Рефрактометрическая система

Рефрактометрическая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к средствам измерения концентрации растворов электролитов, например солености морской воды. Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации растворов . Рефрактометрическая система содержит источник излучения, кювету в виде двух оптических элементов, формирующих пространство между ними в форме линзы, и фотоприемник. Дополнительно в состав системы введены два объектива и две диафрагмы прямоугольной формы. Линза выполнена цилиндрической. Первая диафрагма и первый объектив размещены между источником излучения и первым оптическим элементом, а второй объектив и вторая диафрагма - между вторым оптическим элементом и фотоприемником таким образом, что в сечении, перпендикулярном образующей цилиндрической поверхности, оптически сопряжены точки плоскостей первой и второй диафрагм. Кромки диафрагм параллельны образующей, а кромка второй диафрагмы смещена относительно сопряженных точек кромки первой диафрагмы при максимальном или минимальном значениях диапазона измерений на расстояние I Геом + +{1...5) 10 где 1геом - геометрическая ширина первой диафрагмы; f - фокусное расстояние второго объектива. Два оптических элемента выполнены из монолитной детали.3 ил. сл с

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 21/41

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2i) 4755421/25 (22) 13.09.89 (46) 07.11.91. Бюл. № 41 (72) Б.И.Арнт, Н.Н.Васильева, Э.И.Красовский, Б.В.Наумов, В.И,Суворов и В,Н.Хажуев (53) 535.024 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 757944, кл. G 01 N 21/41, 1977.

Авторское свидетельство ЧССР

¹ 168113, кл. G 01 N 21/41, 1971, (54) РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к средствам измерения концентрации растворов электролитов, например солености морской воды. Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации растворов. Рефрактометрическая система содержит источник излучения, кювету в виде двух оптических элементов, формирующих пространство между ними в форме линзы, и фотоприемник. Дополнительно в

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к средствам измерения концентрации растворов электролитов, например солености морской воды.

Целью изобретения является увеличение точности измерения кон центрации растворов путем совмещения измерения показателя преломления и удельной электрической проводимости при сохранении вы,,SU 1689806 А1 состав системы введены два объектива и две диафрагмы прямоугольной формы. Линза выполнена цилиндрической. Первая диафрагма и первый объектив размещены между источником излучения и первым оптическим элементом, а второй объектив и вторая диафрагма — между вторым оптическим элементом и фотоприемником таким образом, что в сечении, перпендикулярном образующей цилиндрической поверхности, оптически сопряжены точки плоскостей первой и второй диафрагм. Кромки диафрагм параллельны образующей, а кромка второй диафрагмы смещена относительно сопряженных точек кромки первой диафрагмы при максимальном или минимальном значениях диапазона измерений на расстояние I = IreoM +

+(1...5) 10 fg, где IreoM — геометрическая ширина первой диафрагмы; f — фокусное расстояние второго объектива. Два оптических элемента выполнены из монолитной детали. 3 ил. сокого пространственно-временного разрешения, На фиг.1 представлена оптическая схема рефрактометрической системы; на фиг,2 — взаимное расположение первой и второй диафрагм и расположение второй диафрагмы относительно получаемого трансформированного изображения первой диафрагмы; на фиг.3 — график распределения освещенности в изображении первой диафрагмы при фиксированных значениях

1689806 показателя преломления исследуемого раствора.

Рефрактометрическая система содержит источник 1 излучения, первую диафрагму 2 и первый объектив 3, кювету в виде двух оптических элементов 4 и 5, формирующих пространство между ними в форме цилиндрической линзы 6, второй объектив 7 и вторую диафрагму 8, фотоприемник 9.

Оптические элементы 4 и 5 могут быть выполнены из монолитной детали. Образующая цилиндрической поверхности линзы 6 перпендикулярна оптической оси объективов 3 и 7, В стенке корпуса 10 сделаны два противолежащих отверстия, через которые происходит заполнение объема исследуемым раствором, Система работает следующим образом.

Излучение, испускаемое источником 1, попадает на расположенную в непосредственной близости от него диафрагму 2, которая формирует излучающую поверхность в виде прямоугольника. Далее излучение направляется объективом 3 через оптический элемент 4 на жидкостную цилиндрическую линзу 6 (рассеивающую, если показатель преломления раствора меньше, чем показатель преломления материала, из которого сделаны оптические элементы 4 и 5, и собирающую в противном случае). Оптическая система юстируется таким образом, что в граничной точке предела измерений (т,е. при максимальном или минимальном значении показателя преломления исследуемой жидкости, для измерения концентрации которой предназначена рефрактометрическая система, например и = 1,3 для BopHblx растворов кислот, солей, щелочей) лучи, вышедшие иэ цилиндрической линзы 6 через оптический элемент 5, фокусируются объективом 7, образуя трансформированное изображение первой диафрагмы 2, В плоскости изображения установлена вторая диафрагма 8, кромка которой смещена относительно сопряженных точек кромки первой диафрагмы 2 таким образом, что перекрывает большую часть сфокусированного изображения (79...907, по площади). На фиг.2 показано взаимное расположение диафрагм 2 и 8 и получаемого трансформированного изображения 11. При этом каждая точка первой диафрагмы преобразуется в плоскости установки второй диафрагмы в линию, параллельную образующей цилиндрической повер носT11. График распределения освещенности Г рансформированного иэображения по оги Y представлен на фиг.3.

