DE3311202A1 - Geraet zur bestimmung der dichte, der konzentration, des spezifischen gewichtes und dergleichen einer fluessigkeit - Google Patents
Geraet zur bestimmung der dichte, der konzentration, des spezifischen gewichtes und dergleichen einer fluessigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Dichte, der Konzentration, des spezifischen Gewichtes und dergleichen
einer Flüssigkeit, mit einem einen Lichteinlaß,eine Übergangsoberfläche und einen Lichtauslaß tragenden lichtdurchlässigen
Körper, der einen höheren Brechungsindex als die Flüssigkeit hat und mit der Flüssigkeit in Kontakt
gebracht ist, mit einer auf die'Übergangsoberfläche
gerichteten Lichtquelle und mit einem lichtempfindlichen Element zur Aufnahme der von dieser Übergangsoberfläche
reflektierten Lichtstrahlung, wobei mindestens eine der genannten Größen aufgrund der reflektierten Lichtmenge bestimmbar
ist.
Es ist ein Gerät zur Bestimmung der Dichte, der Konzentration,
■^ des spezifischen Gewichtes und dergleichen einer Flüssigkeit
bekannt, bei dem ein optisches System benutzt wird. Dieses Gerät enthält einen lichtdurchlässigen Körper, der
in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht ist und
,. mit einer Ubergangsoberflache versehen ist, die die Flüssigo
.
keit berührt. Gegen diese Ubergangsoberfläche wird Licht
geworfen, und das davon reflektierte Licht wird von einem lichtempfindlichen Element aufgenommen. Die Menge des
reflektierten Lichtes wird zur Bestimmung der Dichte, der
Konzentration, des spezifischen Gewichtes und dergleichen der Flüssigkeit herangezogen. Dieses Gerät ist jedoch ungenau,
da sein lichtempfindliches Element nicht nur reflektiertes Licht sondern auch äußeres Licht aufnimmt, und es
ist durch äußeres Licht insbesondere stark beeinflußt, wenn die Menge des reflektierten Lichtes klein ist.
Um diese Nachteile zu überwinden,schlägt die japanische
Offenlegungsschrift 139 560/1978 die Verwendung eines
Reflektionsspiegels auf der Ubergangsoberflache vor, um
2Q eine Totalreflektion des einfallenden Lichtes zu erreichen
und so eine Reduzierung der Menge des reflektierten Lichtes möglichst gering zu halten. Dieser Spiegel ist jedoch
schwierig anzubringen und weist einen festen Einfallswinkel
auf, der eine Totalreflektion des einfallenden Lichtes nur unter besonderen Bedingungen erlaubt. Infolgedessen
stellt sich nur eine geringe Änderung in der Lichtmenge ein, und die Meßergebnisse werden in beachtlichem Maße von
äußerem Licht beeinflußt. Das verschlechtert die Genauigkeit des Gerätes. Im übrigen ist es zu einem annehmbaren Preis
nur schwer herzustellen.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Ausnutzung der Totalreflektion
an der Übergangsoberfläche möglich ist, das einfach herzustellen ist und dessen Genauigkeit gegenüber den
bisher bekannten Geräten stark gesteigert ist.
j Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß
die Ubergangsoberfläche im Bereich des eintretenden Lichtes
eine gekrümmte Kontur mit einem Radius aufweist, der so gewählt ist, daß das gradlinig entlang von Führungswänden
für den Lichteinlaß, die sich in einem Abstand von der Übergangsoberfläche
befinden, einfallende Licht einen Einfallswinkel hat, der größer ist als der durch die Flüssigkeit
und den Körper bestimmte kritische Winkel und kleiner als ein rechter Winkel ist.
