SU911251A1

SU911251A1 - Channel refractometer

Info

Publication number: SU911251A1
Application number: SU792728887A
Authority: SU
Inventors: Эрнст Юрьевич Дурович; Валерий Иванович Ереновский; Эдуард Иосифович Красовский; Борис Израилевич Молочников; Борис Валентинович Наумов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6681
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1982-03-07

Description

Изобретение относитс к технической физике, а именно к области исследовани веществ и материалов с помощью оптических приборов, и может быть использовано дл анализа жидких и.газообразных веществ путем измерени их козффициента преломлени , причем вне зависимости от величины вибраций.The invention relates to technical physics, namely to the field of research of substances and materials using optical instruments, and can be used to analyze liquid and gaseous substances by measuring their refractive index, regardless of the magnitude of the vibrations.

Известен рефрактометр гониометрического типа, предназначенный дл исследовани жидкостей и содержащий источник света, щель, автоколлимационный объектив, проточную кювету, плоское автоколлимационное зеркало, систему приема и обработки сигнала с делителем.A goniometric type refractometer is known for examining liquids and containing a light source, a slit, an autocollimation lens, a flow cell, a flat autocollimation mirror, a signal receiving and processing system with a divider.

В известном рефрактометре в качестве полезногЬ сигнала фиксируетс смещение изображени щел в плоскости делител 1.In the known refractometer, the image offset of the slit in the plane of the divider 1 is recorded as a useful signal.

К недостаткам известного рефрактометра относитс то, что вибраци отдельных частей оптической схеи«, например щели, автоколлимационного объектива, проточной кюветы и автоколлимационного зеркала, друг относительно друга вызывает смещение изображени диафрагг при отсутствии полезного сигнала, что приводитThe disadvantages of the known refractometer include the fact that the vibration of individual parts of the optical circuit, such as a slit, autocollimation lens, flow cell and autocollimation mirror relative to each other, causes a shift in the diaphragm image in the absence of a useful signal, which causes

к по влению шумового вибрационного фона, вызывающего повышение величины порога чувствительности прибора.to the appearance of a noise vibration background causing an increase in the threshold value of the instrument.

Принцип действи система приема и обработки сигнала известного рефрактометра основан на компенсации отклонени светового пучка, прешедшего только через эталонную среду. Компенсаци осуществл етс при помоto щи компенсационной пластины. Предварительно перед каждым измерением необходимо тщательно устанавливать нулевое, показание прибора при помощи пластины дл установки нул . Это The principle of operation of the system for receiving and processing a signal of a known refractometer is based on compensating for the deviation of the light beam, which passes only through the reference medium. Compensation is carried out using a compensation plate. Before each measurement, it is necessary to carefully set the zero, the instrument reading by means of a plate for setting zero. it

15 приводит К усложнению процесса измерени . Кроме того, смещение нулег вого положени под действием вибраций вызывает дополнительную ошибку иэмерен ,;15 leads to a complication of the measurement process. In addition, the displacement of the zero position under the action of vibrations causes an additional error and is measured;

2020

Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс автоматический: проточный рефрактометр, включающий; последовательно расположенные источник света, автоколлиматор , включ;ающий щель и оптическую систему (объектив), дифференциальную кювету с д;вум полост ми дл контро .дируемой и эталонной жидкостей, The closest technical solution to the invention is an automatic one: a flow refractometer comprising; consecutively located light source, autocollimator, including a slit and optical system (lens), a differential cell with d; wavine cavities for counter-dividing and reference liquids,

