Гидрооптический рефрактометр

 

н 920477

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социапистическин

Респубпик

/ а

/ (6t ) Дополнительное к авт. свиа-ву (22)Заявлено 08.07.80(2!) 2953449/18-25 с присоелинениееа заявки М (23) Йриоритет

Опубликовано 15 ° 04 82.. Бюллетень М14 (И)М. Кл.

G 0l N 21/41 тееудерстеенный кемнтет

СССР но делам наебретеннй н открытий (5З) УДК 535. 322 ° .4(088.8) Дата опубликования описания 15.04,82

M.8. Лейкий., -Б.И. Молочников, Б.В. На мов, И.С. Васильева и М.Б. Докучаева 1 (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) Г ИДРООПТИЧ Е СКИ Й Р ЕФРАКТОИЕТР

Изобретение относится к технической физике, а именно к рефрактометрическим приборам для анализа жидкостей и может быть использовано в гидрологии (анализ солености морской воды), а также в химической,фар" мацевтической и др. отраслях промышленности.

Известен гидрологический оптичес.кий рефрактометр, содержащий проточ"

t0 ную кювету, объектив и фоторегистри-. рующее устройство (1 .

Данный рефрактометр характеризуется недостаточной чувствительностью, низкой виброустойчивостью и связан-, ной с этими обстоятельствами невысокой точностью. Низкая виброустойчи" вость данной схемы проявляется в том, что неизбежные при длительном автономном эксплуатировании угловые смещения кюветы (из-за переменного и флуктуирующего по глубине давления исследуемой воды) приводят к дополнительному наклону преломленного пучка света, что приводит к значительным ошибкам измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является гидрооптический рефрактометр, со тержащий последовательно установленные в корпусе источник света автоколлиматор, включающий щель, объектив и двугранное зеркало, расположенное в исследуемой среде,реб -. ро которого находится на оптической

6си объектива, а одна из граней наклонена к этой оси под углом, не равным 90, а также установленные в корпусе иллюминатор, расположенный перед исследуемой средой, и систему обработки информации (2 ",1.

Известный рефрактометр обладает уменьшенными, по сравнению с другими рефрактометрами, вибрационной и температурной погрешностями.При регистрации пороговых изменений показателя преломления чувствительность рефрактометра недостаточно высока. Это

3 92047 не позволяет регистрировать ряд процессов, например, слабые изменения температуры и показателя преломления в океанологических экспериментах.

Световые пучки, отразившиеся от граней двугранного зеркала, находятся в неодинаковых условиях, а следовательно по-разному искажаются объективом, при этом, вследствие абберации, световые пятна имеют равное ис- ц» кажение, величина которого эавйсит от угла. наклона светового пучка.Наличие этой систематической ошибки ведет к снижению чувствительности и усложнению обработки результатов из- »5 мерения.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений, Поставленная цель достигается тем, что гидрооптический рефрактометр, содержащий последовательно установ-, ленные в корпусе источник света, автоколлиматор, включающий щель,обьектив и двугранное зеркало, располо.женное в исследуемой среде, ребро — которого находится на оптической оси объектива, а одна из граней наклонена к .этой оси под углом, не равным 90, а также установленные в корпусе иллюминатор, расположенный перед исследуемой средой, и систему обработки информации, снабжен двумя системами плоских зеркал, оптически сопрягающими грани двугранного зеркала с плоскостью, r которой находятся иэоб35 ражения щели, при этом числа зеркал в системах. отличаются на 2 к, где к = 0,1,2..., щель расположена Hà оптической оси объектива, а вторая грань двугранного зеркала наклонена

40 к оптической оси объектива на такой же угол, как и первая.

Ка фиг. 1 представлена принципиальная схеме рефрактометра; на фиг. 2 - вид поля зрения рефрактометра.

Рефрактометр содержит источник света 1, конденсатор 2, входную щель

3, объектив 4, иллюминатор 5, двугранное зеркало 6, установленное в исследуемой среде 7, две системы плоских зеркал 8-10 и 1-1,12,10,головной объектив 13, фоторегистрирующее устройство 14 (систему обработки информации) . Входная щель

3, объектив 4 и двугранное зеркало

6 представляют собой автоколлиматор.

В поле зрения рефрактометра нахо дятся изображения входной щели в на

7 4 чальном положении 15,16 и изоЬражения 17 и 18, входной щели при изменении показателя преломления воды.

Рефрактометр работает следующич образом.

