Проточный рефрактометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 11911251(22) Заявлено 230279 (21) 2728887/18-25 151)М Кл з С 01 М 21/41 с присоединением заявки Мо Государственный комитет С С С Р но делам изобретений и открытий(54) ПРОТОЧНЫЙ РЕФРАКТОМЕТР Изобретение относится к технической физике, а именно к области исследования веществ и материалов с помощью оптических приборов, и можетбыть использовано для анализа жидкихи.газообразных веществ путем измерения их коэффициента преломления,причем вне зависимости от величинывибрацийИзвестен рефрактометр гониометрического типа, предназначенный дляисследования жидкостей и содержащийисточник света, щель, автоколлимационный объектив, проточную кювету,плоское автоколлиМационное зеркало,систему приема и обработки сигналас делителем,В известном рефрактометре в качестве полезного сигнала фиксируется смещение изображения щели в плоскости делителя (1),К недостаткам известного рефрактометра относится то, что вибрацияотдельных частей оптической схемы,например щели, автоколлимационногообъектива, проточной кюветы и антоколлимационного зеркала, друг относительно друга вызывает смещениеизображения диафрагмы при отсутствии полезного сигнапа, что приводит к появлению шумового вибрационногофона, вызывающего повышение величиныпорога чувствительности прибора.Принцип действия системз приемаи обработки сигнала известного рефрактометра основан на компенсацииотклонения светового пучка, прошедшего только через эталонную среду.Компенсация осуществляется при помощи компенсационной пластины, Предварительно перед каждым измерениемнеобходимо тщательно устанавливатьнулевое показание прибора при помощи пластины для установки нуля. Этоприводит к,усложнЕнию процесса измерения. КРоме того, смещение нуле-.вого положения под действием вибра, ций вызывает дополнительную ошибкуизмерения,.:Наиболее близким к изобретениютехническим решением является антоматический проточный рефрактометр,включающий:последовательно располо женные источник света, автоколлнматор, включающий щель и оптическуюсистему (объектив). дифференциальнункювету с двумя полостями для контролируемой и эталонной жидкостей, ЗО ,зеркало, расщепляющуюпластину,г тройство для мульти(1(и,пии угла с (рами 6 и 1. Н фокапьной ппоспреломпения и светориемик. кости Объекти Ва 11 оме 1 ен теневойВ этом приборе используется нож 8, Каждая кромка ножа размещеантоколлимационная призматическая на между линиями 9 и 10, сопряжендифференциальная кювета, одна из ными Объективом 5 и одной граньюполостей которой заполнена эталонной 5 зеркала с краями щели 3 автоколлимажидкостью, а вторая полость является тора. Между автоколлимационным зероткрытой и через нее проходит поток калом и коллиматором 11 наход, тсяисследуемой жидкости. Кроме того, объем 12, через который проходитрефрактометр содержит теневой нож поток исследуемого ве(яества. Иллюи систему обработки информации 2. 1 О минатор защищает объектив от действияНедостатки известного рефракто- ,на него анализируемого потока. Крометра - вибрация отдельных частей ме того, рефрактометр содержит сисоптическкой схемы относительно друг тему 13 обработки информации.друга (и в особенности автоколлима- Рефрактометр работ ет дуае сле ющимнионного зеркала) вызывает смещение 15 бразизображения входной щели при отсут- В плоскости теневого ножа обраствии полезного сигнала, что приво" зуются два изображения щели. Однодит к появлению шумового вибрацион- иэображение формируется гранью зерного Фона, вызывающего ухудшение кала, Расположенной перпендикулярнопорога чувствительности прибора, ТакОптической оси сист рсистемы на асстоянииже может иметь место постепенный 1, от иллюминатора. Второе изображесдвиг (наклон) элементов, приводя- ние щели формируется наклонной граньющий к систематической погрешности зеркала,измерения, переменной во времени. Расстояние 1 между двумя изобраКроме того, применение жидкости 25 жениями щели в плос сплоскости ножа опрев известных проточных рефрактометрах деляется по Формулеприводит к появлению температурнойБ - показатель преломления среды,погрешности измерения в связи с тем, где Б - показателнаходящейся внутри анализичто в ряде случаев, например, приемого объема;гидрологических исследованиях, ха руемого об ерактеризуемых быстрым изменением в гранного угла;температуры, температура эталонной Е - фок сное асстояние объектижидкости не успевает уравниватьсяс температурой исследуемой жидкости. Расстояние 1 зави итзависит от величиныи от абсолютногоБелью изобретения является повы- двугранного угла и от а сшение точности измерения за счет35значения показателя релля п еломпен.