Unter dieser Voraussetzung tritt grundsätzlich bei der Messung eine Totalreflektion ein, so daß einer Abnahme der
reflektierten Lichtmenge soweit wie möglich entgegengewirkt wird. Außerdem ist mangels irgendwelcher Spiegel oder dergleichen
die Herstellung und Montage sehr einfach und kostengünstig.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in
der Zeichnung dargestellt ist. Darin bedeuten:
Fig. 1 eine Seitenansicht der wichtigsten Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispiels der
Erfindung·,
25
25
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X - X in der Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren Gerätes gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X - X in Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines abgewandelten lichtdurchlässigen Körpers als wesentlicher Bestandteil
der Erfindung und
β 4 » ft « C 9 · β β
α » * & α α
-L Fig. 6 eine Ansicht gemäß der Fig. 3 eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die' Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen eine Flüssigkeit 1, die geprüft werden soll und einen Brechungsindex von
n/ aufweist, einen lichtdurchlässigen Körper 2, der in die Flüssigkeit 1 eingetaucht ist und einen Brechungsindex
η aufweist, der größer ist als der der Flüssigkeit 1. Der lichtdurchlässige Körper 2 besteht aus optischem Glas,
2Q Kunststoff oder einem ähnlichem Material und ist mit einem
Lichteinlaß 3, einem Lichtauslaß 4 und einer Übergangsoberfläche 5 zwischen dem Einlaß und dem Auslaß versehen. Auf
den Lichteinlaß 3 ist eine Lichtquelle 6 gerichtet, und dazwischen ist eine Linse 7 angeordnet, während ein lichtempfindliches
Element 8 unmittelbar vor dem Lichtausläß 4
angeordnet ist. Der Lichteinlaß 3 ist mit einem Paar von Führungswandflächen 9 und 10 versehen, während der Lichtauslaß
4 ebenfalls ein derartiges Paar von Führungswandflächen 11 und 12 aufweist. In dieser Weise definiert der
Körper 2 einen Lichtweg, der eine reflektierende Zone und
übertragende Zonen in sich trägt.
Das von der Lichtquelle 6 ausgesandte Licht wird mit Hilfe der Linse 7 zu parallelen Strahlen ausgerichtet, die in den
Körper 2 durch den Lichteinlaß 3 einfallen und auf der Übergangsoberfläche 5 reflektiert werden. Das reflektierte
Licht verläßt den Körper 2 durch den Lichtauslaß 4. Sowohl
der Einlaß 3 als auch der Auslaß 4 können ein integraler Bestandteil des lichtdurchlässigen Körpers 2 sein, abweichend
davon können sie auch als seperate Glieder ausgebildet sein, die aus einem guten Lichtleiter bestehen, z.B. aus
optischen Fasern, die an den Körper 2 angeschlossen sind, und zwar beispielsweise so, daß die Leiter zwischen dem
Lichteinlaß 3 und der Lichtquelle und zwischen dem Lichtauslaß 4 und dem lichtempfindlichen Element 8 angeordnet
sind. Im letzteren Fall kann der Körper 2 noch wirkungsvoller das Licht von der Lichtquelle 6 aufnehmen.
j Der lichtdurchlässige Körper 2 trägt zwischen dem Lichteinlaß
3 und dem Lichtauslaß 4 auf der der Ubergangsoberflache
5 abgewandten Seite eine in sich ebene Oberfläche 13. Diese Oberfläche trägt nicht direkt zur Messung bei. Die Oberfl gangsoberflache 5 ist mit einer gekrümmten Kontur versehen/
die Teil eines imaginären Kreises ist, dessen Zentrum 0 und Radius R dargestellt sind und entlang dem das einfallende
Licht zu dem lichtempfindlichen Element 8 voranschreitet und zu dem die Führungswandflächen 10 und 12
tangential ausgerichtet sind.
Die Form der Ubergangsoberflache 5 ist so gewählt, daß
sichergestellt ist, daß alle Lichtstrahlen, die gerade durch den Lichteintritt 3 einfallen, tatsächlich unter vorgegebenen
5 Bedingungen reflektiert werden. Wenn das entlang der Führungswandfläche
9 einfallende Licht an einem Punkt P auf der Übergangsoberfläche 5 reflektiert wird, definiert eine gerade
Linie zwischen dem Kreiszentrum 0 und dem Punkt P eine Normale M, und zwischen dem einfallenden Licht L und der Normalen
M wird ein Einfallswinkel β eingeschlossen. Wenn der Einfallswinkel
β größer ist als der kritische Winkel, jedoch kleiner als ein rechter Winkel, wird das einfallende Licht
L total am Punkt P reflektiert. Die gekrümmte Konfiguration der Übergangsoberfläche 5 muß so geformt sein, daß diese
Bedingungen erfüllt sind.
