Способ измерения показателя преломления жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИ)1СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119) (11) 1 И 21/41 Я САН ИЗОБ Т 5 юл. лит Вел ическии исти ской кои ОктябролюцииН . Пал амарч и ре и 0 8,8)ССР 85.316 етельствоИ 21/45,тании 9 20981. свид С 01 обри 2, 1 щим о Способ осуществляютом. Исследуемуюпрозрачную цилиСветовым потоко мещают вкювету 5ика 1, растеля 2,адью, прикостьическуют исто с помощью рассе сеянн аю иа кювету 5зон углов жидковходавают э астин, п ту 5,щий п ник 1ения ч кую кювегистрируюИсточ акрепленныГ помощьюимеющего ни вет ми огр объект ичителям а Ьотопр и 4ика 6 пространств УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГКНТ СССР 8 ТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское9 1179171, кл.Патент Великл. С 01 И 11/ 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯРЕЛОМЛЕНИЯ ЖЩКОСТИ57) Изобретение предназначено дл Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения показателя преломления жидких сред.Цель изобретения - повышение точности й быстродействия измерений.На Фиг.1 показана структурная схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - зависимость угла входа луча, прошедшего через кювету с жидкостью, от координаты выхода ег иэ объекта и соответствующий сигнал на выходе фотоприемника.Устройство для реализации способа (Аиг.1) содержит источник 1 света, рассеиватель 2, ограничитель 3 и 4 светового потока в виде непрозра розрачную цилиндричесфотоприемник 6 и ре"рибор 7.света располагают вак, чтобы ось индиизмерения показателя преломленияжидких сред. Цель изобретения - повышение точности быстродействия. Рассеянным пучком излучения освещают цилиндрическую кювету с исследуемой жидкостью, Диапазон углов входа излуче-.ния в кювету ограничивают. Формируютпучок параллельных лучей, прошедщихчерез исследуемый объект, характеристики которого связаны с показателем преломления жидкости, помещеннойв кювету. Характеристиками парачлельного светового пучка, позволя,.1 цимиизмерять показатель преломления исследуемой жидкости, являются границысветотени. 2 ил. катрисы излучения была перпендикулярна оси прозрачной цилиндрическойкюветы 5. Рассеиватель 2 и ограничители 3 и 4 располагают в плоскости,перпендикулярной оси светового потока, причем ограничители 3 и 4 равноудалены от нее. Фотоприемник 6 включает объектив с малой апертурой и .линейный прибор с зарядовой связью иэлектрически связан с регистрирующимприбором 7.. (4) 55 малуюапертуру, из всех лучей вышедших из кюветы 5 в плоскости изображения фотоприемника 6, Фиксируюттолько параллельныелучи. Фиксация 5пучка параллельных лучей, определяемая объективом Фотоприемника 6 послепрохода через прозрачную цилиндрическую кювету 5 с исследуемой жидкостью, имеет вид светлых и темных полос. На выходе фотоприемника 6 Формируется сигнал, от-,раженный на Фиг.2,В пучке параллельных лучей отсутствуют лучи, угол входа которых вкювету 5 превышает + 9 , образованный осью пучка лучей и линией, проходящей через края ограничителей 3 и4 и цилиндрическую кювету 5. Отсутст "вие лучей в параллельном пучке приво;соответствует уровню "0" сигнала навыходе Фотоприемника 6 (Фиг,2).Лучи,. вошедшие в прозрачную ци,.пиндрическую кювету 5 с исследуемой 25жидкостью в секторе, ограниченномзначением углов 9 к, также как и лучи, прошедшие мимо кюветы 5, образуют светлую полосу в пучке параллельных лучей, что соответствует уровню"1" сигнала на выходе фотоприемника 6 (Фиг.2).График зависимости угла входа лучей в прозрачную цилиндрическую кювету 5 с исследуемой жидкостью от координат выхода этих лучей параллельно линии регистрации, показанный наФиг.2, построен на основе уравнения Х п Х9 = 2(агсздп --- агсздп -в в +Ъ п Ь поХ п,Хгде 9 - угол входа лучей в кювету 5; 45а и Ъ - внутренний и внешний радиусыкюветы 5; пфпи п,К - показатели преломления окружающей среды, кюветы 5 и 50исследуемой жидкости соответственно; Х - координата выхода относительно линии регистрации лучей, прошедших сквозь кювету 5.