ияуменьшения вибрационной и температур- вещества, проходящего через аналиной.погрешностей измерения, зируемый объем. В зависимости отвеличины И часть изображения диафПоставленная цель достигаетсярагмы от наклонной грани зеркалатем, что в пРоточном Рефрактометреф 40 выходит из-за ножа, при неизменномсодержащем последовательно установ- положении изображения от нормальнойленные источник света, автоколлимаграни зеркала. Изменение световоготор( включающий щель, объектив и потока, выходящего из-за ножа, прозеркало, расположенное в исследуемой порциональное показателю преломпесреде, а также теневой нож и систему 45 ния у и фиксируется системой 13 приобработки информации, зеркало выпол ема и отработки сигнала.нено двугранным, каждая кромка ножа Величина двугранного угла выбиРазмещена между линиями, сопРяженны- рается из условия отсутствия полми объективом и одной из граней зер ного внутреннего отражения на входекала с краями щели, при этом Реличи светового пучка в воздушный промажуна двугранного угла выбрана из усло- ток между иллюминатором и объективия 0 с д ( - агс з 1 д, где ( вом, т.е. из условиявеличина двугранного угла; И - пока 0(А( агс ыпзатель преломпения исследУемой сРеды.На фиг. пр ЛНа иг. 1 представлен проточныйданная схема (по сравнению с изрефрактометр, общи д,й ви на Фиг. 2вестной) обладает свойством повышенной виброустойчивости по отношениюРе актометр содержит осветительк поперечным вибрациям элементовсветительная схемы (продольные смещения элементовсоСтоящую из источникастема вынесена с оптической оси. Не существенны , и ра) Виб ационные смещесистема вынесена с тния любых элементов схемы приводятллиматовключает щель 3 вк одинаковому смещению обоих изобравиде полосы с краями 4, расположенн ю в Фокальной плоскости объектива жений щели в олну и ту же сторонуную в окальнона одинаковую "-пичину . Если по при 5 с апертурой О, а также зеркало,ла 6.5 чине вибрации ( бражение щели, сф.к.Выполненное в виде двугранного угла,30 иг. 1 Составитель Н. ГусеваРедактор А. Шандор Техред М.Наць Корректор Г. Огар раж 883ударствеизобретва, Ж10.6/27ВНИИПИпо дел113035, М Подписноомитета СССРоткрытийкая наб Зака гой иауш д. 4/ Ьпиал ППП Патентфф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 мированное нормальной гранью зеркала,выйдет из-за ножа (эайдет эа нож),поток, проходящий на систему приемаи отработки сигнала с этой стороныножа, увеличивается (уменьшается).При этом, на такую же величину изображение от наклонной грани зеркалазайдет за нож (выйдет из-за ножа)и световой поток в этой части кромкиножа уменьшается (увеличивается)таким образом, что полностью компен Осирует изменения потока на другойкромке ножа. Суммарный световой поток, проходящий при этом через нож,,остается постоянным. Выполнение автоколлнмационного зеркала в виде двугранного угла позволяет снизить требования к виброзащищенности отдельных элементов схем, так .как их вибрации не влияют 20 на вибрационные свойства прибора.Кроме того, Прибор может быть использован в работе при повышенных уровнях вибрации в производственных помещениях или в полевых условиях, 25 Предлагаемое устройство избавляет от необходимости изготовления систеьи призматических кювет, которые необходимо заполнять эталонной и анализируемой средами, а также периодически юстировать положение системыкювет. Проточный рефрактометр, содержащий последовательно установленныеисточник света, автоколлиматор,включающий щель, объектив и зеркало,расположенное в исследуемой среде,а также теневой нож и систему обра"ботки информации,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерения за счет уменьшениявибрационной и температурной погреш"н".:тейизмерения, зеркало выполненодвугранным, каждая кромка ножа размещена между линиями, сопряженнымиобъективом и каждой гранью зеркалас краями щели, при этом величинадвугранного угла выбрана из условия0 сс(. с - агз з 1 п -" где с(. - величии фна двугранного угла; И - показательпреломления исследуемой среды.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3539263,кл. 356-130, опублик1970.2 Авторское свидетельство СССРР 163390, кл. С 01 И 21/46, 1963