Рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения

 

О П И С А Н И Е ()938109

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Соватскик

Социалистическик республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.12.79 (21) 2853355l 18-25 (5l )M. Кл.

G 01» » 21/43. с присоединением заявки №

1Ьаудврствапинй квинтет

CCCP ае авлам изобретений и вткрмтнй (23}ПриоритетОпубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 27.06.82 (53) УДК 535. .322.4 (088.8) Н. А. Аникин, П. А. Бегунов С. Б. Евдокимова, Н. А. Петрановский, Б. И. Молочников, Э. C., Шакйряй, и В. Н. Морозов .т,Ф

j »- . (, ?:;"-," i.",,;

:д °

5МЬЛi;i., t i. i /; (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) РЕФРАКТОМЕТР НАРУШЕННОГО ПОПНОГО

ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к технической физике, а именно к рефрактометрам для измерения показателей преломления поглощающих сред, и может быть использовано прежде всего в нефтехимии, а также

5 фармацевтической, пищевой и дружх областях промышленности.

Известен рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), предназначенный цля измерения показате- „, лей преломления поглощатстцих сред, содержащий осветитель, входную щель, измерительный элемент НПВО с кюветой для исследуемой срецы и элемент НПВО с ктс ветой для сравнительной среды, модулятор, приемную оптическую систему и фотоэжктрическое регистрирующее устройство (11.

Наиболее близким к изобретению является рефрактометр HJIBO, предназна- го ченный цля измерения показателей преломления поглощиоших сред, содержащий последовательно установленные в кор усе осветитель, коллиматор с цвухщелевой

2 диафрагмой, измерительный эжмент НПВО с кюветой, имеющей рабочую и эталонную зсны, приемную оптическую систему, щ левой модулятор и фотоэлектрическое ретистрирующее устройство, а также механизм церемещения коллиматора и части приемной оптической системы, расположенной вблизи элемента НПВО».2).

Недостатком известного рефрактометра является трудность его выполнения в промышленном варттанте ввиду сложности обеспечения взрывозащищенности рефрактомез ра, необходимой для приборов общепромыш- . ленного применения, предназначенных для вэрывобезопасных помещений и наружных установок.

Источник света, а также модулятор и фотоэлектрическое ретттстрируюшее устройство связаны соответственно с коллиматором и щжемной оптической системой, перемещающимися в пространстве для yc1 а новленту необходимого угла пацения свете на элемент НПВО. Все это нарушает стабильность и воспроизводимость покаэатий

938 109 4 т конденсатор 2, первый волоконный светоль вод 3, двущцелевую диафрагму 4, устанои- . ьленную в коллиматоре 5, объектив 6, изя- мерительный элемент НПВО 7 с кюветой ас- ь с рабочей поверхностью 8, имеющей этаас- лонную зону 100% отражения 9 и рабочую ес- зону 10 для исследуемой середы, приемную оптическую систему 11, включающую ить объектив 12, светоделитель 13, второй и третий волоконные светодиоды 14 и 15, и ограничительную диафрагму 16 в плоскости выходного зрачка прибора, щелевой модулятор с двигатежм 17, имеющий две системы щелей, объектив 18, призму 19, светоделитель 20, фотоприемники 21 и

22 фотоэлектрического регистрирующего устройства (не показано), параллелограммный механизм 23 перемещения коллиматора и части приемной оптической систе20 мы, расположенной вблизи элемента НПВО, Ю м взрьвозащищенный корпус 24. Все элементы рефрактометра заключены в светозашишенный кожух (корпус) 25. а 2

Рефрактометр работает следующим образом.

Источник света 1 с помощью конденсатора 2 через световод 3, sberодной торец которого связан с коллиматором 5, освещает двухшелевую диафрагму 4, находя30 щуюся в фокальной плоскости объектива а6. После объектива выходят два коллиен» мированных пучка света, которые направкюляются HB полусферический элемент НПВО о7 и падают на рабочую поверхность 8

3s элемента НПВО, освещая эталонную 9 и рабочую 10 зоны под двумя углами traзм дения Ч и Yz . О:обенности дальнейшего хода лучей объясняются тем,чтоне- ° обходимое для измерения двух оптических ну40 констант разделение пучков по углам паи дения производится с помощью разделения изображений двух щелей диафрагмы 4, а модуляция света производится путем его

ы и прерывания в плсскости рабочей и эталон-. м ной зон (плоскость зрачка). Поскольку гга б эти плоскости не совпадают, то для осуй шествления обеих операций (разделение световых пучков по углам падения и морефрактометра, а также усложняет конс рукцию. Источник света, электродвигате модулятора и фотоприемники фотоэлектр ческого регистрирующего устройства явл ются элементами повышенной взрывооп ности вследствие наличия искряших ч тей, возможности образования электрич ких дуг и нагрева. Взрьвоопасность перечисленных элементов мскно обеспеч применением ьзрьвонепроницаемой обол ки, предотвращающей передачу взрыва пр воспламенении внутри оболочки во внеш среду (поэлементная взрьвозащита). О ко такое конструктивное выполнение эт элементов приводит к резкому увеличени их габаритов и веса, что делает невозм ным их расположение на врашмошихся коллиматоре и части приемной оптичес системы ввиду конструктивных усложне ний. Кроме того, в этом случае трудне обеспечить стабильность и воспроизводи мость показаний рефрактометра.

