Устройство для поверки дифференциальных рефрактометров

 

Союз Советских

ОПИСАН ИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

«»60326I

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свидву— (22) Заявлено 03.01.75 (21), 2093355/18-25 (51) М.Кл. G 01 N 21/17 с присоедпне l«eu заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19 (45) Дата опубликования описания 23.05.82

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.322.4 (088.8) (721 Авторы изобретения Б. В. Иоффе, Е. Г. Михеева, Б. А. Желудов и А. М. Орешко (71) Заявители

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А. A. Жданова и Ленинградский филиал специального конструкторского бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ РЕФРАКТОМЕТРОВ

sin (0 — ", с>»lc п р

sin (6 — r.)»,„= n..c яп (p — c) n>c siï(o —;<-)

sin (p — Рp) п >у- sin (р —; ) Изобретение относится к области физико-химических измерений и предназначено для поверки дифференциальных рефрактометров.

Известно использование для поверки рефрактометров оптических элементов в виде к линьев (11.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для поверки дифференциаль- 10 ных рефрактометров, выполненное в виде клиньев (2), Эти клинья выполнены из оптических материалов, прозрачных в рабочей области спектра, с различными углами преломления. 15

Недостатком таких устройств является то, что преломляющие углы и дисперсия материалов определены соотношениями, исходя из условия полной ахроматизации клина для исключения окраски изображе- 20 ния. Таким образом, указанные известные клинья не позволяют получать дисперсию световых лучей, что снижает метрологическую надежность поверки.

Целью изобретения является повышение метрологической надежности поверки.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве каждый из клиньев выполнен из двух частей, а форма и материалы клиньев выбраны из условия, что преломляющие углы и показатели преломления материалов этих клиньев связаны с угловыми отклонениями световых лучей для двух длин волн следующим соотношением: где пс, .>- — заданные углы опклонения световых лучей для длин волны Хс и

Х соответственно; »>c: » r>»..c, » F — ппказатели преломления материалов для длин волн 1.с и л соответственно для первой и второй частей клина; gc, gF— углы между лучами с длиной волны /,c и л, преломленными на границе двух частей клина и оптической осью клина; р— угол между последней гранью второй части клина и плоскостью, перпендикулярной к оптической оси; 0 — угол преломления первой части клина.

На фиг. 1 показан двойной клин, установленный в оправе; на фиг. 2 — схема двойного клина и траектория светового луча, проходящего через этот клин.

603261

Устройство содержит стеклянный клин

1, оправу 2, корпус 3, регулирующее устройство 4.

Конструктивно каждый клин 1 из набора устанавливается в оправу 2, которая, в свою очередь, вставляется в корпус 3, соответствующий по форме и размерам измерительной кювете поверяемого дисперсионного рефрактометра и имеющий регулирующее устройство 4 для ориентации преломляющего ребра клина и закрепления его в оправе в выбранном положении.

В общем случае клин, состоящий из двух стекол разных марок с различными показателями преломления и перпендикулярным ас входной грани клина падением светового пучка лучей (фиг. 1), расачитывается по системе уравнений и с sin 3 = и"сsin (0 -- с) и с $1п (p — pc i — sin (p — +c) иt -siп 0 - и : яп (Π—;р);

no " $>n (: — j F) 1p — 1 :), где nic, иаэс, и -, и;. — показатели преломления первой и второй частей клина, соответственно для длин волн 1,с и Х;.;

0 — преломляюший угол первой части клина; р — угол между последней гранью второй части клина и плоскостью, перпендикулярной к оптической оси;

;с, Тг — углы между преломленным на границе двух частей клина лучом и оптической осью, соответственНО ДЛЯ ДЛИН ВОЛН ЛС И XF.

Для одиночного прямоугольного клина и =1 (воздух) и р отсутствует, поэтому система уравнений (1) принимает вид

$in х>

1о е и;. — cos х, (2) а условия для расчета вид

sin 0-C sin 2

1à 6 — — = — — (3)

nc — cos c и; — cos nF- где ас и aF — углы отклонения световых лучей клином соответственно для длин волн

XC И ЛР.

