Автоматический поляриметр

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХтельст /40, 0 67596, ,69. л. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИД(54) (57) АВТОМАсодержащий спеклучения и послные по ходу лучдля образца, андиненный с ротсперемещений, иный через узкопдвигателем,соером, о т л и ччто, с целью померений, в негоны диафрагма сдве полуволновиз которых распдиафрагмы,и модпоследовательно.;ИЧЕСКИЙ ПОЛЯРИМЕТРтральный источник издовательно расположен а поляризатор, кювету ализатор, жестко соером датчика угловых Фотоприемник, связан", олосный усилйтель с диненным с анализатоа ю щ и й с я тем, вышения точности издополнительно введедвумя отверстиями, ые пластинки, каждая оложена за отверстием улятор, расположенные по ходу луча после 9) 80. А-поляризатора генератор, подсоединенный к модулятору, синхронный детектор вход которого соединен с выходом узкополосного усилителя, а опорный вход соединен с генератором, интегратор, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, блок управления двигателем, вход которого соединен с выходом интегратора, уси.литель мощности, вход которого соединен с выходом блока управления двигателем, а выход - с двигателем, индикатор нуля, вход которого соединен с выходом интегратора, дифференциальный усилитель постоянного тока, вход которого соединен с интегратором, первый аналого-цифровой преобразо- Щ ватель, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, сумматор, вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, предварительный усилитель, вход кото-Я рого соединен с выходом датчика угловых перемещений, второй аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, причем выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом суммато,ра, цифровое индикаторное устройство, вход которого соединен с выходом сумматора.Изобретение относится к приборостроению, а именно к приборам дляизмерения углавращения плоскостиполяризации света, и может быть исольэозано при Физико-химических иседованиях или анализе материалов,обладающих оптической активностью,Известен автоматический поляриметр, содержащий спектральныиисточник излучения, поляризатор.-модулятор излучения по колебаниям его 10азимута поляризации, анализатор срычажным механизмом поворота, фотоэлектронное отсчетное устройство скодирующим диском, прецизионный винтовой редуктор с подвижной кареткой, 15Фотоприемник и двйгатель Я .Недостатком данного автоматического поляриметра является невысокаяточность измерений вследствие применения рычажно-кулачковой передачи рОдля преобразования угловых перемещений.Наиболее близким к предлагаемомуявляется автоматический поляриметр,содержащий спектральный источникизлучения и последовательно расположенные по ходу луча поляризатор,кювету для образца, анализатор, жест.ко соединенный с ротором датчика угловых перемещений, и фотоприемник,связанный через узкополосный усилитель с двигателем, соединенным с анализатором 2,Недостаток известного поляриметраневысокая точность измерений,3Цель изобретения - повышение точности измерения угла вращения плоскости поляризации света оптическиактивными веществами.цель достигается тем, что в авто-. 4 Оматический поляриметр, содержащийспектральный источник излучения и последовательно расположенные по ходулуча поляризатор, кювету для образца, анализатор, жестко соединенный с 4ротором датчика угловых перемещений,и Фотоприемник, связанный через узкополосный усилитель с двигателем,соединенным с анализатором, дополнительно введены диафрагма с двумя от- Оверстиями, две полуволновые пластинки, каждая иэ которых расположеназа отверстием диафрагмы, и модулятор,расположенные последовательно по ходу луча после поляризаторагенератор,подсоединенный к модулятору, синхрон-ный детектор, вход которого соединенс выходом узкополосного усилителя, аопорный вход соединен с генератором,интегратор, вход которого соединен свыхбдом синхронного детектора, блок 6 О:управленйй двигателем, вход которого соединен с выходом интегратора,усилитель мощности, вход которого соединен с выходом блокауправления двигателем, а выход я с двигателем, индикатор нуля,вход которого соединен с выходомйнтегратора, дифференциальный усили-.тель постоянного тока, вход которого соединен с интегратором, первыйаналого-цифровой преобразователь,вход которого соединен с выходом дифФеренциального усилителя постоянноготока, сумматор, вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, предварительныйусилитель, вход .которого соединен свыходом датчика угловых перемещений,второи аналого-циФровой преобразова-тель, вход которого соединен с выхоцом,предварительного усилителя, приаем, выход второго аналого-циФровогопреобразователя соединен с вторымвходом сумматора, цифровое индикатор-.ное устройство, вход которого соединен с выходом сумматора.На чертеже изображена структурнаясхема поляриметра.