Бель изобретения - повышение стаби ности и воспроизводимости показаний и упрощение конструкции рефрактометра, также обеспечение взрыьозашищенности

Поставленная цель достигается тем, что в рефрактометре нарушенного полно внутреннего отражения, содержащем пос ледовательно установленные в корпусе ветитель, коллиматор с дьухщелеэой ди фрагмой, измерительный элемент наруш ного полного внутреннего отражения с ветой, имеющей рабочую и эталонную з ны, приемную оптическую систему, шел вой модулятор и фотоэлектрическое реги стрируюшее устройство, а также механи перемещения коллиматора и части прием ной оптической системы, расположенной вблизи элемента нарушенного полного в треннего отражения, между осветителем двухшелевой диафрагмой коллиматора вв ден первый волоконный световод, а между объективом приемной оптической систем и модулятором введены второй и трети волокнистыесветоводы, оптически сопря юшие изображения рабочей и эталонной зон кюветы с соответствующей системо щелей модулятора.

При этом, источник света, модулятор

50 и фотоприемники фотоэлектрического регистрирующего устройства заключены в общий взрывозашищенный корпус.

На фиг, 1 представлена схема рефрактометра НПВО„ на фиг. 2 - вид Л на фиг, 1; на фиг. 3 — о раничительная диаграмма.

Рефракточетр НПВО содержит осветитель, ьклкчдюц1ий источчик света 1 и дуляции света) необходим последовательный перенос изображений щелей и зрачка вдоль оптической оси. Такой перенос в известном осуществлен с помацью линзовых систем. Однако в данном рефрактометре его невозможно осуществлять, в связи с чем используются два световода

14 и 15, а не один вместо линзовых систем, поскольку в случае одного световода осуществляется только перенос изобра5 938 жения, сформированного на одном торце световода, на другой торец, а изображе-. ний щелей в этом случае не образуется.

Таким образом, необходимо использсвать два световодв 14 и 15. Отраженные зонами 9 и 10 световые пучки направляют- ся на объектив 12, который строит в своей фокальной плоскости изображение двухщелевой диафрагмы. B плоскости изображения этой мафрагмы расположен све-10 тоделитель 13, ребро которого располагается между изображениями щелей диафрагмы. Огражающие грани светоцелителя, на каждую, из которых проектируется соответствующее иэображение щели, разделя- и ют световые потоки на два канала, соответствующих определенному .углу падения света на элемент НПВО. В каждом из каналов далее по ходу луча тем же обьекгивом 12 строится изображение рабочей 20 и эталонной зон элемента НПВО. Таким образом, строятся две пары изображений зон, причем каждая пара соответствует определенному углу падения fq или

Поскольку полученные изображения зон 25 уже привязаны к соответствующим уг лам падения. то отпадаег необходимость в дальнейшем псстроении изображения щелей. Поэтому перенос изображений зон от подвижной части приемной оптической си- З0 стемы 11 к неподвижному узду, заключенному во взрывозащищенный корпус, произвоцится с помощью двух световодов

14 и 15, на входные торцы которых проектируются изображения соответствующей 5 пары зон.

Таким образом, посжцовательность световых импульсов, снимаемых с каждого фотоприемника, цвет коэффициент отражения света для цвннаго угла падения R „40 и Râ, по значениям которых вычисляются т . показатель преломления и показатель nor лошения X исслецуе мой ссрецы.

Коллиматор 5 и приемная система 11 выполнены поцвюкными цля установления оптимального угла пацения на элемент

НПВО. Изменение угла падения производится с помощью параллелограммного механизма 23, обеспечивающего оцновремен» ный и оцннаковый наклон коллиматорв и части приемной оптической системы. Концы световоцов, соециненные с ними, перемешаются вместе с коллиматором и частью приемной оптической системы.

Источник света 1, модулятор с двигателем

17, фотоприемники 21 и 22 и -вторые концы световоцов, связанные с источником света и моцулятором, вынесены на неподвижное основание, что позволяет все

109 б элементы повышенной взрывооцаснссти заключить s единый взрывозащищенный кррпус 24, а элементы конструкции. перемещающиеся в пространстве, подвергающиеся перенастройке в процессе эксплуатации (параллелограммный механизм. элемент

НПВО), разместить вне взрывозашищенного корпуса в снегозащитном корпусе 25.

Таким образом, выцолиение рефракто- метра согласно изобретению позволяет осуществить более стабильные измерения, упростить конструкцию, обеспечить взръ возащищенность прибора.

Ф ормула изобретения

1 ° Рефрактометр нарушенного полного внутреннего отражения, содержащий последовательно установленные в корпусе осветитель, коллиматор с двухщелевой диафрагмой, измерительный э юмент нарущенного полного внутреннего отражения с кюветой, имеющей рабочую и эгалонную зоны, приемную оптическую систему, шежвой модулятор и фотоэлектрическое регистрирующее устройство, в также метлнизм перемещения коллиматора и части приемной оптической системы, расположенной вблизи элемента нарушенного полного внутреннего отражения, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения стабильности и воспроизводимости показаний и упрсщения консгрукции: рефрактометра, между осветителем и двухщелевой диафрагмой коллимагора введен первый волоконный световод, а между обьективом приемной оптической системы и модулятором - второй и третий волоконные световоды, оптически сопрягающие изображения рабочей эгалонной зон кюветы с соответствукацей системой щелей Мо цулятора. (2. Рефрактометр по п, 1, о т л и ч вю шийся тем, что, с целью обеспечения взрывозащищенности, источник света, моцулятор и фотоприемники фотоэлектрического регистрирующего устройства заключены в общий взрывозащищенный корпусе

В

Источники информации, : принятые во внимание. прн экспертизе

1. Патент ФРГ М 1233618, кл. G 01 М 21/46, опублик. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

N 623 143, кл. G 0 1 Й 2 1/43, 1978 (прототип) .

938 109

16

Фиг.3

Составитель B, Kprses

Редактор P. 11иника Техред А.Бабинед Корректор Н. Стен

Заказ 4448/64 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4