Способ измерения показателя преломления жидких сред

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации и показателя преломления веществ, растворенных в жидкостях. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения. Оптическое излучение с изменяющейся длиной волны пропускают через световод на подложке, погруженный в исследуемую среду, и измеряют интенсивность нулево моды выхлдного сигнала. В момент равенства величины этой интенсивности нулю фиксируют длину волны источника излучения, по которой судят о показателе преломления исследуемой среды. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 01 N 21/43

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1. (21) 4340540/31-25 (22) 25.09.87 (46) 23,09,89. Бюл. - 35 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Т. Маликов, Ю.А, Скидан, И,И. Билинский., В,У.- Строжук и В.П. Билинская (53) 535,024(088.8) (56) Бусурин В.И, и др. Оптоэлектронные преобразователи на основе управляемых световодных структур. М.: Радио и связь. Массовая библиотека инженера "Электроника", вып. 43, 1985, с. 68.

Патент СИА М 4399099, кл. G 01 N 21/43, 1983.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации, показателя преломления веществ, растворенных в жидкости.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности измерения.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ

Устройство содержит перестраиваемый лазер 1, оптически связанный посредством устройства 2 ввода с выходом световода 3 на подложке 4, контактирующего с контролируемой средой 5, выход которого посредством устройства 6 вывода связан с последовательно соединенным фотоприемником 7, „,SU„„1509685 А 1

2 . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации и показателя преломпения веществ, растворенных в жидкостях, Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности измерения ° Оптическое излучение с изменяющейся длиной волны пропускают через световод на подложке, погруженный в иссследуемую среду,и измеряют интенсивность нулевой моды выходного сигнала. В момент равенства величины этой интенсивности нулю фиксируют длину волны источника излучения, по которой судят о показателе преломления исследуемой среды. 1 ил. пороговым устройством 8, входами установки аналого-цифрового преобразователя 9 и схемой 10 выборки хранения, вход которой соединен с выходом генератора 11 пилообразного напряжения, выход — с последовательно соединенным аналого-цифровым преобразователем 9 и функциональным преобразователем !2 °

Способ осуществляется следующим образом.

Перестраиваемый лазер 1 вырабатыва- Ъ ет оптическое излучение с изменяющейся длиной волны, которое посредст вом устройства 2 ввода поступает на вход световода 3 на подложке 4, контактирующего с исследуемой средой 5.

5 4

Устройство работает следующим образом.

Световод 3 на подложке 4, контактирующий с исследуемой средой 5 посредством устройства 2 ввода, возбуждается перестраиваемым лазером 1, С выхода световода 3 посредством устройства 6 вывода оптическое излучение регистрируется фотоприемником 7. При этом на выходе порогового устройства 8 устанавливается аналого-цифровой преобразователь 9, а схема 10 выборки хранения находится в режиме выборки. Напряжение на выходе генератора 11 пилообразного напряжения понижается, что приводит к изменению длины волны оптического излучения, Прн достижении критической длины волны отсечки, которая определяется показателем преломления исследуемой среды 5, интенсивность выходного сигнала равна нулю, На выходе порогового устройства 8 устанавливается значение логического нуля, схема 10 выборки хранения переходит в режим хранения. На выходе аналого-цифрового преобразователя 9 выдается код, соответствующий выходному напряжению, т,е, напряжению подаваемого на вход перестраиваемого лазера 1, а следовательно, код, соответствующий критической длине волны отсечки нулевой моды. С выхода аналого-цифрового преобразователя 9 цифровой код поступает на вход функционального преобразователя 12,на выходе которого видается код, соответствующий показателю преломления исследуемой среды 5, ср

Р 1с„п при котором волноводная нулевая мода

55 превращается в излучательную, а длина волны оптического излучения становится критической длиной волны отсечки.

3 150968

Оптическое излучение, длина волны которого изменяется, поступает на устройство 6 вывода и детектируется фотоприемником 7 ° На выходе порогового устройства 8 устанавливается значение логической единицы. В результате увеличения длины волны при некотором ее значении, которое определяется как критическая длина волны отсеч- 10 ки нулевой моды, нулевая мода становится излучательной. Происходит резкое падение интенсивности выходного сигнала до нуля, На выходе порогового устройства 8 устанавливается значение15 логического нуля, По известному значению критической длины волны отсечки нулевой моды вычисляют показатель преломления исследуемой среды 5 20 где ф — критическая длина волны пере-25 страиваемого лазера;

n — показатель преломления световода;

n „ - показатель преломления подложки; 30

d — - толщина световодного слоя, В качестве первичного измерительного преобразователя используется плоский световод на подложке, контактирующий с исследуемой средой.

Такая конструкция представляет собой трехслойный асимметричный световод. Для него справедливо выражение

p+g

tg (dh) =

rye h=(nñâ "о И 1

1с 2н/ 1

45 — постоянная распространения световода.

Соотношенцр (l) для определения показателя преломления исследуемой среды выводится с учетом граничных условий

Предложенный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известным. повышена разрешающая способность и точность измерений, которая не снижается в условиях действия дестабилизирующих факторов, так как в качестве информативного параметра используется более помехозащищенный параметр — частота оптического излучения. Разрешающая способность способа составляет IO -10 ф

Устройство обладает более высокой точностью благодаря высокой разрешающей способности перестраиваемого лазера, при этом чувствительность не зависит от длины чувствительного участка световода, значительно уменьшен расход исследуемого вещества, так

Способ измерения показателя преломления жидких сред, включающий формирование оптического излучения, пропускание его через плоский световод 1д на подложке, погруженный в исследуемую среду, регистрацию параметров прошедшего через световод оптического излучения, по которым судят о показателе преломления исследуемой среды, 15 отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности измерения, формируют пcp = — показатель преломления световода; — показатель преломления подложки световода; — толщина световода. де пс св

n fl

Составитель С. Голубев

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор В. Кабаций

Заказ 5797/36 Тираж 789 Подписное

ВНИИ1Щ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1509685 6 как световод имеет миниатюрные раз- оптическое излучение с изменяющейся меры. длиной волны и -при регистрации параметров прошедшего через световод onФ о р м у л а и з о б р е т е н и stan тического излучения измеряют интен5 сивность нулевой моды прошедшего излучения, в момент равенства интенсивности нулевой моды нулю дополнительно фиксируют длину волны ф источника излучения, а показатель преломления среды и определяют по формуле