Способ и устройство для измеренияпоказателя преломления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саюэ Соеетскик

Ресаубющ

М 807163

К 4ЗТ© CICELY (й) Дополмителънее к авт. сеид-ву(22) Заявлено 090479 (21) 2774037/18-25 с щикФц нненнвм заявки й9 774 721-25

Р!) . KN.3

G 01 N 21/43

Гесуяаретвеяяый aewlteT

СССР яе яелак яэебуетвяяй я етяРктяй (23) Приоритет з) 535.322. . 4 (088.8) Опубликовано 23,02,81. Бюллетень ЙВ 7

Дата опубликования описания 230281 (723 AIтЧ>ы изобретения

В.И.Воронкин, Л.В.Горелов, Р.Я сеймах и И.В.Полегаев

, Р, ; " ур

Всесоюзный научно-исследовательский и эксперМм9нталъноконструкторский институт продовольственноио„.иушкностро и

: з. ., "J <" .(,, (73) Заявитель

-, р, еа

3 (54) СПОСОБ И УС 1РОЯСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЭА1ЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Изобретение относится к техйической физике, а более конкретно к способам и устройствам для измерения показателя преломления жидких промт- ®. ленных сред, например, с целью определения содержания сухих веществ.

Известен способ измерения показателя преломления по предельуоыу углу прк полном внутреннем отражении, ког- © да одна иэ поверхностей измврителъкой призмы находится в контакте с исследуемой средой. Границу раздела acseшают монохроматичвскнм пучком лучей.

После отражения при определенных условиях в нормальном сечении пучка образуется световое поле, состоящее из светлой н темной эон. ГраниЦа между ними соответствует предельному лучу и называется границей светотенк.

Прн изменении показателя преломления 4® исследуемой среды граница светотени перемещается.

Для измерения по известному способу используется рефрактометр, содержа шнй источник излучения с линейчатым спектром, светофильтр, эталонную призму, контактирунщую с исследуемой средой н отсчетно устройство, в оку. ляр которого наблюдают перемещение границы светотени по специальной шкале (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического измерения показателя преломления по предельному лучу при полном внутреннем отражении, прк котором в пределах перемещения границы светотени устанавливают подвижный фотоприемник, а в освещенной зоне — неподвижный, часткчно эадиафрагмированный, для уравнивания сигналов с фотоприемников. Нарушенное при изменении показателя преломления смещением границы светотени равенство сигналов восстанавливают перемещением подвижного фотоприемника. Величина перемещения характеризует изменение показателя преломления 12).

Устройство для осуществления известного способа содержит лампу накаливания, интерференционный светофильтр. обьектив, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотоприемники (подвижный и неподвижный), электронно-усилительную часть, реверсивный днгатель, соединенный с ры чажно-кулачковым механизмом н шкалой.

Недостаток устройства — сравнительно небольшая реализуемая чувствнтель807163 ность и точность при автоматизации процесса измерения. Погрешность состав. ляет 2 ° 10 " единицы показателя пре» ломления. Кроме того, использование двух Фотоприемников требует их предварительного подбора и проверки стабильности параметров во времени. Не5 стабильность Фотоприемников приводит к искажению результатов измерений.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения, Поставленная цель достигается тем что в способе измерения показателя преломления, включающем регистрацию положения границы светотени, образующейся при полном внутреннем отраже" нии на освещаемой монохроматическим пучком лучей границе раздела эталонной и исследуемой сред, отраженный от границы раздела пучок лучей поля риэуют, модулируют, изменяют азимут линейно поляризованного излучения 26 части пучка отраженных лучей, а изменение показателя преломления определяют по изменению азимута плоскости поляризации.

Кроме того, в устройстве, сбдер- Я жащем последовательно установленные . по ходу светового луча источник излучения, объектив, интерференционный светофильтр, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотопрнемник, электрически связанный с усилителем, выход которого подключен к управляющей обмотке реверсивного двигателя, после призмы по ходу светового луча установлены поляриза.тор-модулятор, виафрагма.прямоугольного сечения, с одной стороны снабженная пластинкой из оптически активного материала, н анализатор, кинематически связанный с реверсивным двигателем.

На Фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства на фиг.2 — векторная диаграмма, объясняющая принцип измерения по пред- лагаемому способу, где и - вектор пер-фф воначального азимута попяриэованного излучения Б — вектор измененного азимута поляризованного излучения;

Ф

8Z вектор первоначальног6 азимута поляризованного излучения, появляю- Я щегося при смещении границы светоте-. ни р — изменение среднего-положения азимута плоскости поляризации; atизменение азимута плоскости поляризации, пропорциональное изменению показателя преломления.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит источник 1 излучения, объектив 2, интерференцйонный светофильтр 3, измерительную призму 4, проточную кювету 5, поляры- 40 затор-модулятор 6, прямоугольную диаФрагму 7, снабженную пластинкой иэ оптически активного материала B одной ее частй, анализатор 8, фотоприемник

9, усилитель 10, реверсивный двига 65 тель 13, блок 12 питания, отсчетное устройство 13.

Предлагаемый способ осуществляется следуюцим образом.

Излучение, отраженное от границы раздела, превращают в линейно поляризованное и одновременно модулируют, изменяя азимут относительно среднего положения "n на небольшую величину.

Затем среднее положение меняют на угол . Новое положение азимута поляризованного излучения 8 . Изменение азимута осуществляют пластинкой из оптически активного материала, через край которой проходит граница светотени и которая изменяет среднее положение азимута линейно поляризованного излучения на угол р. Прн изменении показателя преломления граница свето тени перемещается в область темной доны и за диафрагмой появляется дополнительное линейно поляризованное излучение с первоначальным средним положением азимута Я2, но имеющее интенсивность, зависящую от положения границы светотени.

При использовании для анализа состояния поляризации экстремального метода .минимума, т.е. установки линейного анализатора на минимум пропускания приходящего излучения, он занимает разные положения для этих двух случаев. Эти положения отличаются на угол g, пропорциональный смещению границы светотени, а следовательно, изменению показателя преломления исследуемой среды.

Если в среде не происходит иэменеюня показателя преломления, то устройство находится в положении баланса, когда излучение со средним положением азимута линейно поляризованного излучения Ч имеет после анализа тора 8 амплитудную модуляцию частоты

2f (f - частота изменений азимута относительно среднего положения). При изменении показателя преломления граница светотени смещается в пустую часть диафрагмы 7, и на анализатор 8 дополнительно поступает излучение с первоначальным средним положением азимута. 1аким образом, на анализатор приходят два компонента излучения, причем один из них постоянный, а второй - переменный, в зависимости от положения границы светотени, интенсивности. 3а анализатовом 8 второй компонент имеет амплитудную модуляцию частоты f, Следящая система в составе фотоприемника 9, усилителя 10, реверсивного двигателя 11, и кинематически связанного с ним анализатора 8 выполняет функцию отрицательной обратной связи и стремится не допустить появления электрического сигнала на входе усилителя 10. Как только происходит изменение показателя преломления и появляется сигнал час807163

Формула изобретения ама8

ВНИИПИ Заказ 273/66 Тираж 918 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4. тоты Е, анализатор 8 поворачивается на угол с6, при котором он пропускает две составляющие лучистого потока равной интенсивности с амплитудной модуляцией частоты f. После преобразования на фотоприемнике 9 на входе усилителя 10 складываются два одинаковых по амплитуде электрическим противофазных сигнала. Результатом этого сложения является отсутствие сигнала в следящей системе.

Таким образом, поворот анализатора 8 пропорционален изменению показателя преломления.

Преимуществом предлагаемого изобретения является высокая реализуемая. чувствитМьность (2-3.10-ь) При точ= 15 ности 1 10 единицы показателя преломления, что позволяет более качест венно вести контроль процессов технологических производств.

1. Способ измерения показателя, преломления, включающий регистрацйю Яф положения границы светотени, образующейся при полном внутреннем отражеики на освещаемой монохроматическим пучком лучей границе раздела эталонной и йсследуемой сред, о т л и ч а- Зр ю шийся тем, что, с целью повы- щеиия чувствительности и точностй измерения, отраженный от границы разде. ла пучок лучей поляризуют, модулиру.ют, изменяют азимут линеййо полярнзо. ванного излучения части пучка отраженных лучей, а изменение показателя преломления определяют по изменению азимута плоскости поляризации.

2. Устройство для осуществления способа по п.l, содержащее последовательно установленные по ходу свето вого луча источник излучения, объектив, интер@еренционный светофильтр, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотоприемник, электрически связанный с усилителем, выход которого подключен к: управля :ющей обмотке реверсивного двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пое ле призмы по ходу светового луча уста новлены поляризатор-модулятор, диафрагма прямоугольного сечения,с одной стороны снабженная пластинкой из оптически активного материала, и анализатор, кинематически связанный с реверсивньвю двигателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии. Л., Химия, 1974, с.133 238.

2. Ворбат A. М. и др. Оптические измерения. К., Техника, 1967, с.274-277 (прототип) .