Лучи, вышедшие из диафрагмы 8, попадают на фотоприемник 9.

При изменении концентрации раствора изменяется показатель преломления и

5 удельная электрическая проводимость жидкости цилиндрической линзы 6, и световой поток расфокусируется е плоскости диафрагмы 8, Чем больше изменение показателя преломления исследуемой жидкости, тем

10 больше расфокусировка изображения диафрагмы, и соответственно увеличивается сигнал на выход фотоприемника 9, По результатам одновременного измерения показателя преломления и удельной элект15 рической проводимости исследуемой жидкости можно определить концентрацию раствора, Режим работы рефрактометрической оптической системы, реализующей гонио20 метрический метод измерения показателя преломления, определяется угловыми параметрами светового пучка, т.е. линейное смещение кромки второй диафрагмы относительно первой должно быть задано в

25 зависимости от фокусного расстояния второго объектива. При этом режим работы системы, реализованный при расположении кромки второй диафрагмы соответственно сопряженным точкам кромки первой диаф30 рагмы, не яв яется оптимальным, поскольку дополнительное смещение на величину (1...5) .10 fz позволяет уменьшить фоновую

-з засветку при сохранении практически того же значения крутизны характеристики пре35 образования. Эти данные получены путем обобщения результатов расчета ряда реализаций оптических систем (по типовым программам расчета хода лучей через оптическую систему) и подтверждены лабо40 раторными испытаниями опытного образца рефрактометрической системы.

Эффективность системы состоит в повышении точности измерения концентрации раствора за счет повышения точности

45 прямых измерений показателя преломления и удельной электрической проводимости объема жидкости, ограниченного цилиндрической поверхностью, В рефрактометрической системе может

50 быть достигнуто в десятки и сотни раз большее изменение освещенности при том же изменении показателя преломления, что и в системе-прототипе, поскольку, благодаря наличию двух дополнительных объективов

55 обеспечивается проецирование всего светового потока, прошедшего через исследуемый раствор, в плоскость второй диафрагмы. При этом световое пятно в плоскости второй диафрагмы имеет форму по1689806 лосы (благодаря первой диафрагме и свойствам цилиндрической жидкостной линзы), которая при минимальном или максимальном значении показателя преломления перекрывается этой диафрагмой так, что из-за 5 нее выходит и попадает на фотаприемник малая (фоновая) часть светового потока (1...10%). Как видно иэ графика (фиг.3), незначительное изменение показателя преломления приводит к раэмытию границы 10 светового пятна и выходу части светового потока из-за второй диафрагмы. Рефрактометрическая система. позволяет реализовать максимальную чувствительность при любой конфигурации и размерах чувстви- 15 тельной площади фотоприемника. Это очень важно, так как увеличение размеров приемной площадки ведет к росту шумов фотоприемника и увеличению погрешности измерения, 20

Формула изобретения

Рефрактометрическая система измерителя концентрации электролитов, содержа- 25 щая последовательно установленные источник излучения, кювету, стенки которых выполнены в виде двух оптических элементов, герметично соединенных со стенкой корпуса, и фотоприемник, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в устройство дополнительно введены два объектива и две диафрагмы прямоугольной формы, внутренние поверхности оптических элементов стенок кюветы выполнены цилиндрическими, одна из диафрагм и один из объективов размещены последовательно между источником излучения и кюветой, а другие объектив и диафрагма — между кюветой и фотоприемником так, что точки плоскостей диафрагм оптически сопряжены в сечении, перпендикулярном образующей цилиндрической поверхности кюветы, кромки диафрагм параллельны образующей, а кромка одной из диафрагм смещена относительно сопряженных точек кромки другой диафрагмы при максимальном или минимальном значениях диапазона измерения на расстояние =!геом (1...5) 10 1,где 1геом — геометрическая ширинадиафрагмы, размещенной между источником излучения и кюветой; fg — фокусное расстояние объектива, размещенного между кюветой и фотоприемникомом.

1689806

2500

Ри . 2

f500

ЮЯ Уню

0,1

Фиг. 3

Составитель С,Голубев

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Шароши

Праиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Закаэ 3807 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5