Wenn andererseits das entlang der Führungswandfläche 10
einfallende Licht L1 an dem Punkt Q auf der Übergangsoberfläche
5 reflektiert wird, definiert eine gerade Linie zwischen dem Kreiszentrum 0 und Q eine Normale N, und das
einfallende Licht L1 und die Normale N schließen einen Einfallswinkel ß' zwischen sich ein. Das Licht L1 wird
an den Punkt Q total reflektiert, wenn der Einfallswinkel β nicht größer ist als ein rechter Winkel. Die Form der
Übergangsoberfläche 5 muß auch diese Bedingungen erfüllen.
Das bedeutet, daß alle Lichtstrahlen zwischen dem einfallenden Licht L und L1 total an der Übergangsoberfläche 5 unter den
fts * β ft««
Φβ** au ί» ο»
• ß »44 0 · + β α
UO ί 6 * · 4 *
Bedingungen reflektiert werden, wenn die Übergangsoberfläche 5 eine gekrümmte Kontur aufweist, die Teil eines imaginären
Kreises bildet, der durch die Punkte P und Q verläuft.
Die Normale N und das einfallende Licht L" schließen einen
rechten Winkel zwischen sich ein und die Normale N und das einfallende Licht L bilden ebenfalls einen rechten Winkel
miteinander. Die Normale N und das einfallende Licht L schneiden sich im Punkt S. Der Abstand OS zwischen dem
IQ Kreismittelpunkt 0 und diesem Punkt S ist gleich R sin β ,
und der Radius R des imaginären Kreises ist gleich dem Abstand OS zwischen den Punkten 0 und S zuzüglich der Dicke
t des lichtdurchlässigen Körpers 2 zwischen den Führungswandflächen
9 und 10. Folglich kann der Radius R durch folgende Gleichungen (1) und (2) erhalten werden:
R=R sin β + t (1)
R = t/(1 - sin.ß ) (2)
R = t/(1 - sin.ß ) (2)
Die Länge 1 des Bogens PQ zwischen den Punkten P und Q
kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
in der (^ - β ) derjenige Winkel ist, den die Normalen
M und N zwischen sich im Punkt 0 einschließen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben, das sich auf die Anwendung eines lichtdurchlässigen Körpers
2 aus Glas im Zusammenhang mit einer Zuckerlösung mit der Konzentration von 0 bis 65% bezieht. Das Glas, aus dem
der Körper 2 besteht, hat einen Brechungsindex n„ von 1,520
bei 200C, während eine Zuckerlösung mit einer Konzentration
von 0%, was gleich bedeutend mit reinem Wasser ist, einen 35
Brechungsindex n- von 1,330 bei 200C aufweist.
Wenn die Einfallswinkel β des Lichtes L gleich dem kritischen
Winkel ist/ und wenn die Dicke t zwischen den Führungs-
wandflächen 9 und 10 3 mm beträgt, erhält man einen kritischen Winkel nach folgender Maßgabe:
Brechungsindex (n1) einer ZuckerlÖsungder
. _ . -1 der Konzentration 0%
Brechungsindex (n2) des lichtdurchlässigen
Körpers
— 1 1 T30
Also £< = sin T sfö" = 61 '05 (winkel in Bogenmaß)
Der Radius R, der die gekrümmte Kontur der Übergangsoberfläche 5 bestimmt, kann aus der Gleichung (2) in
folgender Weise bestimmt werden:
R= - = 24,01 (mm)
1 - sin 61,05
Die Länge 1 des Bogens zwischen dem Punkten P und Q beträgt:
1= (90 - 61,05) χ 24,01 χ ~r= 12,13 (mm)
.20 36°
Das Gerät gemäß dieser Erfindung, das zur Bestimmung der Konzentration einer Zuckerlösung mit einer Konzentration
von 0-65% geeignet ist, kann eine gekrümmt geformte Übergangsoberfläche
als Teil eines imaginären Kreises mit einen Radius von R = 24,01 mm aufweisen, mit einer Bogenlänge
von 1 = 12,13 mm und mit einem Lichteinlaß 3 und einem Lichtauslaß 4 von jeweils 3 mm Breite. Letztere sind in
Verlängerung der sich gegenüberliegenden Enden tagential
zu der gekrümmten Fläche angeordnet. 30
Als nächstes wird die Messung der Konzentration der oben genannten Zuckerlösung unter Zuhilfenahme des gerade entworfenen
Gerätes beschrieben.
