив установлен на подвижном рычаге на минимальном расстоянии от выходной грани призмы, обеспечивающем рабочий ход подвикного рычага.

Кроме того, подвижный рычаг и механизм устройства следящего уравновешивания могут быть расположены на поворотном кронштейне, выполненном с возможностью перемещения вдоль оси поворота.

На фиг. 1 представлена схема. автоматического рефрактометра полного внутреннего отражения, на фиг. 2 и

3 — ход предельных лучей, направленных под углом к оси объектива, и влияние расположения объектива на величину отклонения границы светоте,ни от оси рычага.

Автоматический рефрактометр полноro внутреннего отражения (фиг. 1), содержит осветитель 1, конденсатор 2, измерительную призму 3, омываемую контролируемой жидкостью, полвижный рычаг 4 с объективом 5 и фотог приемниками,6, реверсивный электродвигатель 7, кулачок 8 и толкатель 9, тягу 10 и поворотный кронштейн 11, который может поворачиваться и смещаться в вертикальном направлении относительно направляющих, в которых он установлен.

42 4

3 !! 005

Устройство работает следующим образом.

В результате отражения от границы раздела стекло-жидкость конического пучка лучей, прошедших от осветителя 1 через . конденсорт 2, на выходе из измерительной призмы 3 образуется луч, соответствующий предельному, по сторонам от него расположены лучи, образующие световые по- 1О токи светлой и темной зон. Граница раздела между световыми потоками светлой и темной,зон при соответствующей настройке следящей системы рефрак-.,... тометра проецируется в момент измере. 15 ния в середину фотоприемников 6. Ес---.: ли объектив 5 установлен на расстоя-. .. нии от фотопреобразовательного устрой-. . ства, равном фокусному, то рычаг 5 в момент измерения расположен параллельно предельному лучу, расположен.- ному на выходе из призмы 3. Непараллельность между предельным лучом, расположенным на выходе из призмы, и осью рычага с объективом, возникшая

s результате изменения показателя преломления жидкости, приводит к смещению границы светотени относительно середины фотоприемников 6, на вы ходе которых появляется сигнал разбаланса. Этот сигнал после усиления поступает на реверсивный двигатель 7, который перемещает кулачок 8, толкатель 9, тягу 10 и рычаг 4 в на.правлении совмещения границы свето" тени с серединой фотоприемников 6

35 и уменьшения сигнала разбаланса. Показатель преломления жидкости определяется по положению указывающей стрелки, расположенной на одной оси с кулачком 8.

Смещение осветителя 1 приводит к смещению предельного луча на выходе из. призмы 3. Ход луча, соответствующего . предельному, от смещенного осветйтеля 45 через оптическую систему показан пунктиром на фиг. 1. Для одного и того же показателя преломления контролируемой жидкости лучи, соответствующие предельному и распространяющиеся 50 от смещенного и несмещенного осветителя, расположены на выходе из призмы под .одним и тем же углом к ее выходной грани, т.е. параллельно друг другу. Любой луч, соответствующий 55 предельнойу и расположенный параллель" но рычагу 4 и оптической оси объекти:ва 5, после прохождения через .объектив попадает в фокус, совпадающий с серединой фотоприемников. Таким образом, смещение нити накала осветителя 1 при правильной установке объектива не приводит к смещению границы светотени относительно фотапреобразовательного устройства и показания автоматического рефрактометра не изменяются. Если задняя фокальная плоскость объектива не совпадает с плоскостью светочувствительной поверхности фотоприемников 6, то при изменении положения осветителя происходит смещение границы светотени относительно фотоприемников, вследствие чего возникает погрешность измерения °

Следовательно, смещение или поворот конденсора.2, относительно перво» начального положения. при условии отсутствия виньетирования и правильной юстировке объектива не приводит к заметной погрешности измерения.

Перемещение кронштейна 11 в направлении, указанном стрелкой, когда следящая система находится в уравновешенном состоянии, не оказывает существенного влияния на результаты измерения, так как в случае вертикального смещения кронштейна предельный луч, расположенный на выходе из призмы, остается параллельным рычагу 4 и оптической оси объектива 5.

Для уменьшений погрешностей, связанных со смещением осветителя, кондея" сора. или механизма следящей системы, наряду с установкой объектива на рычаге требуется правильная юстировка объектива, заключающаяся в совмещении главной оптической оси :. объектива 5 с осью рычага 4 и задней главной фокальной плоскости объектива со светочувствительной поверхностью фотопреобразовательного устройства.

В результате того, что визуальная юстировка объектива затруднительна, в предлагаемом.рефрактометре используется перемещение кронштейна 11 .в вертикальном направлении вдоль нащавляющих, в которых он установлен.При правильной юстировке объектива перемещение кронштейна в момент измерения не приводит к изменению показаний. В то же время измерение показаний рефрактометра указывает на необходимость дополнительной юстировки объектива. Указанное устройство позволяет одновременно улучшить условия обслуживания. В случае необхо1100542 димости осмотра или ремонта кронштейн 11 можно повернуть относительно направляющих, в которых он установлен.

На работу автоматического рефрактометра влияет расположение объектива 5. на рычаге 4, которые являются элементами следящей системы .автоматического рефрактометра. В слу!

О чае наличия рассогласования (фиг. 2 и 3). между предельным лучом на выходе йз призмы и рычагом с установленным на -нем объективом величина h смещения границы светотени относительно фотоприемников зависит от места установки объектива, Из фиг. 2 и 3 видно, что вели. чина 1 тем больше; чем больше расстояние между объективом и фотопри- 2О емником.

Увеличению расстояния между фотопреобразовательным устройством и

1объективом препятствует выходная грань призмы.

При одной и той же величине рассогласования.Ьш увеличение смещения позволяет увеличить сигнал небаланса на выходе фотопреобраэовательного устройства и уменьшить порог чувствительности рефрактометра. Это способствует уменьшению рассогласования

Ь6 между предельным лучом на выходе иэ призмы и осью рычага и увеличению точности при измерении показателя преломления.

Использование предлагаемого автоматического рефрактометра позволяет уменьшить погрешности, возникающие вследствие смещения осветителя, конденсора или механизма следящей системы относительно призмы, обеспечивает правильную юстировку объектива и уменьшает связанные с юстировкой объектива погрешности измерения, а также практически исключает необходимость настройки рефрактометра в случае замены осветителя или конден- . сора и улучшает условия обслужива1100542

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 4573/34

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Бочинский

Редактор Л. Лчелинская Техред M. Гергель Корректор М, немчик