Рефрактометр

 

РЕФРАКТОМЕТР, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения све-. товод и фотоприемник, соединенный с регистратором, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности измерения, световод выполнен в виде прозрачной трубки, а источник излучения установлен под углом вц к ее оси, причем отношение толщины трубки 5 к ее внешнему диаметру I) удовлетворяет условию 91пбн .кc-co59 где Плщ,;с максимальный показатель преломления из диапазона с чувствительности рефрактс1метра , СП G П-рпоказатель преломления материала трубки. 0 00 00 ОС

союз сооетсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (!!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Sin 6ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3680332/24-25 (22) 30. 12. 83 (46) 23.07.85. Бюл. Р 27 (72) В.Н.Иванов, С.В.Иванов и В.В.Чер(7 t) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (53) 535.24(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 840711, кл. G 01 Б 21/43, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 518703, кл. G 01 И 21/43, 1974 (прототип). (54) (57) РЕФРАКТОМЕТР, содержащий источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения световод и фотоприемник, соединенный с регистратором, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения, световод выполнен в виде прозрачной трубки, а источник излучения установлен под углом 8Н к ее оси, причем отношение толщины трубки 5 к ее внешнему диаметру 3 удовлетворяет условию где ПА, „ — максимальный показатель преломления из диапазона чувствительности рефрактометра, ()7 показатель преломления материала трубки.

1168830

Изобретение относится к оптическому приборостроению (рефрактометрии) и может быть использовано для измерения показателей преломления жидких сред с высокой чувствительностью без 5 уменьшения локальности измерения °

Известен рефрактометр, содержащий источник излучения и последовательно располохсенные по ходу излучения плос- кий световод и фотоприемник, соеди- 10 ненный с электрической схемой. Излучение в плоском световоде распространяется благодаря полному внутреннему отражению (ПВО) излучения направляющими плоскостями световода.Требуемая точность измерения известным устройством достигается благодаря многократным отражениям света под углом

ПБО. Размеры чувствительного элемента возрастают с увеличением числа от-20 ражений излучения от границы с исследуемой средой $1j .

Основным недостатком устройства является низкая точность измерений при определенной локальности измере — 25 ний, так как повышение точности требует увеличения габаритов световода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является рефрактометр, содержащий источник излучения и последовательно расположен- ные по ходу излучения световод и фотоприемник, соединенный с регистратором. Световод выполнен в виде изогну35 того оптического волокна f2), Недостатком этого прибора являет ся низкая точность измерения показателя преломления, связанная со сложностью изгиба световода по заданному 4О радиусу.

Целью изобретения является повышение точности измерения показателя преломления.

Поставленная цель достигается тем, что в рефрактометре, содержащем источник излучения и последовательно расположенные по ходу излучения световод и фотоприемник, соединенный с ре истратором, световод выполнен в виде прозрачной трубки, а истрчник излучения .установлен под углом 9н к ее оси, причем отношение толщины трубки S к ее внешнему диаметру D удовлетворяет условию

Ь = 2 ((n .„,-co Е„ где n — максимальный показатель

Макс преломления из диапазона чувствительности рефрактометра, и 7 — по к аз ат ел ь пр еломл е ния материала трубки.

На фиг.1 представлена конструктивная схема рефрактометра; на фиг.2 ход луча в световоде.

Устройство состоит из источника 1 света, прозрачной трубки 2, фотоприемника 3 и электрической схемы 4.

Трубка 2 помещена в исследуемую жидкость.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника. 1 распространяется по траекториям в виде спиральных многоугольников внутри прозрачной трубки 2. Предельный угол полного внутреннего отражения света от поверхности трубки зависит от показателя преломления жидкости,. в которую погружена трубка. Поэтому интенсивность света, прошедшего через трубку зависит от коэффициента преломления жидкости, в которую погружена трубка.

Сигнал фотоприемника 3, пропорциональный интенсивности прошедшего света, обрабатывается электронной схемой 4.

Точность измерения показателя преломления повышается за счет многократного отражения света от стенок прозрачной трубки со строго определенным соотношением между ее толщиной

S Ä D и углом наклона оси излучателя к оси трубки.

Оптимальное соотношение диаметра трубки D и толщины ее стенки S тако— во, что при погружении в жидкость с максимальным измеряемым показателем преломления п„а ., лучи, скользящие макс по внутренней стенке трубки, приходят к внешней стенке под предельным углом полного внутреннего отражения кр

) г

Для определения соотношения диаметра трубки D и толщины ее стенки рассмотрим ход луча в световоде (фиг.2). Пусть луч КР касается внутренней стенки трубки в точке К. Такой луч испытывает отражение от внешней стенки трубки под углом 8 в точке

P. Этот угол максимальный для падения лучей на внешнюю стенку трубки

00 — ось тру@хи. 0 PN лежит в плоскости поперечного сечения трубки, а

68830 из ДАР 1 -NP2 =N Рг+Д 1г

1 из Д О PK -сов(РО К = —,— (4) (5) I РК из ЬKrPN -cos (KrPNr= ——

PN

При этом

О К = — — S

1 D

2 (6) (7) О P=D/2, а (K PN =(РОК (8) (9) Составитель С. Голубев

Редактор А.Шандор Техред Л.Микеш Корректор А.Обручар

Заказ 4608/37 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 11

ANPN лежит в плоскости, касающейся внешней стенки трубки в точке P. Угол

РКК соответствует углу 8 а угол

Ф

У К PN — угол падения луча KP на внешнюю границу прозрачной трубки.

Из Д К PN имеем cos 8 = †„- (2)

КК . РК из РКК -cos8 = --- з п 8 = --- (3)

PK PК (как угцы с взаимно перпендикулярными сторонами) . Полагая 6 дополнительным к углу полного внутреннего отражения, имеем cos 6 = — —— п макс (10) пт

Исключая из (1)-(10) К Р,PN, К К, РК, РК, N Р, N N, О К, О P и

10 ослабление светового потока на 17 при изменении показателя преломления жидкости на 0,0005 в диапазоне 1,381,42. В качестве источника излучения использовался одномодовый гелий †не15 оновый лазер.

Ввод и вывод излучения в рефрактометрический элемент могут производиться любым способом, например, через иммерционную жидкость или через призмы.