Die gekrümmte Übergangsoberfläche 5 des lichtdurchlässigen Körpers 2 wird mit der Flüssigkeit 1 in Kontakt gebracht
oder in diese eingetaucht, die untersucht werden soll und die im vorliegenden Fall eine Zuckerlösung ist. Wenn die
« «Uli fl ώ α · «
t)<f
Zuckerlösung eine Konzentration von 0% hat^ werden alle von
der Lichtquelle 6 ausgesandten und gerade in den Lichteinlaß 3 einfallenden Strahlen auf der Übergangsoberfläche 5
total reflektiert in einem Bogenbereich von 12,13 mm Länge
zwischen den Punkten P und Q. Das reflektierte Licht tritt durch den Lichtauslaß 4 aus und erreicht das lichtempfindliche
Element 8. In diesem Fall wird von dem lichtempfindlichen
Element 8 die größstmögliche Lichtmenge des reflektierten
Lichtes empfangen.
Wenn die Konzentration der zu untersuchenden Zuckerlösung in Form der Flüssigkeit 1 ansteigt/ verändert sich der
kritische Winkel o( , der von dem lichtdurchlässigen Körper
2 und der Konzentration der Lösung abhängt. Der kritische Winkel oC steigt mit erhöhter Zuckerkonzentration in der
Lösung an und als Folge davon ergibt sich eine graduelle Verringerung des Bereiches PQ auf der Übergangsoberfläche
5, in dem der Einfallswinkel des Lichtes den kritischen Winkel übersteigt. Nach und nach findet das Licht immer weniger
Bedingungen zur Totalreflektion vor, was mit den Strahlen in der Nähe des einfallenden Lichtes L beginnt, das entlang
der Führungswandfläche 9 einfällt. Als Folge davon fällt nach und nach der Betrag des reflektierten Lichtes, der
von dem lichtempfindlichen Element 8 aufgenommen wird.
Die Abweichungen sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Die hierin gegebenen Daten bezeugen die Genauigkeit des Gerätes da eine Änderung der Zuckerkonzentration in der Lösung
eine große Abweichung in der elektromotorischen Kraft (mV) nach sich zieht, die in dem lichtempfindlichen Element 8
erzeugt wird, das wiederum auf die Änderung der Zuckerkonzentration reagiert. Die Tabelle 1 zeigt das Verhältnis
zwischen der Konzentration des Zuckers in der Lösung und der elektromotorischen Kraft in mV, die in dem lichtempfindlichen
Element 8 erzeugt wird. Diese Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Lampe der Type MB-22N der
Firma National bei einer Spannung von 2 V als Lichtquelle 6 und eines lichtempfindlichen Elementes 8 der Type EE-66
der Firma OMRON mit einer Impedanz vom 150 Ohm erzielt
Zuckerkonzentration und elektromotorische Kraft des lichtempfindlichen Elementes, (mV, 20cc)
\Versuch KcnzentrX |
.8 | 1 | .4 | 2 | 0 | 3 | .3 | 4 | .1 | 5 | Durchschnitt - Standard- Abweichung |
± 0.18 |
0 | .2 | 119 | .2 | 119. | 5 | 119 | .6 | 119 | .5 | 119.4 | 119.24 | ±0.22 |
9 | .8 | 101 | .6 | 101. | 0 | 101 | .1 | 101 | .8 | 101.8 | 101.52 | ± 0.27 |
21 | .0 | 81 | .3 | 82. | 1 | 82 | .1 | 81 | .8 | 82.3 | 81.96 | ± 0.19 |
31 | .6 | 65 | .3 | 65. | 2 | 65 | .3 | 64 | .8 | 65.2 | 65.10 | ± 0.26 |
42 | .7 | 49 | .8 | 49. | 2 | 49 | .1 | 48 | .7 | 48.8 | 49.08 | ±0.21 |
51 | .3 | 33 | .0 | 34. | 5 | 34 | .2 | 33 | .2 | 33.9 | 33.94 | ± 0.18 |
62 | 18 | .9 | 18. | 8 | 18 | .3 | 18 | .2 | 18.3 | 18.24 | ± 0.21 | |
67 | 11 | 11. | 12 | 12 | 12.0 | 12.04 | ||||||
Das vorangehend beschriebene Gerät und seine beispielhafte Ausgestaltung orientiert sich an dem kritischen Winkel cL ,
der auf der Basis des Brechungswinkels (n..) einer Zuckerlösung
mit einer minimalen Konzentration von 0%, was reinem Wasser gleich kommt, erhalten wurde. Dies ist jedoch nicht
immer der Fall, sondern die Form des lichtdurchlässigen Körpers kann sich nach dem kritischen Winkel oL richten, der
auf der Basis des Brechungsindex gewonnen wurde, der dem Minimalwert eines zu messenden Konzentrationsbereiches entspricht.
