Устройство для измерения оптических коэффициентов преломления и плотности

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистических .республик(51)М. Кд. б 01 К 21/46 с присоединением заявки РЙ Гфеударстееенмк кеметет СССР ва делам кзееретеее к еткрмтев.4 (088,8).фф 1, ,";"птт Опубликовано 25.10.79, Бюллетень М 39 Дата опубликования описания 28,10,79 Ф, Э, Герценштейн, В, Г. Казачков, Ф. А, .Казачкова и О, М. Квринский(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ПЛОТНОСТИ Изобретение относится к области из.мерений или контроля оптической плотности и коэффициента преломления прозрачных веществ.Известны устройства для измерения оптических коэффициентов преломления и5 плотности, содержащие ицтерферометр с дифракционцой решеткой Щ. Подобные устройства обладают целым10 рядом недостатков: сложность выбора рабочего поля и поля сравнения, связи направления интерференционных полос с положением рабочего поля и поля сравнения;Наиболее близким по технической сущ 15 ности к данному изобретению является устройство для измерения оптических коэффициецтов преломления ц плотности;содержащее моцохроматическцй источник света, кювету с исследуемым веществом, полупроводниковый сквцистор с источниками опорного и пилообразного напряжений, схемы выделения видеосигнала и узлы выдачи данных 2 .едостатками данного устройства являются: наличие оптического эталонного канала сравнения (канала с фотометрической кюветой);,необходимость постоянной смены веществ в рефрактометрической кювете, что усложняет процедуру измерения; отсутствие автоматизации процесса измерений,Цель изобретения - автоматизация процесса измерений и воэможности исследования оптических характеристик прозрач ных веществ различного СоставеЭта цель достигается тем, что на одной из граней кюветы, параллельной оптической оси закреплен пьезоэлектрический преобразователь, электрически связанный с генератором высокой частоты, а в схему выделения -видеосигнала введены тактовый генератор и компарвтор с вспомогательным источником опорного напряжения, причем выход тактового генератора соединен с входами генератора высокой частоты, пилообразного напряжения и узлами выдачи данных.25 з 6931Сущность изобретения поясняется чертежом.Устройство состоит из источника монохроматического света 1, кюветы 2, пьезопреобразователя 3, трехслойного линейного сканистора 4, генератора высокой частоты (ГВЧ) 5, источника постоянного напряжения смещения 6, генератора пилообразного напряжения (ГПН) 7, дифференцирующего трасформатора (ДТ) 8, тригге Ора 9, электронных ключей 10, 11, нако-пителя 12, компаратора 13, источникаопорного напряжения (ИОН) 14, тактовэго генератора (ТГ) 15, счетчиков импульсов 16, 17, мультивибратора 18 иарифметического устройства 19 (узел выдачи данных) п -выход схемы поЭизмерению показателя преломления, Эвыход схемы по измерению оптическойплотности,Устройство работает следующим образом,С помощью пеьээлреэбразователя 3в исследуемом веществе, помещенном вкювету 2 создаются периодические сжатия и разрежения плотности вещества,которые для проходящего через них светового потока представляют амплитуднофазовую ультразвуковую дифракциоцнуюзорешетку. Световой ноток, прошедший кювету, проектируется на передний фоточувствительный слой сканистора. При этом положение на сканисторе нулевого порядкадифракции неизменно, а положение перво 35го порядка может изменяться, так какойо определяется коэффициентом преломления вещества, заполняющего кювету.Высшие порядки цифракции отсекаютсясхемой выделения видеосигнала,Временное положение (координата насканисторе) первого импульса от нулевого- порядка не зависит ни от параметровисследуемого вещества, ни от особенностей ультразвуковой дифракционнэй решетки, а его амплитуда 0 определяется как оптической плотностью исследуемого вещества, так и влиянием ультразвуковой дифракционной решетки.