Гидрооптический рефрактометр

а 920477 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциапистическинРеспубпик(53)М,. Кл. 6 01 И 21/41 тасуднрстькнный кнмнтнт СССР но делам наебрвтеннй н открытнй5 З УДК 5 З. З 22. .4(088.8) Дата опубликования описания 15.04,82 1 т М.В. Лейкий., Б.И. Молочников, Б,В. На мов,И.С. Васильева и М.Б. Докучаева 1(54) ГИДРООПТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР 1Изобретение относится к технической физике, а именно к рефрактометрическим приборам для анализажидкостей и может быть использованов гидрологии (анализ солености морской воды), а также в химической,фар"мацевтической и др. отраслях промышленности.Известен гидрологический оптичес.кий рефрактометр, содержащий проточ"10ную кювету, объектив и фоторегистри-.рующее устройство 1,Данный рефрактометр характеризуется недостаточной чувствительностью,низкой виброустойчивостью и связан-,ной с этими обстоятельствами невысо"кой точностью. Низкая виброустойчи"вость данной схемы проявляется втом, что неизбежные при длительномавтономном эксплуатировании угловыесмещения кюветы (из-за переменного иФлуктуирующего по глубине давленияисследуемой воды) приводят к дополнительному наклону преломленного пучка света, что приводит к значительным ошибкам измерения.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является гидрооптический рефрактометр, со тержащий последовательно установленные в корпусе источник света автоколлиматор, включающий щель, объектив и двугранное зеркало, рас" положенное в исследуемой среде,реб-. ро которого находится на оптической 6 си объектива, а одна из граней наклонена к этой оси под углом, не равным 90 о, а также установленные в корпусе иллюминатор, расположенный перед исследуемой средой, и систему обработки информации 1,21.Известный рефрактометр обладает уменьшенными, по сравнению с другими рефрактометрами, вибрационной и температурной погрешностями.При регистрации пороговых изменений показателя преломления чувствительность рефрактометра недостаточно высока. Это3 92047не позволяет регистрировать ряд процессов, например, слабые изменениятемпературы и показателя преломленияв океанологицеских экспериментах.Световые пучки, отразивщиеся отграней двугранного зеркала, находятся в неодинаковых условиях, а следовательно по-разному искажаются объективом, при этом, вследствие абберации, световые пятна имеют равное ис- цкажение, величина которого эавйситот угла наклона светового пучка.Наличие этой систематической ошибки ведет к снижению чувствительности иусложнению обработки результатов измерения.Целью изобретения является повышение чувствительности измерений,Поставленная цель достигается тем,что гидрооптический рефрактометр,содержащий последовательно установ-,ленные в корпусе источник света,автоколлиматор, включающий щель,объектив и двугранное зеркало, расположенное в исследуемой среде, ребро- которого находится на оптической осиобъектива, а одна из граней наклоненак .этой оси под углом, не равным 90,а также установленные в корпусе иллюминатор, расположенный перед исследуемой средой, и систему обработки информации, снабжен двумя системами плоских зеркал, оптицески сопрягающими грани двугранного зеркала сплоскостью, в которой находятся иэоб 35ражения щели, при этом числа зеркалв системах.отличаются на 2 к, гдек = 0,1,2, щель расположена на оптической оси объектива, а втораягрань двугранного зеркала наклонена40к оптической оси объектива на такойже угол, как и первая, ",Ка фиг. 1 представлена принципиальная схеме рефрактометра; нафиг, 2 - вид поля зрения рефрактометра.45Рефрактометр содержит источниксвета 1, конденсатор 2, входную щель3, объектив 4, иллюминатор 5, двугранное зеркало 6, установленное висследуемой среде 7, две системыплоских зеркал 8-10 и 1-1,12,10,головной объектив 13, фоторегистрирующее устройство 1 В (систему обработки информации) . Входная щель3, объектив 4 и двугранное зеркало6 представляют собой автоколлиматор,В поле зрения рефрактометра находятСя изображения входной щели в на 7 4чальном положении 1,16 и изображения 17 и 18, входной щели при изме" нении показателя преломления воды,Рефрактометр работает следуюшич образом.Источник светас помощью конденсатора 2 освещает входную щель 3, находящуюся в фокальной плоскости объектива 4. Далее коллимированный пучок света проходит иллюминатор 5, входит по нормали в исследуемую среду 7 (воду) и отражается от двугранного зеркала б, грани которого расположены под равными углами к оптической оси, После отражения от двугранного зеркала исходный пучок света разделяется на два пучка, каждый -иэ которых проходя исследуемую среду в обратном направлении, падает на иллюминатор 5 над некоторым углом.