Für den Fall, daß nur ein bestimmter Wert einer
• · «Ο 9 t,
i w ο · λ Φ · * *
A* ft ♦ G *
13
. Konzentration gemessen werden soll, kann der Brechungsindex
(n1), der dieser Konzentration entspricht, als Basis
für die Gestaltung des lichtdurchlässigen Körpers benutzt werden.
Das Gerät gemäß dieser Erfindung, was voranstehend entworfen
und beschrieben wurde, stellt eine große Genauigkeit bei der Bestimmung jeglichen unbekannten Konzentrationswertes sicher, wenn die elektromotorische Kraft, die in
dem lichtempfindlichen Element erzeugt wird, vorher für jeden Konzentrationswert, der bestimmt werden soll, registriert
wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 wird das auf der Übergangsoberfläche 5 reflektierte Licht direkt dem
lichtempfindlichen Element zugeführt. Abweichend davon ist es jedoch möglich, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
zu schaffen, in dem die Konzentration oder dergleichen einer Flüssigkeit dadurch bestimmt wird, daß die auf der
2Q tibergangsoberfläche 5 reflektierte Lichtmenge verglichen
wird mit derjenigen Lichtmenge, die nicht durch den lichtdurchlässigen Körper 2 hindurchgeht, was anhand der Figuren
3 und 4 näher erläutert werden soll.
Bei dem Gerät gemäß den Figuren 3 und 4 bildet ein Bündel von optischen Fasern 14 einen Lichteinlaß und ein Bündel
von optischen Fasern 15 einen Lichtauslaß. Die optischen Fasern sind an den sich gegenüberliegenden Enden des lichtdurchlässigen
Körpers 2 angebracht. Das freie Ende der optischen Fasern 14 ist an einer Lichtquelle 6 angebracht,
während das freie Ende der optischen Fasern 15 in einen
Teil 16a eines lichtempfindlichen Lichtelementes 16 einläuft.
Ein weiteres Bündel von optischen Fasern 17 erstreckt sich zwischen der Lichtquelle 6 und einem zweiten Teil 16b des
lichtempfindlichen Elementes 16. Unmittelbar vor der Lichtquelle 6 ist zur Helligkeitsregelung ein Lichtabschattungs-
glied 20 vorgesehen, das Unterschiede in der Helligkeit zwischen dem Licht 18, das durch den Körper 2 hindurchläuft
und an der Übergangsoberfläche 5 reflektiert wird und schließlich den einen Teil 16a erreicht und dem Licht
19 , das direkt von der Lichtquelle zu dem anderen Teil 16b
5
ausgesandt wird, ausgleicht. Die Konzentration usw. der Flüssigkeit wird bestimmt durch den Betrag des Helligkeitsausgleichs, also der Helligkeitskorrektur. Das Gerät gemäß
den Figuren 3 und 4 weist eine größere Genauigkeit bei der Bestimmung der Konzentration, der Dichte, des spezifischen
Gewichtes und dergleichen einer Flüssigkeit auf als das bisher beschriebene Gerät.
In der Figur 5 ist ein lichtdurchlässiger Körper 2 dargestellt, dessen Übergangsoberfläche 5 eine halbkreisförmige
Kontur aufweist, in die das Licht tangential einfällt. Eine derartige Ausbildung führt zu einem besonders kompakten
Gerät.