Для максимальных углов входа рассеянных лучей, которые определяются положением ограничителей 3 и 4, ко "да О = 9 кои Х = Х, уравнение (1)запишется в виде Х( е плХ 1 й = 2(агсв 1 п --- агсздп -" - + кр Ъ пЬпоХ п,Х + агсвдп ---- агсвдп -- ), (2)пса п,каПредельный угол 0 к отличается от угла 0 О, который образован линией регистрации и линией, проходящей через край ограничителя и ось кюветы, и вычисляется Функцией9 = агсгВР(3) Однако, если обеспечить условия Ь ъ Ъ и Р Ф Ь, то предельный угол 0 будет близок по значению углуЯо априЬ 10 ОЪ иР)100;Ь углы Я в и 9 с погрешностью, непревышающей 1 , совпадают. Если размеры кюветы удовлетворяют условию Ь ( ,( Ь/100 и ЬР/ 100, то калибровку устройства с целью определения предельного угла для каждого нового образца жидкости проводить не нужно, в противном случае ограничители удаляют на требуемое расстояние и проводят дополнительную калибровку.График на Фиг.2, построенный на основании уравнения (1), свидетельствует о том, что при отсечении ограничителями 3 и 4 лучей, угол входа которых в кювету 5 с исследуемой жидкостью превышает 9 к , приводит к отсутствию в пучке лучей, выходящих из кюветы 5 параллельно линии регистрации.Границы светотени - Х и Х (Фиг.2) связаны с геометрическими паг раметрами кюветы 5, показателем пре - ломления исследуемой жидкости и положением ограничителей 3 и 4, задающих критические углы + Яквхода лучей в прозрачную цилиндрическую кювету 5, соотношением (1).Сигнал на выходе Фотоприемника 6 (Фиг.2) связан с границами светотени соотношением где К, - коэффициент передачи Фотоприемника 6.При условии 2 К= 1, что обеспечивается в процессе настройки прибора из уравнения (2) с учетом соотношения (4), получают формулу1636737 Т п(52 т ппТи оТа в 1 п(агсвдп --- агявж - -+ агсвдп --- ф- ) Ь ппЬ по а 2 Т 1 и се мпТ 1 9агсв 1 п --- в ) по а 2 Оо=Р =агссц- Е Регистрирующий прибор 7 из сигнала на выходе фотоприемника 6 выделяет интервал Т 1, соответствующий минимальному расстоянию между границамисвета и тени в распределении интенсивности параллельного пучка, и вычисляет значение показателя преломления исследуемой жидкости согласно уравнению (5). 1 15Способ отличается простотой реализации оптической системы, состоящей из источника света в виде лампы накаливания, рассеивателя, например, из оргстекла молочного цвета, двух 20 экранов, например, металлических и длиннофокусного объектива. Требования к элементам невысокие - так, напри" мер, изменение напряжения питания источника на + 10% относительно номи нального значения не влияет на результат измерения прибора. В связи с отсутствием подвижных механизмов устройство, реализующее способ, обладает повьппенной надежностью. 30Способ характеризуется высоким быстродействием, определяемым в основном быстродействием фотоприемника и продолжительностью вычислений по Формуле (1) вычислительного устройства, входящего в состав регистрирующего прибора. При.использовании, например, в качестве фотоприЖаВ Ти ОТ 1 а;в 1 п(агсвп --- агсвп в в . + Ь пс Ьгде Т - минимальное расстояние между границами света и тенив распределении интенсивностип - показатель преломления окруожающей среды,емника линейного прибора с зарядовойсвязью с тактовой частотой 3 ИГц,время преобразования видеосигнала непревысить 0,3 мс. Формула изобретения Способ измерения показателя преломления жидкости, в котором исследуемую жидкость помещают в цилиндрическую кювету с известными внутренним а и внешним Ь диаметрами и показателем преломления п материала стенок кюветы, освещают кювету световым пучком, который ограничивают симметрично плоскости, проходящей через ось кюве" ты и линию регистрации, и измеряют расстояния между границами света итени в распределении интенсивности, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия, световой пучок до его ограничения рассеивают и ограничивают рас". сеянный световой пучок так, что расстояние Р от линии регистрации до краев ограничителей и расстояние Ь от оси кюветы до плоскости ограничи- . телей много больше внешнего диаметра кюветы, из прошедшего кювету излуче" ния Формируют пучок параллельных лучей, а показатель преломления и исследуемой жидкости вычисляют по Формуле- угол между линией регистрации и линией, проходящей через край ограничителя и ось кюветы.1636737 ФИ 2 Составитель Ю.Гриневаехред М.Дидык Коррек р М.Рароии ктор Л.Зайцева роизв издательский комбинат "Патент", г. Ужгород агарина, 1 О стве Заказ 811 Тираж 407ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открьггиям при ГКНТ ССРаушская.наб., д. 4/5