1ae =-, (4)

1г и - — sin - а>, — ип. а условие для расчета

Для клина, состоящего из двух частей, входные и выходные грани которого параллельны между собой и перпендикулярны оптической оси (р=0), выражение (1) принимает вид

sin c

) n - c —, sin zc — из с яп 2(1/ и F — — sin xF — nlF

На основании указанных зависимостей производят расчет углов и выбор стекол для набора клиньев, необходимых для по1О верки рефрактометра, измеряющего одновременно разности показателей преломления Лис и средних дисперсий A(nF — ис)

Как одиночные, так и двойные клинья набора позволяют производить поверку шкалы дифференциального рефрактометра с положительным и отрицательным отклонением контролируемого параметра путем их разворо à на 180" вокруг оптической оси.

Требования к материалу клиньев — не вы ше второй категории по Лис и Л(иг— — ис), а к точности изготовления прелом ляющего угла — не выше 1 — 3 угловых минут. Такие клинья имеют стабильные параметры, небольшую погрешность от изме25 нения температуры окружающего воздуха (1 . 10 — единицы показателя преломления на 1 С) и удобны в обращении. Это позволяет применять их в качестве поверочного средства для дифференциальных рефрактометров, имеющих погрешность измерения (Лис) до 1 10- ед. и Л(и;. — и c) до

10 ед.

Изготовленные клинья аттестуются с помощью гониометра по углам отклонения

З5 для выбранных длин волн Хс и Х;:. Значения углов гравируют на корпусе, клина, а регулировочное устройство пломбируют.

Паспортизованный набор клиньев становится основным поверочным средством при

40 серийном выпуске приборов и хранится на предприятии-изготовителе.

Для поверки рефрактометров, работающих с жидкостями, набор клиньев паспор. тизуют в значениях разностей показателя

45 преломления Апс и средней дисперсии

Л(па†nc) по предварительно отградуированному с помощью жидкостей дисперсионному рефр актометру.

Таким образом, каждый клин получает

50 аттестацию в углах отклонения ас и àF в значениях разностей показателя преломления и средней дисперсии с учетом качества изготовления дифференциальных, кювет и параметров рефрактометра.

55 Пример расчета и применения предлагаемого устройства.

Исходными данными для расчета являются: диапазонизмерения Кис и Л(иг — ис);

60 углы отклонения кюветы, применяемой в дифференциальном дисперсионном рефрактометре, соответствующие диапазонам измерения.

Для дифференциальной кюветы типа

65 тройной полой призмы с углом измери603261 бор из девяти клиньев, подбираемых по показателям преломления, дисперсиям и отклоняющим углам так, чтобы угловые отклонения лучей клином обеспечивали для каждой поверяемой точки шкалы показателя преломления одновременную поверку средней дисперсии в начале, середине и конце шкалы. Исходные значения углов отклонения лучей для расчета набора клиньев должны соответствовать данным табл. 1. тельной части 90 без автоколлимации диапазону измерения разности показателей преломления Ьп с =0 — 200 10 —" единиц соответствует угол отклонения лучей кюветой ас = 0 — 2 16, диапазону измерения разности средних дисперсий Л (nf — nc)

=-0 — 200 . 10 единиц соответствует угол

Л (а г — а с) = 0 — 1Т36".

Для поверки дифференциального дис- 1О персионного рефрактометра необходим наТаблица 1

Шкала показателя прелочлсння

Шкала дисперсии

gn клина поиспяемая точка шкалы угол отклонения угол отклонения понсряемая точка шкалы начало начало

Преломляющие углы клиньев, марки стекол из которых изготовляются клинья, углы отклонения лучей Х и Хс, поверяемые точки .шкал показателя преломления и тип каждого клина представлены в табл. 2, Таблица 2

Углы отклонення луча

Углы клина

Материал частей клина

Л(п .—

"с)

Апс !

Оа

Тип клина клина! /з

1,2!

4,4

К8

100,0

9 48«

7 05 20""

i ! 90,2

2 с 2!!5 56«

13 09 43«

15,5

1а09 03"

1ч08

1 14 59"

ЛФ 5! !9а!О !

