Измерительная головка для волоконно-оптического капельного анализатора

 

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для создания универсальных волоконно-оптических капельных анализаторов, применяемых для определения физических и химических параметров жидкостей. Сущность изобретения: измерительная головка содержит пустотелый цилиндрический корпус 1, на нижней грани которого выполнены три отверстия, центры которых расположены на одной прямой, причем одно отверстие располагается в центре, а два других - на равных расстояниях от него (примерно 1-1,5 мм). В центральном отверстии жестко закрепляется капиллярная трубка 2, по которой подается жидкость. Кроме этого внутри цилиндрического корпуса 1 располагаются волоконные световоды источника и приемника излучения 3, концы которых вставлены в жесткие обоймы 4. Жесткие обоймы закреплены с помощью эластичных уплотнителей 5 в двух боковых отверстиях на нижней грани цилиндрического корпуса 1 с возможностью углового перемещения. На капиллярной трубке 2 крепятся регулятор сечения капиллярной трубки 6 и регулятор угла наклона волоконных световодов источника и приемника излучения 7. Угол наклона между осевыми направляющими волоконных световодов источника и приемника излучения 3 регулируется с помощью рычагов цангового механизма 8. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей головки. 1 ил.

Изобретение относится к фотометрическим устройствам для исследования жидких сред капельным путем и может быть использовано для создания универсальных волоконно-оптических капельных анализаторов (ВОКА), применяемых для определения физических и химических параметров жидкостей, например концентрации веществ в растворе, вязкости, плотности, поверхностного натяжения, коэффициента преломления.

Известны анализаторы качества растворов жидкостей, имеющие в качестве носителя информации каплю исследуемого вещества. Каждое такое устройство содержит, как правило, источник излучения, камеру с исследуемым раствором, измерительную систему (головку), приемник излучения, регистрирующую систему и отображающее устройство. [Патент США N 3216804, кл. 23 - 253 R, 1963].

Существуют различные конструкции измерительной системы, которые включают в себя цилиндрический корпус с каналами, капиллярную трубку и волоконные световоды источника и приемника излучения.

Известна измерительная головка, содержащая цилиндрический корпус, в котором выполнены два канала, располагающихся вертикально или концентрично, с размещенными в них волоконными световодами источника и приемника излучения, выходящими на общую горизонтальную поверхность, на которую подается капля раствора. [Патент США N 3650698, кл. 23 - 253 R, 1972].

Недостатками такой конструкции является невысокая чувствительность и большое количество жидкости для проведения исследований.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является измерительная головка, содержащая цилиндрический корпус, в котором выполнены три канала, внутри одного находится капиллярная трубка для подачи в измерительную систему исследуемой жидкости, в двух других, расположенных вертикально или концентрично, размещены волоконные световоды источника и приемника излучения, причем все три канала выходят на общую горизонтальную грань, на которую подвешивается капля [Measuring Science Technology, N 3, стр 746-764, Великобритания, 1992 г.].

Недостатком прототипа являются его ограниченные функциональные возможности, так как он используется для работы только с одним типом жидкости.

В зависимости от исследуемой жидкости, а также целей измерительного процесса необходимо устанавливать тот или иной угол между осевыми направляющими волоконных световодов источника и приемника излучения, а также определенную скорость подачи жидкости, определяемую диаметром капиллярной трубки.

Задачей создания изобретения является расширение функциональных возможностей измерительной головки, служащей для анализа жидкостных растворов.

Задача решается тем, что в измерительной головке, содержащей цилиндрический корпус, волоконные световоды источника и приемника излучения и капиллярную трубку, в отличие от прототипа, цилиндрический корпус выполнен пустотелым, концы волоконных световодов источника и приемника излучения обрамлены жесткими обоймами и вставлены в эластичные уплотнения, расположенные в боковых отверстиях на нижней грани цилиндрического корпуса, обоймы связаны с рычагами цангового механизма регулировки угла наклона между осевыми направляющими волоконных световодов источника и приемника излучения, а капиллярная трубка снабжена регулятором сечения с возможностью настройки скорости подачи жидкости.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена измерительная головка ВОКА.

Измерительная головка содержит пустотелый цилиндрический корпус 1, на нижней грани которого выполнены три отверстия, центры которых расположены на одной прямой, причем одно отверстие располагается в центре, а два других - на равных расстояниях от него (примерно 1 - 1,5 мм). В центральном отверстии жестко закрепляется капиллярная трубка 2, по которой подается жидкость. Кроме этого внутри цилиндрического корпуса 1 располагаются волоконные световоды источника и приемника излучения 3, концы которых вставлены в жесткие обоймы 4. Жесткие обоймы закреплены с помощью эластичных уплотнителей 5 в двух боковых отверстиях на нижней грани цилиндрического корпуса 1 с возможностью углового перемещения. На капиллярной трубке 2 крепится регулятор 6 сечения капиллярной трубки и регулятор 7 угла наклона волоконных световодов источника и приемника излучения. Угол наклона между осевыми направляющими волоконных световодов источника и приемника излучения 3 регулируется с помощью рычагов цангового механизма 8.

Устройство работает следующим образом. Исследуемая жидкость по капиллярной трубке 2 под действием силы тяжести подается на нижнюю грань цилиндрического корпуса 1, где подвешивается в виде капли. Излучение через волоконный световод источника излучения 3 инжектируется внутрь капли, после многократного отражения от внутренних стенок капли часть излучения собирается волоконным световодом приемника излучения 3. [Measuring Science Technology, N 3, стр. 746-764, Великобритания, 1992 г.].

Регулировка угла наклона световодов позволяет настроить измерительную головку для исследования вязкости, плотности, поверхностного натяжения, концентрации веществ в растворе и т.д. различных жидкостных растворов без замены измерительной головки.

Формула изобретения

Измерительная головка волоконно-оптического капельного анализатора, содержащая цилиндрический корпус, волоконные световоды источника и приемника излучения и капиллярную трубку, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус выполнен пустотелым, концы волоконных световодов источника и приемника излучения обрамлены жесткими обоймами и вставлены в эластичные уплотнения, расположенные в боковых отверстиях на нижней грани корпуса, обоймы связаны с рычагами цангового механизма регулировки угла наклона между осевыми направляющими волоконных световодов источника и приемника излучения, а капиллярная трубка снабжена регулятором сечения с возможностью настройки скорости подачи жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1