Поляриметр содержит источник излучения 1, монохроматор 2, оптическуюсистему 3, линейный поляризатор 4,диафрагму с двумя отверстиями 5, полуволновые анизотропные пластины б,модулятор 7 генератор 8, кюветудля образца 9,:анализатор 10, жесткосоединенный с ротором 11 датчика угловых перемещений 12, фотоумножитель13, уэкополосныи усилитель 14, синхронный детектор 15 интегратор 16,индикатор нуля 17, блок управлениядвигателем 18,. усилитель мощности 19,электродвигатель с редуктором 20,предварительный усилитель 21, аналого-цифровой преобразователь 22, сумматор 23, дифференциальный усилительпостоянного тока 24, аналого-цифровойпреобразователь 25 и цифровое индикаторное устроиство 2 б,Поляриметр работает следующим образом,Световой поток от источника спектрального излучения 1 проходит черезмонохроматор 2 и оптической системой3 формируется в параллельный поток,Линейно поляризованный поляризатором4 световои поток с азимутом главнойплоскости поляризации, условно принятым за нулевой, разделяется диафрагмои 5 на два идентичных световыхпотока 3 и 32 , которые, проходячерез полувоцновые анизотропные пластины б, изменяют свои азимуты плоскости поляризации на равные и противоположно направленные углыи 9соответственно относительно главнойплоскости пропускания линейного поляризатора 4. Модулятор 7, управляе-мый генератором 8, осуществляет синусоидальную синхронную модуляциюазимутов плоскостей поляризации световых потоков 1 и 3 . Промодулированные световые потоки пропускают1060954 3через кювету для образца 9, анализатор 10 и подают на фотоумножитель 13При прохождении световых потоков3 иЭ через анализатор 10 модуляция по азимуту плоскостей поляризации преобразуется в модуляцию по интенсивности.Интенсивности каждого светового потока содержат постоянные составляющие и переменные, кратные частоте модуляции.Составляющие первых гармоник ин- тенсивностей световых потоков 3 и 3 на фотокатоде фотоумножителя 13 при скрещенном положении анализатора 10 и поляризатора 4 равны по величине и противоположны по Фазе, а суммарный сигнал по первым гармоникам на выходе фотоумножителя равен нулю,Отклонение анализатора 10 от скре. щенного положения вызывает одновременное и противоположное по направлению изменение амплитуд первых гармоник переменных составляющих световых потоков 3 и 3Выходной сигнал с фотоумножителя 13 поступает на узкополосный усилитель 14, который выделяет суммар- " ный сигнал первых гармоник.Выделенный и усиленный сигнал подается на вход синхронного детектора 15, на второй вход которого поступает опорное напряжение с генератора 8.Выходной сигнал с синхродетектора 15, соответствующий величине и знаку отклонения анализатора 10 от скрещенного положения,с поляризатором 4, подается на интегратор 16. Выход интегратора 16 соединен с индикатором нуля 17, который предназначен для визуального контроля скрещенного положения анализатора 10 и поляризатора 4, Выход интегратора 16 соединен также с блоком управления 18 двигателем, которыи вырабаты вает электрические сигналы управления, пропорциональные сигналу рассог ласования.Через усилитель мощности 19 сигна лы управления поступают на шаговый электродвигатель 20, который поворачивает анализатор 10 до появления нулевого сигнала рассогласования, т.е, до установки анализатора 10 в скрещенное положение по отношению к поляризатору 4.Сигнал с обмоток датчика угловых перемещений 12, усиленный предварительным усилителем 21 и преобразован .ный аналого-цифровым преобразователем 22, подается на сумматор 23, иа другой вход которого поступает сигнал с выхода интегратора 16, усиленный дифференциальным усилителем постоянного тока 24 и преобразованный аналого-цифровым преобразователем 25. С выхода сумматора 23 сигнал вцифровой форме, соответствующей алгебраической сумме показаний датчикаугловых перемещений 12 и сигнала рассогласования анализатора 10 от скрещенного положений с поляризатором 4,индицируется цифровым индикаторным 10 устройством 26, а также передаетсяна ЭВМ для последуЮщей обработки.При введении в кювету 9 исследуемого оптически активного веществанулевой сигнал рассогласования будет 15 не при скрещенном положении анализатора 10 и поляризатора 4, а при положении, отличном от него на угол,равный углу вращения плоскости поляризации света оптически активнымвеществом. Направление угла вращенияанализатора 10 определяется фазои пе-ременнои;составляющей первой гармони- ки светового потока, имеющего большуюамплитуду.Предлагаемое изобретение повышаетточность измерения угла вращенияплоскости поляризации света оптически активными веществами и позволяетрасширить динамический диапазон изме. ряемых углов.Разделение линейно поляризованногоизлучения на два идентичных потока,отклонение плоскости поляризации каждого потока на равные и противоположно направленные углы с последующейсинхронноЦ модуляцией азимутов плоскостеи поляризации каждого световогопотока и пропускание через исследуе- мый обЪекто двух световых потоков споследующим интегрированием обоих 40 световых потоков по интенсивности нафотокатоде фотоумножителя позволяютавтоматически проводить измерениеугла вращения плоскрсти поляризациисвета оптически активными веществами 45 по нулевому суммарному сигналу первыхгармоник.4Введение в поляриметр датчика уг",ловых перемещений, двух аналого-цифровых преобразователей, сумматора,дифференциального усилителя постоянного тока, синхронного детектора иинтегратора позволяет использоватьугломерное отсчетное устройство в качестве,системы грубого отсчетааточный отсчет производить с помощьюэлектронных средств с погрешностьюне менее одной угловой секунды, расширить динамический диапазон измеряе"мых углов, уменьшить зависимость погрешности измерения от величины угла .60 поворота анализатора и от ошибок двигателя с редуктором.1060954 Составитель В. КотеневТехред А.Лсг Корректор И. Муск Редантор В 27/42 Тираи 873 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, о Заказ 1 д.4 иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проект 4