30 зеркало, расщепл ющую пластину. устройство дл мультии.пик.чиии угла преломлени и светоприомиик. В этом приборе используетс г1втоколлимациоЕ на призматическа дифференциальна кювета, одна из полостей которой заполнена эталонно жидкостью, а втора полость вл етс открытой и через нее проходит поток исследуемой жидкости. Кроме того, рефрактометр содержит теневой нож и систему обработки информации 21. Недостатки известного рефрактометра - вибраци отдельных частей оптической схемы относительно друг лруга (и в особенности автоколлимационного зеркала) вызывает смещение изображени входной щели при отсутствии полезного сигнала, что приводит к по влению шумового вибрационного фона, вызывающего ухудшение порога чувствительности прибора. Та же может иметь место постепенный сдвиг (наклон) элементов, привод щий к систематической погрешности измерени , переменной во времени. Кроме того, применение жидкости в известных проточных рефрактометра приводит к по влению температурной погрешности измерени в св зи с тем что в р де случаев, например, при гидрологических исследовани х, характеризуемых быстрым изменением температуры, температура эталонной жидкости не успевает уравниватьс с температурой исследуемой жидкости Целью изобретени вл етс повышение точности измерени за счет уменьшени вибрационной и температу ной погрешностей измерени . Поставленна цель достигаетс тем, что в проточном рефрактометре, содержащем последовательно установленные источник света, автоколлиматор , включающий щель, объектив и зеркало, расположенное в исследуемо среде, а также теневой нож и систем обработки информации, зеркало выпол нено двугранным, кажда кромка ножа размещена между лини ми, сопр женны ми объективом и одной из граней зер кала с кра ми щели, при этом величи на двугранного угла выбрана из усло ви О : i i arc sin- , где di величина двугранного угла; N - пока затель преломлени исследуемой сред На фиг. 1 представлен проточный рефрактометр, общий вид; на Фиг. 2 вид А на фиг. 1 , Рефрактометр соде1ржит осветитель ную систему, состо щую из источника 1 света и конденсора 2. Осветительн система вынесена с оптической оси. Лвтоколлиматор включает щель 3 в виде полосы с кра ми 4, расположенную в фокс1льной плоскости объектива 5 с апертурой D, а также зеркало, выпап енное в виде двугранного угла с грлн ми f) и 7. И фжапы1)й плоскости ХУ1,ектива помг-щон тепи;вой нож 8. Кажда кромка ножа размещена между лини ми 9 и 10, сопр женными объективом 5 и одной гранью зеркстла с кра ми щели 3 автоколдиматора . Между автоколлимационным зеркалом и коллиматором 11 наход,;тс объем 12, через который проходит поток исследуемого вещества. Иллюг-шнатор защищает объектив от действи на него анализируемого потока. Кроме того, рефрактометр содержит систему 13 обработки информации. Рефрактометр работает следующим образом. В плоскости теневого ножа образуютс два изображени щели. Одно изображение фОрмируетс гранью зеркала , расположенной перпендикул рно оптической оси системы на рассто нии I, от иллюминатора. Второе изображение щели формируетс наклонной гранью зеркала. Рассто ние В между двум изображени ми щели в плоскости ножа определ етс по формуле е 2N(ir -d)f, где N - показатель преломлени среды, наход щейс внутри анализируемого объема; d - угол двугранного угла; f - фокусное рассто ние объектива . Рассто ние в зависит от величины двугранного угла и от абсолютного значени показател преломлени вещества, проход щего через анализируемый объем. В зависимости от величины N часть изображени диафрагмы от наклонной грани зеркала выходит из-за ножа, при неизменном положении изображени от нормальной грани зеркала. Изменение светового потока, выход щего из-за ножа, пропорциональное показателю преломлени N и фиксируетс системой 13 приема и отработки сигнала. Величина двугранного угла выбираетс из услови отсутстви полного внутреннего отражени на входе светового пучка в воздушный промежуток между иллюминатором и объективом , т.е. из услови arc sin Данна схема (по сравнению с известной ) обладает свойством повышенной виброустОйчивости по отно111ению к поперечным вибраци м элементов схемы (продольные смещени элемент ов Не существенны). Вибрационные смещени любых элементов схемы привод т к одинаковому смещению обоих изображений щели в одну и ту же сторону на одинаковую - пичину. Если по причине вибрации гфажение щели, сфор30 mirror splitting plate. device for multi. peak angle of refraction and svetopriomiik. This device uses an autocollimation on a prismatic differential cuvette, one of the cavities of which is filled with a standard liquid, and the second cavity is open and the flow of the test liquid passes through it. In addition, the refractometer contains a shadow knife and an information processing system 21. The disadvantages of a well-known refractometer are the vibration of certain parts of the