Рефрактометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 191 1 С 01 М 21/4 ЕНИ ЛЬСТ тени и к оптиче ис и оптически стей в гидр являетсяний путем ставляюще ая схей схе устройств ак томе триче ст последоват очник 1 свет положе ьно р объе содер е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРАТОРСО :(56) Авторское свидетельство СССРВ 920411, кл, С 01 М 21/41, 1980,Авторское свидетельство СССРВ .757944, клС 01 Б 21/41, 1977,(57) Изобретение относится к онтическому приборостроению и может бытьиспользовано при изучении оптическипрозрачных неоднородностей в гидродинамике Цель изобретения - снижение динамической составляющей температурной погрешности, Устройство состоит из источника света, объектива,тносится к технической физике, в частностму приборостроению, и может бьпользовано при иэученипрозрачных неоднороднодинамике,Целью изобретенияшение точности измережения динамической соперат урной по грешности,На фиг,1 приведена оптичесма предлагаемого устройства;фиг 2 - ход лучей в оптическо световода, непрозрачного ножа и фотоприемника, причем световод выполнен в виде плосковыпукйой линзы, моднфицированной таким образом, чтона ее боковой поверхности образованыдва анализируемых объема, свободнозаполняемых участками и сследуемойсреды и последовательно зондируемыхколлимированным пучком света, образованным в процессе прохождения светав теле линзы, При этом отклонениесветового пучка в одном объеме вычитается иэ отклонения пучка в другообъеме и результирующее отклонениесоздает смещение изображения источника света относительно кромки ножа,что и регистрируется фотоприемникомпо изменению светового потока, прошедшего мимо ножа. 2 ил,световод, выполненный в виде плосковыпуклой линзы 3, и фотоприемник.4Фокальная плоскость линзы совпадаетс ее плоской поверхностью 5, на которой расположен участок б, сопряженный с объективом 2 со светящейся поверхностью источника 1 света, На расстоянии 1 от оптической оси линзы 00 на части плоской поверхности 5, симметричной участку 6, размещен не прозрачный нож 7. На части плоской поверхности 5 в месте ее пересечения с оптической осью 00 нанесено зеркальное покрытие 8, Часть боковой поверх" ности линзы выполнена в виде плос кости 9, ориентированной параллельно плоскости, проходящей через ось 00 и638613 центр источника 1 светаК плоскости9 прикреплены две оптические призмыО и 11, на поверхности которых, обращенных одна к другой, нанесены зеркальные покрытия 12 и 13, Линии пересечения поверхностей, образующихбоковые грани призм, и плоскости 9наклонены к направлению, параллельному оптической оси ОО, на угол с = 10= 90 - - + 1 где К - фокусное расо 1астояние линзы:3 Между плоскостью 9и выпуклой поверхностью 14 линзы,между плоскостью 9 и плоскостью 5, а 15также между глоскостью 5 и участкомбоковой поверхности линзы 3, противолежащим плоскому участку боковой поверхности, образованы соответственноучастки плоской поверхности 15, 16 и 2017, на которые, как и на выпуклуюповерхность линзы,14, нанесено отражающее покрытиеУстройство работает следующим образом, 25Иэображение источника 1 света(Фег 2) формируется объективом 2 научастке 6 плоской поверхности 5 плосковыпуклой линзы:3, От участка 6, находящегося в фокальной плоскости лин 30эы 3, расходящийся пучок света падаетна выпуклую поверхность 14 линзы и,отразившись от нее в виде коллимированного пучка, падает на плоскуюзеркальную поверхность 16, Отразившись от поверхности 16, пучок падаетна участок плоскости 9,. ограничивающий анализируемый объем среды АОПреломившисьпучок проходит по среде и падает на боковую. грань призмы 4010, ограничивающую АО 1,и, преломившись на ней, входит в тело призмы ипадает навторую боковую грань приэф.ж, покрытую зеркальным слоем 12,под углом, близким к 90 ф, Отразив:шись, пучок вновь пересекает боковуюгрань призмы 10, проходит вторично.через анализируемый объем АО, пересекает плоскость 9 и далее в обратномнаправлении проходит по пути, близкому к тому, который он прошел в прямом направлении, Отразившись вторичнаот зеркальной поверхности 14, параксимальный пучок превращается всходящийся и образует на зеркальном.покрытии 8 поверхности 5 вблизи точки ее пересечения с оптической осы00 вторичное изображение источникасвета,После отражения от зеркальногопокрытия 8 пучок становится расходящимся и вновь падает на зеркальную поверхность 14, а затем в видеколлимированного пучка последовательно падает на зеркальные поверхности 17 и 15 и участок плоскости 9,ограничиващций анализируемый объемАО, Преломившись на плоскости 9,пучок проходит через среду в объемеАО, падает на боковую грань второйпризмы 11, ограничивающую объем АОи, преломившись, падает на зеркальное покрытие 13, этой призмы под углом, близким 90Отразившись, коллимированный,пучок проходит в обратном направлении через боковую граньпризмы 11, объем АО, участок поверхности 9, падает последовательнона зеркальные поверхности 5, 17 и14, После отражения от поверхности4 коллиьырованный