Рефрактометр

. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,;:,ц АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ииьдцрп(21) 4140102/ (22) 28, 07, 86 (46) 23.0388 (71) Всесоюзн Бюл. 9 11заочный машин ои тельный институт(57) Изобретение относится к оптическим измерениям,. Цель изобретения - повышение точности измерения показателя преломления жидкости с изменяющейся температурой, Для этого в рефрактометре используется световод полного внутреннего отражения, состоящий из пяти склеенных плоскопараллельных пластин. Центральная пластина 1 - измерйтельная, ее торцы б и 7 имеют зеркальное покрытие. На одной из поверхностей пластины 1 располагаются призмы 8 и 9 ввода и вывода излучения. Другая поверхность помещается в исследуемую жидкость 10;Пластины 2-5 - вспомогательные и служат для исключения влияния процессов теплопередачи на краях световода на распределение температур в измерительной пластине. Наличие вспомогательных пластин приводит к тому, что поверхности равной температуры в измерительной пластине-плоскости параллельны ее поверхности. Излучение вводится в световод через призму 8 и испытывает в нем многократные отражения от торцов 6 и 7 и от границы с жидкостью 10, Светопропускание световода однозначно зависит от температуры призмы 8 ввода и показателя преломления жидкости 10. Это дает возможность измерять показатель преломления жидкости быстрее, чем устанавливается термодинамическое равнове( сие в световоде. 2 ил.Изобретение относится к оптическим измерительным приборам, точнеек рефрактометрам.Целью изобретения является повы 5шение точности измерения показателяпреломления (ПП) жидкости с изменяющейся температурой.На фиг, 1 представлена конструк"ция световода рефрактометра, нафиг. 2 - одна из поверхностей равной температуры и ход луча в световоде (источник измерения и фотоприемник с блоком регистрации (не показаны),15Световод рефрактометра представляет. собой единую плоскопараллельную пластину, склеенную из измерительной 1 и четырех вспомогательных2-5 пластин. Торцы 6 и 7 измерительной пластины перпендикулярны к ееповерхности и имеют зеркально отражающее покрытие. К одной из поверхностей пластины 1 примыкают призмы8 и 9 для ввода и вывода излучения. 25Другая поверхность, погружается в исследуемую жидкость 10. Грань призмы8, через которую вводится излучение,перпендикулярна его направлению,Световод встраивается в стенку бакаили трубопровода.Устройство работает следующимобразом.Пучок лучейвводится в световодчерез призму 8, проходит его во35встречных направлениях, отражаясь отпокрытия торцов 6 и 7 и от границыс исследуемой жидкостью 10, как показано на фиг, 2, Лучи, испытавшиеполное внутреннее отражение в световоде покидают его через призму 9.Остальное излучение выходит в жидкость,Использование зеркальногЬ отражения от торцов измерительной пластины позволяет сделать ее размеры значительно меньше размеров световода, сохраняя при этом большее число отра ений светового пучка от границы 50 с жидкостью, При этом влияние процессов теплопередачи на краях свето- вода оказывается на распределении температур в измерительной пластине незначительно, а высокая чувствительность светопропускания световода к изменению ПП жидкости сохраняется благодаря большому числу отражений светового пучка.На фиг. 2 позицией 11 обозначена одна из поверхностей равной температуры Т. Существенную кривизну эта поверхность имеет у торцов световода, т.е. во вспомогательных пластинах. Пучок света, показанный на фиг, 2 линией со стрелками, проходит только через плоские слои равной температуры, Входную грань призмы 8 пучок пересекает перпендикулярно и не преломляется, На границе призмы 8 и пластины 1 преломления не происходит изза равенства ПП по обе стороны границы.Температура точки ввода пучка Т, ПП световода в этой точке п, (Т,). Температура жидкости Т, ее ПП - и., Граничащий с ней слой материала световода также имеет температуру Т, поскольку находится в ней в тепловом контакте. ПП материала световода на границе с жидкостью п, (Т ).Угол падения светового луча на границу световода с связан с углом ввода ОВВ. следующим образом: п(Т) 8 .и ВВ п (Тд) з 1 пррВ (1) При заданных углах ввода угол падения лучей светового пучка на границу с жидкостью зависит только от температур точки ввода Т, и жидкости Т . Поскольку световой пучок испытывает большое число отражений от границы с жидкостью, лучи, падающие с углами п и (Т,). (4) Следовательно, искомый ПП определяется по измеренной величине и температуре точки ввода по(Т) .п = т,е, те, для которых нарушено фусловие полного внутреннего отражения, световода не пройдут.Светопропускание световода определяется величиной7383164 10 Фиг,2 Температура точки ввода Т меня 1 ется медленно в силу тепловой инерции световода. Скорость измерения температуры,не ограничивает быстродействие предлагаемого устройстваЗависимость величины ж от светопропускания световода определяется калибровкой по стандартным растворам в термостате. В измерительной пластине на распределение температуры влияет только теплообмен с жидкостью через рабочую поверхность световода, так как его края удалены от измерительной пластины, В этих условиях поверхности равной температуры являются плоскостями, параллельными рабочей поверхности. Установка световода в корпус такого эффекта не дает, поскольку толщина, :теплопроводность и теплоемкость материала корпуса отличаются от этих параметров у световода. Распределение температуры по толщине в свето 25 воде и корпусе отличаются, Это приводит к искривлению поверхностей равной .температуры вблизи краев свето- вода. Оптические параметры примыкающих пластин не влияют на работу световода, поскольку световой пучок в них не проходит. Теплопроводность материала измерительной и примыкающих пластин также не влияет на работу световода, существенно, чтобы она 35 была одинаковой. Формула изобретенияРефрактометр, содержащий источник излучения и расположенные по ходу излучения нлоскопараллельный световод с призмами ввода и вывода излучения и фотоприемник, соединенный с блоком регистрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения показателя преломления жидкости с изменяющейся температурой, плоскопараллельный световод выполнен в виде составной пластины, образованной измерительной плоскопараллельной пластиной и установленными в контакте с ее торцовыми поверхностями пластинами той же толщины Ь с шириной й, удовлетворяющей соотношению 10 Л с Й ( Й где Й макс - максимальная ширина составной пластины, и теплопроводностью, равной теплопроводности измерительной пластины, причем измерительная ялЬскопараллельная,пластина имеет зеркально отражающие покрытия на торцах, расположенных по ходу излучения, а входная грань призмы ввода составляет с поверхностью измерительной пластины угол О, определяемый из соотношения пн(Т )где и - минимальный измеряемый показатель преломления жидкости, п,(Т) - показатель преломления мате"риала световода при минимально рабочей температуре.