optical system relative to each other (and in particular the autocollimation mirror) causes the image of the entrance slit to shift in the absence of a useful signal, which leads to a noise vibration causing a deterioration in the sensitivity threshold of the device. The same may be a gradual shift (tilt) of the elements, leading to a systematic measurement error, variable in time. In addition, the use of a liquid in a known flow refractometer results in the occurrence of temperature measurement errors due to the fact that in a number of cases, for example, in hydrological studies characterized by rapid temperature changes, the temperature of the reference liquid does not have time to equalize with the temperature of the liquid under study. the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the vibration and temperature measurement errors. The goal is achieved by the fact that in a flow refractometer containing successively installed light sources, an autocollimator including a slit, a lens and a mirror located in the test environment, as well as a shadow knife and information processing systems, the mirror is made dihedral, , coupled with the lens and one of the faces of the mirror with the edges of the slit, the magnitude of the dihedral angle selected from the condition O: ii arc sin-, where di is the value of the dihedral angle; N is the refractive index of the test media. FIG. 1 shows a flow refractometer, a general view; in FIG. 2 view A in FIG. 1, the Refractometer contains an illumination system consisting of a source of light 1 and a condenser 2. The illumination system is removed from the optical axis. An autocollimator includes a slit 3 in the form of a strip with edges 4 located in the foxl plane of lens 5 with aperture D, as well as a mirror which is melted out in the form of a dihedral angle with f) and 7. And fjapy 1) plane XY1, tepidy; howling knife 8. Each edge of the knife is placed between lines 9 and 10, a mating lens 5 and one face of the mirror with the edges of the slot 3 of the autocol dimmer. Between the autocollimation mirror and the collimator 11, there is a; tc volume 12 through which the flow of the test substance passes. The illusor protects the lens from the effects of the analyzed stream. In addition, the refractometer contains a system 13 for information processing. Refractometer works as follows. In the plane of the shadow knife, two images of the slit are formed. One image is formed by a face of a mirror, which is located perpendicular to the optical axis of the system at a distance of I, from the window. The second image of the slit is formed by the oblique face of the mirror. The distance B between two slit images in the knife plane is determined by the formula e 2N (ir -d) f, where N is the refractive index of the medium inside the volume being analyzed; d is the angle of the dihedral angle; f is the focal length of the lens. The distance in depends on the magnitude of the dihedral angle and on the absolute value of the refractive index of the substance passing through the volume being analyzed. Depending on the value of N, a portion of the image of the diaphragm from the inclined face of the mirror comes out from behind the knife, with the image in a constant position from the normal face of the mirror. A change in the luminous flux coming out from behind the knife is proportional to the refractive index N and recorded by the system 13 for receiving and testing the signal. The magnitude of the dihedral angle is chosen from the condition that there is no total internal reflection at the entrance of the light beam into the air gap between the porthole and the lens, i.e. From the condition of arc sin This scheme (as compared to the known one) has the property of increased vibrostability in relation to the transverse vibrations of the elements of the scheme (longitudinal displacements of the elements of Not essential). Vibrational displacements of any elements of the circuit result in the same displacement of both slit images in the same direction on the same — the slit. If due to the vibration of the groove gland,

Claims

Claim

A flow-through refractometer containing a sequentially installed light source, an autocollimator including a slit, a lens and a mirror located in the medium under study, as well as a shadow knife and an information processing system, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy by reducing vibration and temperature errors measurements, the mirror is dihedral, each edge of the knife is placed between the lines connected by the lens and each face of the mirror with the edges of the slit, while the dihedral angle is selected from lovia 0 <d. <ars sin 1, where d. - the value of the dihedral angle; N is the refractive index of the investigated medium.