02,6

1o08

К8

19 10 Я !ы

190,2

1О20 57",100,2

1а08"01"

К8

ТФ5

12o19 50«

15О52 40« 2а! 0 56"

28,5

189 7

2а09

4о10/

К8

2о16 !9 .189 7

107,6

22 45

БФ25 22 45

К8

ДФ 5 33 33

189 7

193,6

2а09

2О22 10"

33 33"

К8

1 р

"./

6

8

9, ЗО3

l Зо+-3, 3 +3

1%8 ++-6

1О08 +- G ! ч08 +6

2o1 2/ 3

2О!2/.+ 3

2О12/+3/ начало начало середина середина середина конец

1 конец конец!

ТФ 5 I 0О15 00"

1 !

ТФ 5 i 10а!8 20

2 12

2с+ 40"

» +6 48«

» +12 56"

» +40"

» +6 48«

» + 1.2 56«

» +40"

» -+6 48«

» —,12 56« середина конец начало середина конец начало середина конец

603261

sin (0 —;с)

$1п (0 — 7г-)

sin (; — с)

sin (o — ;.) n c ° si n (o — (c) n;p sin (> — -,р) фиг.1

Клинья 1, 4, 7 рассчитаны по формулам (2) и (3), 5, 8, 9 — по формулам (4) и (5), 2, 3, 6 — по системе |управлений (1).

Поверку дисперсионного рефрактометра производят следующим образом.

С помощью регулируюгцего устройства устанавливают нулевые значения n c u (n — nc) по шкале регистрирующего прибора. Вместо измерительной кюветы вставляют в прибор клин, соответствующий по аттестации концу шкал разностей показателей преломления и средних дисперсий.

Г1роизводят установку «диапазона шкал» по показаниям регистрирующего прибора.

Поочередно устанавливают аттестованные клинья, соответствующие сочетаниям разностей показателя преломления и средней дисперсии согласно табл. 2, и сопоставляют показания регистрирующего прибора с паспортными данными клиньев. По 20 результатам проверки производят метрологическую аттестацию дифференциального рефрактометра по классу точности. устройство для поверки дифференциальных дисперсионных рефра|ктометров, одновременно измеряющих показатель преломления и среднюю дисперсию, позволяет быстро выявить возможные систематические ошибки прибора и либо устранить их, 30 либо ввести соответствующие поправки к результатам измерений, обеспечивает всестороннюю поверку прибора одновременно по двум шкалам, что важно при использовании дисперсионного рефрактометра для 35 анализа состава светлых нефтепродуктов.

В этом случае обеспечение заданного класса точности дисперсионного рефрактометра во всем диапазоне измерения средней дисперсии и показателя преломления является 40 основой для точного определения группового состава светлых нефтепродуктов, что важно для процессов каталитического риформинга в нефтепереработке.

Формула изобретения

Устройство для поверки дифферен циальных рефрактометров, выполненное в виде клиньев, отличающееся тем, что, с целью повышения метрологической надежности поверки, каждый из клиньев выполнен из двух частей, а форма и материалы клиньев выбраны из условия, что преломляющие углы и показатели преломления материалов клиньев связаны с угловыми отклонениями световых л

ых лучеи для двух длин волн следующим соотношением: где ис с .— заданные углы отклонения световых лучей для длин волн Хс и 4= соответственно. енно; n>c, n>p, и с, п — показатели преломления материалов для длин волн

>.с и )р соответственно для первой и второй частей клина; у c, -, z — углы межд лучами с длиной волны Хс и 1р, преломленными на границе двух частей клина и оптической осью клина; р — угол межд по следней гранью второй части клина и — У плоскостью, перпендикулярной к оптической оси; Π— угол преломления первой части клина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

П . Погарев Г. В. Юстировка оптических приборов. М., 1968, с. 115 — 127.

2. о . Инструкция 279 — 66, разработанна

К митетом стандартов, мер и измерителья ных приборов при Совете МинистровСССР, 1966.

603261 фиа в

Составитель Н. Гусева

Техред И. Пенчко

Корректор С. Файн

Редактор H. Багирова

Заказ 450/419 Изд. К 148 Тираж 883 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. сПатент»