Дифференциальный рефрактометр

 

О 11 И C А Н И Е (ii)641333

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЙЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 02.06.72 (21) 1792489/18-25 с присоединением заявки №(51) М. Кл.

Ci 01 М 21/46

Гещде етеениьй кбмктет

СССР ее делеи нзебретееие я еткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.793аллетень № 1 (53) УДК535.314 (088.8) Дата опубликования описания 07,01.79 (72) Автор изобретения

П. И. Госьков

) 1,.

Томский институт автоматизированных систем упр вленйя и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕФРАКТОИЕТР

Изобретение относится к рефрактомет рии.

Известны рефрактометры, содержашие оптическую часть, фотоприемник и электр ронную схему 11).

Наиболее близким для данного технического решения является рефрактометр, содержаший оптическую часть с двумя треугольными призматическими кюветами, полупроводниковый координатно-чувствительный фотоприемник и электронную ñõåму (21.

Недостатками известных рефрактометров являются, дрейф нулевой точки инверсионной характеристики; зависимость выходного сигнала не только от положения светового потока на фотоприемнике, но и от его интенсивности, т.е. зависимость выходного сигнала не только от коэффициента преломления исследуемой среды, но и от ее оптической плотности; сравнительно узкая рабочая характеристика; работа по амплитуде выходного сигнала с фотоприемника, а не по временному положению импульсного сигнала, поэтому старе ние фотоприемника, изме не ние пар аме тров внешней окружаюшей среды, нестабильность оптической плотности исследуемой среды значительно влияют на точность, S н а д е ж н о ст ь, чувствительность и стабильность работы рефрактометра.

11ель предлагаемого изобретения — повышение точности, чувствительности, надежности и стабильности работы рефрактометра и расширение диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный рефрактометр введены источник постоянного напряжения смешения, дифференцируюший трансформатор, генератор пилообразного напряжения опроса сканистора, схема выделения видеосигнала со сканистора, измерительвременных интервалов, а фотоприемник выполнен в виде полупроводникового линейного сканистора, на передний фоточувствительный слой которого раздельно спроектированы световые потоки, прошедшие через эталонную и исследуемую среды, и под-. кпючен источник постоянного напряжения смещения, а к заднему слою — через пер вичную обмотку дифференцирующего трацо форматора подключен генератор пилообразного напряжения опроса сканистора, а ко 5 вторичной обмотке трансформатора нодсоединена схема выделения видеосигнала со скаиистора, к выходу которой подсоединен измеритель временных интервалов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого рефрактометра; на фиг. 2осциллограммы напряжений; на фиг. 3экспериментальные кривые.

Согласно изобретению рефрактометр состоят из источника 1 света, создающе15 го две световых потока регулируемой интенсивности из двух идентичных треуголь ных призматических кювет 2 (проточных или непроточных), в одну из которых по20 мешается эталонная среда, а в другую— исследуемая; из линейного полупроводникового сканистора 3, на передний фоточувствительный слой которого проектируются прошедшие сквозь кюветы 2 световые потоки и, кроме того, к его концам

25 с помощью металлических контактов подведено постоянное напряжение смещения от источника 4, а на весь задний слой с помощью металлической подложки подается пилообразное напряжение от генераЗО тора 5 через первичную обмотку дифференцирующего трансформатора 6; из схемъ1 выделения видеосигнала со сканистора 7; из измерителя 8 временных интервалов.

Предлагаемый дифференциальный реф35 рактометр работает следующим образом.

СканистОр опрашивается пилообразным напряжением и, если на сканистор будут спроектированы два световых потока, то

40 в соответствующих местах будут набпк даться скачки пилообразного напряжения

Ю (фиг. 2) и вследствие этого после выделения видеосигнала со сканистора будут наблюдаться импульсы, фиксирующие 5 начадо и конец пилообразного напряжения опроса, и два рабочих импульса о между ними (фщ . 2). Местоположение рабочих импульсов определяется коэффициентами преломления эталонной и исследуемой сред

S0 .соответственно. На измеритель 8 временных интервалов со схемы 7 подаются только оба рабочих импульса и измеряется временное расстояние между ними Ь (фиг 2) Если в обе кюветы залит с тз 55 донный раствор, временное расстояние между рабочими импульсами равно (фиг, 2,6), а когда в одну из кювет вместо эталонного раствора запивается исследуемый раствор, показатель преломления которого отличается на величину Л И от показателя преломления эталонного раствора, то в результате этого временное расстояние между рабочими импульсами изменяется пропорционально 4 И -на величину

Ь Г (фиг. 2, Ъ), т.е. где конкретное значение коэффициента

K определяется конкретными параметрами кювет и сканистора.

На фиг. 3 для примера приведены экопериментальные кривые для водного раствора ИКСЫ, снятые с помощью предлагаемого рефрактометра, использующего кремниевый сканистор. В качестве измерителя

8 временных интервалов использовался цифровой измеритель временных интервалов И2-8. Погрешность измерений экспериментального макета рефрактометра не превышала — + 2,5 10 ед. И, так как расстояние 4 между кюветами и сканиотором равно ь =20 см, а разрешающая способность использованного сканистора и перемещения луча по немуро Х п,, = "-МОсак

ПриЬХ„„;, +3. мк и L = 100 см соответственно погрешность не будет превъ шать + +0,5 10 ед. И, а чнтервал измеряемых коэффициентов преломления при длине сканистора 50 мм с та т htf =

-0 05.

Поскольку л A определяется по изменению только временного положения рабочих импульсов, то вследствие этого изменения их амплитуд (иэ-аа изменения оптической плотности растворов разной концентрации или параметров окружающей сре ды и т.д.) влияния иа точность измерений практически оказывать не будет.

Таким образом, применение в предлагаемом рефрактометре в качестве фотоприемника нолупроводникового сканистора вместо фотоэлемента с продольным фотоэффектом позволяет устранить все вышеперечисленные недостатки и в результате этого повысить точность, стабильность, надежность и чувствительность рефракж«

hEeTpA и обеспечить eMQ достаточно IBHpo» кую линейную рабочую характеристику.

Формула изобретения

Нифференциапьный рефрактометр, содержащий оптическую часть с двумя треугольными призматическими кюветами, полупроводниковый координатно-чувствительный фотоприемник и электронную схему, о т641333 фиг.1 а и

И

10 Af Er/л7

Фиг. д

l0 H(it ) Тираж <е уЯ Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительности, н дежности и стабильности работы рефрактометра и расширения диапазона измерений, в него введены источник постоянного на- 5 пряжения смешения, дифференцируюший трансформатор, генератор пилообразного напряжения опроса сканистора,схема выделения видеосигнала со сканистора, измеритель временных интервалов, а фотрприемник выполнен в виде полупроводникового линейного сканистора, на передний фоточувствительный слой которого раздельно спроектированы световые потоки, прошедшие через эталонную и исследуемую среды, и подключен источник постоянного напряжения смешения, а к заднему

UHHHHH Заказ 7501/38

6 слою — через первичную обмотку дифф . ренцируюшего трансформатора подключен генератор пилообразного напряжения опроса сканистора, а ко вторичной обмотке упомянутого трансформатора подсоединена схема выделения выдеосигнала со сканис» тора, к выходу которой подсоединен из»-. меритель временных интервалов.

Источники информации, приня-.ые во внимание при экспертизе:

1. Оптические измерения, Киев, 1967, с. 256-312.

2. Андросюк И. Г. и др. Автоматический дифференциальный рефрактометр с продольным фотоэффектом. Сб. Автоматика и приборостроение", Киев, 1962, М 1.