Преломленные после иллюминатора пучки света системами плоских зеркал 8-10 и 11,12,10 направляются во входной зрачок головного объектива 13. В, фокальной плоскости объектива строятся два изображения входной щели, образованные пучками, отраженными от различных граней двугранного зеркала. Анализ поля зрения и выдачи измерительной информации производится с помощью Фоторегистрирующега устройства 14.Оптическая система юстируется таким образом, чтобы в некотором нацальном положении например, вблизи поверхности водоема)., в поле зрения (фиг,2) изображения входной щели 15 и 16 совпадали по координате М и были бы смещены на половину поля зрения по координате У.При изменении показателя преломления воды упри погружении аппарату-. ры) пуцки света, проходящие иллюминатор, получают дополнительное угловое отклонение в разные стороны от оптической оси. Хаким образом, данная схема имеет удвоенную чувствительность по сравнению с известной.Системы плоских зеркал 8-10 и 11,12,10, имеющие в,цастном случае одинаковое число зеркал в своем составе разность числа зеркал в системах равна нулю), направляют преломленные после иллюминатора пучки света во входной зрачок объектива.Причем, после прохождения пучками систем зеркал знаки угловых отклонений не изменяются, т.е. пучки по-прежнеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент Японии й 50-17147,кл. 111 Е 4, опублик. 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Иф 2728887/18-25,кл. С 01 Ц 21/41, 1979 (прототип). 5 . 920477 6 му получают дополнительные отклоне- точности измерения е. условиях быстро ния е различные стороны. Аналогич- го изменения температуры исследуемой ное положение имело бы место, если среды и наличия значительных вибрабы числа зеркал в системе отлича- ций.лись бы не на нуль, а на любое четное число 2 к.При выбранном количестве зеркал Формула изобретения е системах изменение показателя пре.ломления исследуемой среды приво- Гидрооптический рефрактометр со 1 дит к тому, что изображения щелей 10 держащий последовательно установ" 15 и 16иг.6 (Фиг.2) смещаются в разные , ленные е корпусе источник света, ав стороны вдоль оси ХХ изображе- , токоллиматор, включающий щель, объния 7 и 18), причем разность их ектив и двугранное зеркало, располо. координат, определяемая Фоторе-, женное в исследуемой среде ребромФ гистрирующим устроиством характе которого находится на оптической риэует измеряемое изменение показа- оси объектива, а одна из граней теля преломления, наклонена к этой оси под углом неОУОчевидно, что данная схема рефрак- равным 90 , а также установленные тометоа обладает высокой виброустой- в корпусе иллюминатор, расположен" чивостью. Действительно, при наклонах 26 ный перед исследуемой средой, и двугранного зеркала из-за нейзбежных систему обработки информации о тчВ изменении и Флуктуаций. давления воды л и ч а ю щ и й с я тем, что с (основной источник вибраций) прелом- целью повышения чувствительности иэ" ленные после иллюминатора световые мерений, рефрактометр снабжен двупучки получают угловые приращения од мя системами плоских зеркал, оптиного знака 1 пучки .отклоняются в од- чески сопрягающими грани двугранного ну сторону), изображения щелей зеркала с плоскостью, в которой на.- также смещаются в одну сторону,по- ходятся изображения щели, при этом этому разность координат изображе- . числа зеркал в системах отличаются ний щелей остается практически не" зо на 2 к, где к = 0,1,2, щель расизменной. положена на оптической оси объектиАналогично воздействует на обе ва, а вторая грань двугранного зерщели и наклон зеркала 10, смещая их кала наклонена к оптической оси объна одинаковую велицину е одну сторо- ективв на такой же угол, как и перну. вая.3 акалки 8,9 и 11,12 конструктивно выполняются в виде единого двугранного зеркала, Естественно,чтонаклон этих зеркал вообще не приводит к отклонению световых пучков.Таким образом, данный рефрактометр обладает повышенной чуестви"теуьностью и еиброустойчивостью,чтодает. возможность достичь высокой920 Ц 7 г.2 Составитель Н. Гусева Техред И. Гайду Редактор Н. Гора рректор Ю. Макаренко 4 Тираж 883 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д.