Способ и устройство для измеренияпоказателя преломления

(61) Дополиительнее к авт. сеид-ву(22) Заявлено 0 М 479 (21) 2774037/18-25 РОМ Вф с присФцнненнем заявки Й 9 2774721-25 6 01 Н 21/43 Гесуяаретвеяяыв аеиятет СССР яе левак язебуетеяяй я етяРмтяй(23) Прнорнтет Ю) 4 Ж 535.322,4(088.8) Опубликовано 230281. Бюллетень ЙВ 7 Дата опубликования описания 230281(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЭАТЕЛЯПРЕЛОМЛЕНИЯ 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 измерителъкой призмы находится в контакте с исследуемой средой. Границу раздела освещают 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 светотени. Прн изменении показателя преломления ф 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 атсчетно 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, при 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 (2).Устройство для осуществления известного способа содержит лампу накаливания, интерференционный свето" фильтр, обьектив, измерительную призму, кювету с исследуемой средой, фотоприемники (подвижный и неподвижный), злектронно-усилительную часть, реверсивный двигатель, соединенный с ры чажно-кулачковым механизмом н шкалой.Недостаток устройства - сравнительно небольшая реализуемая чувствнтельность и точность при автоматизациипроцесса измерения. Погрешность составляет 210 ф единицы показателя преломления. Кроме того, использованиедвух Фотоприемников требует их предВарительного подбора и проверки стабильности параметров во времени. Не 5стабильность Фотоприемников приводитк искажению результатов измерений.Цель изобретения - повьЖение чувствительности и точности измерения,Поставленная цель достигается темчто в способе измерения показателяпреломления, включающем регистрациюположения границы светотени, образующейся при полном внутреннем отраже"нии на освещаемой монохроматическим фпучком лучей границе раздела эталонной и исследуемой сред, отраженныйот границы раздела пучок лучей поляриэуют, модулируют, изменяют азимутлинейно поляризованного излучения 26части пучка отраженных лучей, а изменение показателя преломления определяют по изменению азимута плоскостиполяризации.Кроме того, в устройстве, сойер- джащем последовательно установленные .по ходу светового луча источник излучения, объектив, интерференционныйсветофильтр, измерительную призму,кювету с исследуемой средой, фотопрнемник, электрически связанныйс усилителем, выход которого подключен к управляющей обмотке реверсивного двигателя, после призмы по ходусветового луча установлены поляриза,тор-модулятор, диафрагма.прямоугольного сечения, с одной стороны снабженная пластинкой из оптически активного материала, и анализатор, кинематически связанный с реверсивным двигателем.40На Фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройствана Фиг.2 - векторная диаграмма,объясняющая принцип измерения по пред-лагаемому способу, где и -вектор перф.воначального азимута попяриэованногоизлучения Б - вектор измененногоазимута поляризованного излучения;Ф8- вектор первоначального азимутаполяризованного излучения, появляю- Ящегося при смещении границы светоте-.ни р - изменение среднего. положенияазимута плоскости поляризации; ц 1 изменение азимута плоскости поляр 4"зации, пропорциональное изменениюпоказателя преломления.Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит источник 1излучения, объектив 2, интерференцйонный светоФильтр 3, измерительнуюпризму 4, проточную кювету 5, поляры- Юзатор-модулятор б, прямоугольную диаФрагму 7, снабженную пластинкой иэоптически активного материала в однойее частй, анализатор 8, фотоприемник9, усилитель 10, реверсивный двиган 65 тель 11, блок 12 питания, отсчетноеустройство 13.Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом.Излучение, отраженное от границыраздела, превращают в линейно поляризованное и одновременно модулируют,изменяя азимут относительно среднегоположения "и на небольшую величину.Затем среднее положение меняют наугол Ч. Новое положение азимута поляризованного излучения 8 . Изменениеазимута осуществляют пластинкой изоптически активного материала, черезкрай которой проходит граница светотени и которая изменяет среднее положение азимута линейно поляризованногоизлучения на угол р. Прн изменениипоказателя преломления граница светотени перемещается в область темнойдоны и за диафрагмой появляется дополнительное линейно поляризованноеизлучение с первоначальным среднимположением азимута Я, но имеющее интенсивность, зависящую от положенияграницы светотени,При использовании для анализа состояния поляризации экстремальногометода .минимума, т.е. установки линейного анализатора на минимум пропускания приходящего излучения, онзанимает разные положения для этихдвух случаев, Эти положения отличаются на угол е, пропорциональныйсмещению границы светотени, а следовательно, изменению показателя преломления исследуемой среды.Если в среде не происходит изменения показателя преломления, то устройство находится в положении баланса, когда излучение со средним положением азимута линейно поляризованного излучения Чф имеет после анализатора 8 амплитудную модуляцию частоты2 Х (К - частота изменений азимута относительно среднего положения). Приизменении показателя преломленияграница светотени смещается в пустуючасть диафрагмы 7, и на анализатор 8дополнительно поступает излучение спервоначальным средним положениемазимута. Таким образом, на анализатор приходят два компонента излучения, причем один из них постоянный,а второй - переменный, в зависимостиот положения границы светотени, интенсивности, За анализатовом 8 второй компонент имеет амплитудную модуляцию частоты К.Следящая система в составе фотоприемника 9, усилителя 10, реверсивного двигателя 11, и кинематическисвязанного с ним анализатора 8 выполняет функцию отрицательной обратной связи и стремится не допустить "появления электрического сигналана входе усилителя 10. Как толькопроисходит изменение показателяпреломления и появляется сигнал час807163 формула изобретения ПИ Заказ 273/бб Тираж 918 Подписное атентф, г. Ужгород, ул. Проектная филиал ПП. тоты Е, анализатор 8 поворачивается на угол с 6, при котором он пропускает две составляющие лучистого потока равной интенсивности с амплитудной модуляцией частоты й, После преобразования на фотоприемнике 9 на входе усилителя 10 складываются два одина" ковых 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= 5 ности 1 10единицы показателя пре. ломления, что позволяет болеекачест венно вести контроль процессов технологических производств.26 1. Способ измерения показателя, преломления, включающий регистрацйю 33 нолсаения границы светотени, образунаейся при полном внутреннем отражеими на освещаемой монохроматическим пучком лучей границе раздела эталонной и исследуемой сред, о т л и ч а- щ ю щ и й с я тем, что, с целью повы-юеиия чувствительности и точностй из" мерения, 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.1, содержащее последовательно установленные по ходу свето вого луча Источник излучения, объектив, интерференционный 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 призщы 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 реверсивньи двигателем. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иоффе Б.В. Рефрактометрическиеметоды химии. Л., Химия, 1974,с.133138,2. Ворбат А. М. и др. Оптическиеизмерения. К Техннкаф, 19 С 7,с.274-277 (прототип) .