Патент ссср 153584
Иллюстрации
Реферат
№ 153584
Класс G 02d; 42h, 36
СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа И 170
И. Д. Маркевич
АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР-РЕФРАКТОМЕТР
Заявлено 25 марта 1961 г. за ЛЪ 723357/26-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарнык знаков» М 6 за 1963 г
Известные автоматические регуляторы-рефрактометры не позволягот измерять коэффициенты преломления вещества в широких пределах.
Предлагаемый автоматический регулятор-рефрактометр расширяет диапазон измерений. Достигается это использованием сменных кольцевых светопроводов, в одном из которых содержится эталонная жидкость, а через другой протекает исследуемая. Устройства для ввода и вывода светового потока подвижны.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого автоматического регулятора-рефрактометра и сечение оптического датчика по АА,; на фиг. 2 — схема прохо>кдения светового потока в кольцевом светопроводе.
Предложенное устройство основано на зависимости между концентрацией вещества (а следовательно, и ее показателя преломления) и интенсивностью света на выходе системы при многократном отражении параллельного пучка света в условиях, близких к полному внутреннему отражению.
Кольцевой светопровод 1 или 2 выполнен из соответствующего условиям эксплуатации устройства светопроводящего материала (кварц, оптическое стекло различных марок, органическое стекло и т. д.) и представляет собой шайбу с определенным внутренним и наружным диаметром соответствующей толщины.
Выбор радиусов R>, R2 не произвольный и зависит от коэффициентов преломления светопровода пт, контролируемой жидкости и. и среды, окружающей наружную часть светопровода пз.
Геометрические размеры светопровода берутся из следующих условий. № 153584
Имея требуемые пределы измерения концентрации вещества, а следовательно, зная и и вероятную возможность его изменения, при условии заданного R2, подбирают такое значение R<, которое обеспечивало бы условия безусловного полного внутреннего отражения параллельного пучка лучей Р1 из точки падения 02 на окружность в точку 0, которая также должна обеспечивать условия, близкие к полному внутреннему отражению, —,. е. аиологи нные условиям 01.
Таким образом, пучок параллельных лучей F>, пройдя светопровод 3, падает на внутреннюю окружность светопровода 0 под углом а,р (близкий к критическому углу), отраженный пучок света под углом, равным и,.р падает на наружную окружность светопровода 02, однако, учитывая, что геометрические размеры R< таковы, что при данных п1 и пз безусловно обеспечиваются условия полного внутреннего отражения, т. е. а" «р. много больше критического угла (в заданном диапазоне измерения), луч света упадет в точку Оз и т; д„если не менять и>. Вышедший световой поток F» при неизменной концентрации контролируемого вещества (n> = const) не будет менять своих параметров. При изменении концентрации вещества будет наблюдаться закономерное изменение интенсивности светового потока на выходе системы
F.. .Вследствие многократного отражения это изменение угла составляет при большем диапазоне измеряемой концентрации ббльшую величинуу.
Известно, что при прочих равных условиях чувствительность такого типа рефрактометров зависит от количества точек преломления. Однако практические работы в этом направлении показали, что путем трех-, четырех- и пятикратного преломления можно получить весьма высокую чувствительность.
Перемещение светопровода 5 по наружной окружности светопровода дает возможность практически получить достаточно большое количество точек падения луча, ибо условия точек 0, 0», 0, идентичны, например, условиям точек О, 0,;, О„что позволяет изменять чувствительность устройства, не меняя, по сути дела, условия работы устройства в целом.
Предлагаемый автоматический регулятор-рефрактор содержит оптический датчик, состоящий из комплекта двух идентичных кольцевых светопроводов 1 и 2, расположенных один над другим, один наполнен измеряемой жидкостью А, а другой наполнен эталонной жидкостью Аэ и служит для сравнения с А; светопроводы 8, 4, 5 и б; конимотор-осветитель, состоящий из источника света 7, линз 8, диафрагмы 9 и светофильтра 10.
Конимотор-осветитель и светопровод 8 представляют единое звено, перемещающееся по окружности кольцевого светопровода 1 (аналогичный конимотор-осветитель, не показанный на чертеже, имеется и на светопроводе 4).
Электрическая схема автоматического регулятора включает приемники 11 и 12, усилитель сигналов-блок 18 сравнения, блок 14 питания,. программирующий блок 15, два реверсивных двигателя 1б и 17, синхронный двигатель 18, приводящий в движение диаграммную ленту 19.
Оптический датчик встраивается в трубопровод в виде фланцевого устройства или же располагается в любом другом месте контролируемого объекта. Эталонная жидкость А отделена от контролируемой А,, тонкой перегородкой и при этом имеет равную с ней температуру, чем достигается автоматическая компенсация-коррекция измерительного устройства по температуре. № 153584
Параллельный пучок света от коллиматорного устройства, пройдя диафрагму 9, светофильтр 10 (заданной длины волны) и светопровод 8, проходит в кольцевой светопровод, претерпев некоторую кратность преломлений, пучок света выводится из кольцевого светопровода по световводу б и пройдя фокусирующую линзу 20, попадает на дифференциальный светоприемник 11. При данной заданной концентрации жидкости оба светоприемника 11 и 12 имеют равную освещенность, в результате чего блок 18 сравнения не получит импульса, т. е. концентрации жидкостей А и А равны друг другу. В случае изменения концентрации контролируемой жидкости меняется ее коэффициент рефракции, следовательно, меняются соответственно и углы падения, а также отражения параллельного пучка света, в результате чего освещенность фотоприемника 11 будет отличной от освещенности фотоприемника 12; величина разбаланса от блока 18 будет передана реверсивному двигателю 1б после соответствующей редукции, механическая система 21 восстановит равновесие путем смешения коллиматора и светопровода 8 до заданной освещенности фотоприемника 11. При этом величина разбаланса будет передана на устройство 22, приводящее в действие записывающее устр ой ств о.
Одновременно сигнал разбаланса передается от блока 18 к блоку 28, который перемещает исполнительный механизм 24 до восстановления равновесного устойчивого состояния схемы.
В случае необходимости изменения программы регулирования в работу включается блок 15, с помощью которого можно не только изменять чувствительность схемы измерения, но также задавать определенный закон изменения параметра А„, что достигается изменением угла входа луча в систему.
Предмет изобретения
1, Автоматический регулятор-рефрактометр предельного угла отражения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, светопроводы с измерительной и эталонной жидкостями выполнены в виде сменных колец.
2. Автоматический регулятор-рефрактометр по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что устройства для ввода и вывода светового потока выполнены подвижными, № 153584 эээ
Составитель Ю. И. Теснек
Редактор Г. С. Милюкова Техред А. А. Камышннкова Корректор Н. В. Гераськина
Подп. к печ. 13/1Х вЂ” 63 г. Формат бум. 70 (10Ьэ!эг, Объем 0,35 пзд. л.
Заказ 2360э16 Тираж 660 Цена 4 коп.
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.
Типография, пр. Сапунова, 2.