In der Figur 6 ist ein gegenüber dem Gerät gemäß der Figur 3 abgeändertes Gerät dargestellt. Es besteht im wesentlichen
aus einem Paar von Behälter 21 und 22, die übereinander angeordnet sind und mit Hilfe eines Scharniers 23 so miteinander"
verbunden sind, daß sie geöffnet werden können. Der Behälter
22 trägt eine Mulde 24, die entsprechend der gekrümmten
25
Übergangsoberfläche 5 des lichtdurchlässigen und lichtführenden Körpers 2 ausgebildet ist und in die die zu prüfende
Flüssigkeit 1 eingegeben wird. Eine Batterie 25 zum Einschalten der Lichtquelle 6 und ein Spannungsregler 26
sind in dem Behälter 22 untergebracht. Mit Hilfe einer
Zuleitung 27 wird eine elektrische Verbindung von dem Spannungsregler zu der Lichtquelle 6 geschaffen. Bei diesem
Gerät muß die Flüssigkeit 1 in die Mulde 24 eingefüllt werden, das Gerät wird also nicht in die Flüssigkeit einge-„jtaucht.
Insgesamt ist es sehr raumsparend und leicht transportierbar.
K 1» ·
1 (I « 4
Obwohl die Erfindung vorangehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen,
daß weitere Abänderungen oder Variationen von jedem angesprochenen
Fachmann vorgenommen werden können, ohne von der Idee der Erfindung abzuweichen, die im wesentlichen
in den Ansprüchen niedergelegt ist. Folgende Abänderungen sind z.B. möglich:
1. Die gesamte Übergangsoberfläche 5/ausgenommen der
Bereich zwischen den Punkten P und Q;kann so behandelt werden, daß die Reflektion von Licht nicht beeinträchtigt
wird, z.B. kann sie abgedeckt oder von einem Farbüberzug versehen sein, während ausschließlich der Bereich
zwischen den Punkten P und Q durchsichtig gestaltet ist. Eine derartige Anordnung trägt dem Erfordernis
Rechnung, jeglicher Reduzierung bezüglich der reflektierten
Lichtmenge entgegenzuwirken.
2. Obwohl in den vorangehend beschriebenen Ausführungs-2Q
beispielen der Einfallswinkel β , definiert als Winkel zwischen dem einen einfallenden Licht L und der
Normalen M, gleich dem kritischen Winkelet ist, besteht
die Möglichkeit, einen Einfallswinkel ρ zu verwenden, der größer als der kritische Winkel οι- ist.
3. Der Abstand t zwischen den Führungswandflächen 9 und
10 im Bereich des Lichteinlasses kann angemessen verändert werden.
Aus der vorgehenden Beschreibung geht hervor, daß das Gerät
gemäß der Erfindung eine genaue Bestimmung der Dichte, der Konzentration, des spezifischen Gewichtes usw. einer
Flüssigkeit zuläßt,da die Totalreflektion des einfallenden
Lichtes auf der gekrümmten Übergangsoberfläche unter den beschriebenen Bedingungen die Abnahme der reflektierten
Lichtmenge minimiert und so sicher stellt, daß eine große Änderung der Lichtmenge von dem lichtempfindlichen Element
empfangen wird. Das Gerät gemäß der Erfindung ist sehr
16 1 leicht herzustellen.
Leerseite
Claims (11)
1. ) Gerät zur Bestimmung der Dichte, der Konzentration,
des spezifischen Gewichtes und dergleichen einer Flüssigkeit, mit einem einen Lichteinlaß, eine Übergangsoberfläche
und einen Lichtauslaß tragenden, lichtdurchlässigen Körper, der einen höheren Brechungsindex
als die Flüssigkeit hat und mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht ist, mit einer auf die Ubergangsoberfläche
gerichteten Lichtquelle und mit einem lichtempflindlichen
Element zur Aufnahme der von dieser Übergangsoberfläche reflektierten Lichtstrahlung, wobei
mindestens eine der genannten Größen aufgrund der reflektierten Lichtmenge bestimmbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übergangsoberfläche
(5) im Bereich des eintretenden Lichtes eine gekrümmte Kontur mit einem Radius (R) aufweist, der so gewählt
ist, daß das gradlinig entlang von Führungswänden (9, 10) für den Lichteinlaß (3), die sich in einem
Abstand von der Übergangsoberfläche (5) befinden, einfallende Licht einen Einfallswinkel hat, der größer ist
als der durch die Flüssigkeit (1) und den Körper (2) bestimmte kritische Winkel und kleiner als ein rechter
Winkel ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangsoberfläche (5) eine Halbkreiskontur aufweist.
c 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsoberfläche (5) bis
auf den Bereich in der Nähe des Lichteinlasses (3) abgedeckt ist.