Временное положение и амплитуда 0второго импульса от первого порядка дифракции зависит от оптических свойстввещества и параметров ультразвуковойдифракционной решетки.Следовательно, ца выходе устрэйстваможет быть зарегистрирована вмичина:рт,где 6 -коэффициент учитывающий час 81 4тэту ультразвуковых колебаний и параметры электронной схемы;- временной интервал междуположениями импульсов, соответствующихдифракционным пучкам нулевого и первогопорядков,",и оптическая плотность1 АУт ц 20 разность амплитуд импульсов, соответствующих пучкам нулевого порядка при отключенном ( уф ) и включенном ( Ц )ГВЧ,/У -амплитуда импульса, соответствующего дифракционному пучкупервого порядка при включенномГВЧ,При включении схемы ТГ 15 запускаетГПН 7, трехпозиционный электронныйключ 11 и открывает счетчик импульсов16, Ключ 10 закрыт и снимает напряжение питания с ГВЧ 5 и триггера 9, Вэтом случае закрыт.и счетчик импульсов17. С ДТ 8 через ключ 11 ца накопительо12 поступают импульсы с амплитудой Ц.Напряжение накопителя 12 сравниваетсяв компараторе 13 с напряжением ИОН 14.Процесс длится до тех пор, пока на выходе компаратора 13 не сформируется.нулевое напряжение, В это время в счетчике импульсов 16 происходит счет импульсов, поступающих от мультивибратора18, При поступлении с компаратора 13на ТГ 15 нулевого потенциала последний,запирает ГПН 7 и разрешает запись кодасчетчика импульсов 16 в арифметическом устройстве 19. Затем ТГ 15 открываетключ 10, с помощью кэтэрого включается ГВЧ 5 и триггер 9, переводит ключ11 во второе положение и осуществляетновый цикл работы ГПН 7. Так как вэтэм случае на выходе скацистора 4 формируются два импульса ключ 11 за одинход пилы пропускает только один импульс;во второй позиции - первый в третьейпозиции - второй пэ следованию. Процесссчета и записи кодов, соответствующихо (амплитудам импульсов Ц и Ц осуществляется также, как и в первом случае,Одновременно с этим триггер 9 формирует импульс, длительность которого пропорциональна коэффициенту преломления 2.Передним фронтом импульса триггера 9открывается счетчик импульсов 17, в котором происходит счет импульсов мульти69318 5вибратора 18 за время длительности импульса триггера. Задним фронтом импульса триггера, 9 код счетчика импульсов 17 записывается в арифметическом устройстве 19. В дальнейшем до завершения цикла измерений соответствующие ячейки памяти арифметического устройства 19 остаются заполненными. После трехкратного срабатывания компаратора 13 ТГ 15 разрешает осуществление арифметических действий в устройстве 19, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий величине оптической плотности Э, и переводит схем в исходное состояние. Процесс измерений будет повторяться сначала. 6схему выделения видеосигнала и узлы выдачиданных, отлич ающе ес я тем, что, с целью автоматизации процесса измерений и возможности исследования оптических характеристик прозрачных веществ различного состава, на одной из граней кюветы, параллельной оптической оси, закреплен пьезоэлектрический преобразователь, электрически связанный с генератором высокой частоты, а в схему выделения видеосигнала введены тактовый генератор и компаратор с вспомогательным источником опорного напряжения,причем выход тактового генератора соединен с входами генератора высокой частоты, пилообразного напряжения и узлами выдачи данных.формула изобретения20Устройство для измерения оптическихкоэффициентов преломления и плотности,содержащее монохроматический источниксвета, кювету с исследуемым веществом,полупроводниковый сканистор с источника 25ми опорного и пилообразного напряжений,Источники информацйи, принятые во внимание при экспертизе1. Васильев Л, А. и др. Интерферомет), с дифракциОниой решеткой уф "Мащиностроение", 1976, с. 161-171.2, Авторское свидетельство СССР Хо 427273, кл, Я 01 Х 21/24, 1972 г. ( прот отип),Подписссг Заказ 6065/12 1 иГаж 1073 ЦНИИГ 1 И Государственного комитета но делам изобрете 11 иЙ и откр 1 Г 1 ий 113035, Москва, Ж, Гауа 1 ская