пучок, превратившись в сходящийся, образует окончательное изображение источника 1света в плоскости 5 на рабочей грани ножа:7, Часть пучка, прошедшаямимо ножа 7, падает на фотоприемник4, где и преобразуется в электрический сигнал,Образование промежуточного и окончательного изображений на поверхности 5 соответственно вблизи ее пересечения с оптической осью 00 и научастке с расположенным на нем ножом7, симметричном изображению, образованному на участке б, осуществляетсяпосредством прикрепления. призм такимобразом, что линии пересечения плоскостей их боковых граней с плоскос"тью 9 образуют угол у с направлением,параллельным оптической оси ООТакое расположение последовательно образуемых изображений источника светане только конструктивно целесообразно для их разделения, но и учитываетнеобходимость минимизации аберр ацийв окончат.ельном изображении при идентичной форме границ анализируемыхобъемов АО и АОПри изменении показателя преломления среды в АО, или АО пучок, прошедший через них, приобретает дополнительное отклонениеТакое изменениенаправпекия пучка после прохожденияАО в прямом и обратном направлениивызывает смещение промежуточногоизображения на зеркальном покрытии8 и изменение наклона пучка при его1 б 3863 4045 падении на границу АО, что приводитпри сохранении показателя преломпения среды в ЛО на прежнем уровне ксмещению окончательного изображенияна кромке ножа 7 и появлению приращения напряжения на фотоприемнике.4В случае, когда изменение показателяпреломления происходит в равной ме"ре в АО, и АО, то дополнительныеотклонения пучка в АО, и АОд практически равны по величине, алгебраически складываются и положение окончательного изображения источника светана ноже 7 и соответственно величинынапряжения на фотоприемнике 4 не меняются Таким образом, величину электрического сигнала определяет разницазначений показателя преломления вАО и АО,Устройство служит дпя дифференциальных рефрактометрических измерений в динамическом режиме при сканировании поля показателя преломленияисследуемой среды путем перемещенияустройства в естественной .среде, либопри набегающем потоке среды относительно неподвижного устройстваДляизмерения устройство погружают в исследуемую среду, ориентируя анализируемые объемы в сторону набегающегодвижения потока, Оба объема заполняются средой соответственно месту погружения, а затем происходит ее смена, Вследствие идентичного расположения относительно набегающего потокаобращенных к исследуемой. среде анализируемых объемов АОи АО обеспечивается равенство условий их свободного заполнения исследуемой средойпри движении,:т;е, поток не встречаетна пути к анализируемым объемам никаких конструктивных элементов с которыми возможен теплообмен, и элементы среды сохраняют в момент измерениясвою естественную температуру в отличие от устройства-прототипа, Призаполнении его компенсационной камеры элементы среды соприкасались бы состенками средства ее транспортировкив камеруФормула изобретенияРефрактометрическое устройство,содержащее источник света и располо женные по ходу луча световод и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений путем снижения динамической составляющей температурной погрешности, световод выполнен в видеплосковыпуклой линзы, фокальная плоскость которой совпадает с ее плос кой поверхностью, между источникомсвета и плоской поверхностью линзыразмещен объектив, при этом светящаяся поверхность источника светаоптически сопряжена с участком плос 15 кой поверхности линзы, смещеннымна расстоянии 1 от. оптической осилинзы, на части плоской поверхностилинзы, симметричной относительно оп".тической оси линзы этому участку,размещен непрозрачный нож, а на части плоской поверхности линзы в области пересечения ее с оптической осьюнанесено зеркальное покрытие, частьбоковой поверхности линзы выполненаплоской и ориентирована параллельноплоскости, проходящей через оптическую ось и центр источника света, кплоской. части боковой поверхности линзы прикреплены две оптические 30 призмы, на поверхностях которых, об ращенных одна к другой, нанесенызеркальные покрытия, причем линии пересечения плоскостей, образующих боковые грани призм, с боковой плос кой поверхностью линзы параллельны одна другой, а угол между ними и опо 1 тической осью линзы равен 90 -- + 12 Е где Г - фокусное расстояние линзы,при этом между плоским участком боковой поверхности и выпуклой поверхностью линзы, между плоским участкомбоковой поверхности линзы и ее фокальной плоскостью, а также междуфокальной плоскостью линзы и участ"ком ее боковой поверхности, противо лежащим плоскому участку, к которомуприкреплены призмы, сформированыучастки плоской поверхности, наклоненные под острым углом к оптическойоси линзы, на которые, как и на вы",пуклую поверхность линзы, нанесенызеркальные покрытия,.ч Подпи сное . 4 Тираж 409 осударственного комитета по и 113035, Москва, Ж, и ГКНТ СС оизводственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЗаказВНИИПИ ставихред 1638613 И