Источник света с помощью конденсатора 2 освещает входную щель

3, находящуюся в фокальной плоскости объектива 4. Далее коллимированный пучок света проходит иллюминатор 5, входит по нормали в исследуемую среду 7 (воду) и отражается от двугранного зеркала б, грани которого расположены под равными углами к оптической оси. После отражения от двугранного зеркала исходный пучок света разделяется на два пучка, каждый -иэ которых проходя исследуемую среду в обратном направлении, падает на иллюминатор

5 над некоторым углом.

Преломленные после иллюминатора пучки света системами плоских зеркал 8-10 и 11,12,10 направляются во входной зрачок головного объектива

13. B. фокальной плоскости объектива строятся два изображения входной.. цели; образованные пучками, отражен-ными от различных граней двугранного зеркала. Анализ поля зрения и выдачи измерительной информации производится с помощью фоторегистрирующега устроиства 14.

Оптическая система юстируется таким образом, чтобы в некотором начальном положении (например, вблизи поверхности водоема)., e поле зрения (фиг.2) изображения входной щели 15 и 16 совпадали по координате Х и были бы смещены на половину поля зрения по координате Y.

При изменении показателя преломления воды (при погружении аппарату-. ры) пучки света, проходящие иллюминатор, получают дополнительное угловое отклонение в разные стороны от оптической оси. Хаким образом, данная схема имеет удвоенну@ чувствительность по сравнению с известной.

Системы плоских зеркал 8-10 и

l1,12,10, имеющие в,частном случае одинаковое число зеркал в своем составе (разность числа зеркал в системах равна нулю), направляют преломленные после иллюминатора пучки света во входной зрачок объектива.Причем, после прохождения пучками систем зеркал знаки угловых отклонений не изменяются, т.е. пучки по-прежнеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Н 50-17147, кл. 111 F 4, опублик. 1975.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке h" 2728887/18-25, кл. G 01 Ц 21/41, 1979 (прототип).

5 . 920477 6 му получают дополнительные отклоне- точности измерения е. условиях быстро ния в различные стороны. Аналогич- ro изменения температуры исследуемой ное положение имело бы место, если среды и наличия значительных вибрабы числа зеркал в системе отлича- ций. лись бы не на нуль, а на любое чет- 5 ное число 2к.

При выбранном количестве зеркал Формула изобретения е системах изменение показателя пре. ломления исследуемой среды приво- Гидрооптический рефрактометр со1 дит к тому, что изображения щелей 10 держащий последовательно установ15 и 16 иг.

5 6 (Фиг.2) смещаются в разные, ленные е корпусе источник света, ав стороны вдоль оси XX (изображе- . токоллиматор, включающий щель, объния 7 и 18), причем разность их ектив и двугранное зеркало, располо. координат, определяемая фоторе-, женное в исследуемой среде ребро

Ф гистрирующим устроиством характе- 1$ которого находится на оптической риэует измеряемое изменение показа- оси обьектива, а одна из граней теля преломления. наклонена к этой оси под углом не

У

Очевидно, что данная схема рефрак- равным 90, а также установленные тометра обладает высокой виброустой- в корпусе иллюминатор, расположен« чивостью. Действительно, при наклонах 26 ный перед исследуемой средой, и двугранного зеркала из-за нейзбежных систему обработки информации о тизменении и Флуктуаций. давления воды л и ч а ю шийся тем, что с (основной источник вибраций) прелом- целью повышения чувствительности иэленные после иллюминатора световые мерений, рефрактометр снабжен двупучки получают угловые приращения од- 25 мя системами плоских зеркал, оптиного знака (пучки .отклоняются в од- чески сопрягающими грани двугранного ну сторону), изображения щелей зеркала с плоскостью, в которой на.также смещаются в одну сторонулю- ходятся изображения щели, при этом этому разность координат изображе- . числа зеркал в системах отличаются ний щелей остается практически не- зо на 2к, где к = 0,1,2..., щель расизменной. положена на оптической оси обьектиАналогично воздействует на обе ва, а вторая грань двугранного эерщели и наклон зеркала 10, смещая их кала наклонена к оптической оси объна одинаковую величину е одну сторо- ектива на такой же угол, как и перну. 5 вая.

Закалки 8,9 и 17,12 конструктивно выполняются в виде единого двугранного зеркала. Естественно,что наклон этих зеркал вообще не приводит к отклонению световых пучков.

Таким образом, данный рефрактометр обладает повышенной чувствительностью и еиброустойчивостью,что дает. возможность достичь высокой

920477

Составитель Н. Гусева

Техред И. Гаиду корректор Ю Иакаренко

Редактор Н. Горват

Заказ 2325/44 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13303$, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4