Автоматический рефрактометр

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР, содержащий источник света и установленные последовательно по ходу светового луча оптическую проекционную систему, кювету, полый цилиндр с вин товой прорезью, фотоприемник, опорный фотогенератор и самописец, о т.личающийся тем, что, с целью увеличения точности, чувствительности и расширения динамического диапазона измерений угловых и линейных отклонений светового потока, полый цилиндр установлен перед фотоприемником так, что ось его вращения совпадает с направлением перемещения светового луча, причем ширина t и угол наклона Ы винтовой прорези связаны соотношением fcHCT -Ч un а«-t - ATTRN iFRn где - показатель преломления; Р - преломляющий угол кюветы, fcMcT фокусное расстояние оптичес (Л кой проекционной системы; числог витков винтовой прорези; R- радиус цилиндра; ДИ - диапазон измерения показателя преломленияj ct- угол наклона винтовой линии. 00 ел 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„854137 (51)4 G 01 N 21 41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<-c й1ГR, n .. ьт й% RN

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2894861/18-25 (22) 18.03.80 (46) 15,03.86. Бюл. Р 10 (71) Институт аналитического приборостроения научно-технического объединения АН СССР (72) N.Л.Александров и Б.П.Кузьмин (53) 535.322.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 405059, кл. G 01 N 21/46, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 656385, кл . G 01 В 11/00, 1976. (54) (57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР, содержащий источник света и установленные последовательно по ходу светового луча оптическую проекционную систему, кювету, полый цилиндр с вин товой прорезью, фотоприемник, опорный фотогенератор и самописец, о тл и ч а ю шийся тем, что, с

4.. ! целью увеличения точности, чувствительности и расширения динамического диапазона измерений угловых и линейных отклонений светового потока, полый цилиндр установлен перед фотоприемником так, что ось его вращения совпадает с направлением перемещения светового луча, причем ширина 1 и угол наклона о(винтовой прорези связаны соотношением где — показатель преломления, P — преломляющий угол кюветы — фокусное расстояние оптической проекционной системы; 1- число витков винтовой прорези; R — - радиус цилиндра; h h — диапазон измерения показателя преломления, с — угол наклона винтовой линии, 854137

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для измерения показателя преломления исследуемой жидкости относительно эталон- Я ной, а также для измерения толщины или клиновидности стеклянных пластин при исследовании в химической промьппленнасти, биологии, медицине и т.д.

16

Известен рефрактометр, состоящий из источника света, конденсатора, призм, коллимационного объектива, кюветы, зеркал, объектива., фотоприемного устройства и редуктора, в

15 котором используется устройство, состоящее из решетки, выполненной в виде винтовой линии на цилиндрической поверхности или спиральной линии на плоской поверхности, расположен-. ной после осветителя и соединенной с приводом и отсчетным устройством, !

Недостатками известного рефрактометра являются зависимость точности измерений от точности совпадения иэображения спиральной решетки с onI тической решеткой, т.е. от точности изготовления решеток, наличие перемещающего устройства, определяющего стабильность работы ре-фрактометра, в системе передачи изображения, что недопустимо в прецизионных измерениях, высокие требования к качеству оптических элементов; применение амплитудного З способа измерения отклонений светового потока, что предъявляет высокие требования к стабильности светового потока, параметрам фотопри емника и чистоте измеряемого продук- 4С та б

Наиболее близким техническим решением к изобретению является авто=матический рефрактометр, содержащий источник света и установленные пас- 45 последовательно по ходу светового луча оптическую проекционную систему, кювету, польЖ цилиндр с вин= товой прбрезью, фотоприемник, опорный фотогенератор и самописец. 5 У

К HepocTBTKGM известного рефракто метра относится ",î,, что моцулятор,, выполненный в виде полого цилиндра с винтовой прорезью,не может обеспечить все требования к точности иэ.-- у, мерений (точность изготовления прсрези, частота модуляции, максимальное приближение траектории модуляции к траектории отклонения свето. вого потока).

Целью изобретения являются повышение точности, чувствительности, расширение динамического диапазона измерений угловых и линейных отклонений световогб потока.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом рефрактометре, содержащем источник света и установленные последовательно по ходу светового луча оптическую проекционную систему, кювету, полый цилиндр с винтовой прорезью, фотоприемник, опорный фотогенератор и самописец, полый цилиндр установлен перед фотоприемником так, что ось его вращения совпадает с направлением перемещения светового луча, причем ширина t и угол наклона с( винтовой прорези связаны соотно— шением басист -<

1:.4%К

O,n

4 7Г М где — показатель преломления, = угол кюветы,,„,„— фокусное расстояние оптической проекционной системы; М вЂ” число витков винтовой прорези; К вЂ” радиус цилиндра, ЬИ =- диапазон измерения показателя преломления;. Ы вЂ” угол наклона винтовой линии. увеличение чувствительности реф" рактометра происходит за счет возможности исполнения прорези любой ширины без увеличения частоты изменения переменного светового потока и повышения треоований к точности изготовления цилиндра с большим числом одинаковых по размерам прорезеH о

Повышение точности измерения угловых и линейных перемещений светового потока в предлагаемом устройстве достигается тем, что траектория модуляции светового потока совладает с направлением перемещения светового потока вдоль образующей цилиндра, так как ось его вращения и направление перемещения светового потока лежат в одной плоскости.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого рефлектора, на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

854137

ВНИИПИ Заказ 11б7/2 Тираж 778 Подписное

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

Рефрактометр содержит источник света 1, оптическую проекционную систему в виде линз 2,3,4, кювету

5., модулятор 7, фотоприемное устройство 8 и опорный фотогенератор 9, фазовый детектор 10 и самописец 11.

Модулятор снабжен двигателем 12.

Рефрактометр работает следующим образом.

Световой поток от источника света 1 проходит через линзы 2, 3 оптической проекционной системы, формирующей параллельный световой пучок, в котором помещается кювета

5. После отклонения в кювете световой поток проектируется линзами

4,7 на фотоприемное устройство 8.

Перед фотоприемным устройством происходит модуляция света с помощью устройства б, представляющего собой вращающийся полый цилиндр с винтовой прорезью на его поверхности.

Сигнал с фотоприемного устройства

8 поступает на фазовый детектор 10, измеряющий разность фаэ между опорным сигналом с фотогенератора 9 и рабочнм сигналом. Конечные результаты измерения выводятся на самописец 11.

Преимущества предлагаемого рефрактометра можно пояснить на примере.

Если в рефрактометре имеется цилиндрический модулятор с единственной прорезью шириной, выполненной вдоль образующей цилиндра, то длительность переменного светового импульса будет равной =Т.—

„л

В:случае использования полого

ck цилиндра с винтовой прорезью той же ширины 1 ., длительность светового испульса будет

" Г= Т.

L tqch где T — период модуляции; Ь вЂ” поле модуляции (длина окружности) о(— угол наклона винтовой прорези.

Из примера очевидно, что макси15 мальное перемещение и в том и в

" другом случае равно т., но в устройстве с винтовой прорезью измерение в пределах перемещения равных 6, осуществляются на зна4

20 чительно большей длительности светового импульса.

Таким образом, при использовании предлагаемого автоматического рефрактометра с устройством, сос25 тоящим из цилиндра с нарезанной по его поверхности винтовой линией, используемым в качестве модулятора и расположенным перед фотоприемным устройством, увеличивается точность и чувствительность измерений угловых и линейных перемещений светового потока, при одновременном уменьшении габаритов модулятора и упрощении технологии его изготовления.