1(-j 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß optische Fasern (14, 15)
zwischen der Lichtquelle (6) und dem Lichteinlaß (3) und dem Lichtauslaß (4) und dem lichtempfindlichen
Element (8) angeordnet sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) aus
optischem Glas besteht.
6· Gerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch g e kennz
e ichnet, daß der Körper aus Kunststoff besteht.
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eic hnet,
daß in der Nähe der Lichtquelle (6) ein Lichtabschattungsglied (20) angeordnet ist, das mit dem
lichtempfindlichen Element (16) über optische Fasern verbunden ist, so daß die in das lichtempflindliche
Element durch den Körper und durch die optischen Fasern einfallenden Lichtmengen quantitativ zur Bestimmung
der Dichte, der Konzentration, des spezifischen Gewichtes und dergleichen verglichen werden
können.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß anhand von bekannter Dichte, Konzentration, spezifischem Gewicht und dergleichen einer Flüssigkeit
(1) eine Abhängigkeit von der elektromotorischen Kraft
in dem lichtempfindlichen Element (16) festgelegt ist,
die zur Messung unbekannter Dichte/ Konzentration, spezifischem Gewicht und dergleichen einer zu messenden
Flüssigkeit (1) dient.
9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es in eine Flüssigkeit (1) getaucht ist.
10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei übereinander und miteinander verbundene Behälter (21, 22), die geöffnet werden können, vorgesehen
sind, daß das optische System (6, 16, 19, 20) im oberen Behälter (21) untergebracht ist, und daß
eine Kraftquelle (26) und ein Behältergehäuseabschnitt (24) zur Aufnahme der Flüssigkeit in dem unteren Behälter
(22) angeordnet sind.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behältergehäuseabschnitt (24) eine Form aufweist, die der der Übergangsoberfläche (5) entspricht.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5283482A JPS58169050A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 液体の密度、濃度、比重等を測定するための測定装置 |
JP20015782A JPS5990032A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 液体の密度、濃度、比重等を測定するための測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3311202A1 true DE3311202A1 (de) | 1983-10-06 |
DE3311202C2 DE3311202C2 (de) | 1988-05-11 |
Family
ID=26393504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6275230A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-07 | チバ−ガイギ− アクチエンゲゼルシヤフト | 分析法 |
FR2594951B1 (fr) * | 1986-02-24 | 1989-08-04 | Photonique Ind | Procede pour la mesure des caracteristiques physiques d'un milieu liquide ou gazeux et dispositif a fibres optiques pour sa mise en oeuvre |
GB8614741D0 (en) * | 1986-06-17 | 1986-07-23 | Bellhouse Medical Products Ltd | Optical sensor |
DE8718006U1 (de) * | 1987-02-17 | 1992-10-22 | Franz Schmidt & Haensch Gmbh & Co, 1000 Berlin | Elektronisches Refraktometer |
GB8818690D0 (en) * | 1988-08-05 | 1988-09-07 | Red Kite Technology Ltd | Refractive index measurement |
DE4038354C2 (de) * | 1990-12-01 | 1994-06-30 | Bruker Analytische Messtechnik | ATR-Meßsonde |
FR2694629B1 (fr) * | 1992-08-10 | 1995-06-30 | Berechet Ion | Sensor refractometrique semiglobulaire-compact. |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1209036A (en) * | 1967-06-19 | 1970-10-14 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to refractometers |
DE2137842C3 (de) * | 1971-07-28 | 1981-11-05 | Ulrich, Helmut, Dipl.-Chem., 8000 München | Refraktometer |
GB1563374A (en) * | 1977-03-31 | 1980-03-26 | Marconi Co Ltd | Device for providing an indication of the refractive index of a fluid |
US4240747A (en) * | 1979-10-03 | 1980-12-23 | Battelle Memorial Institute | Refractive-index responsive light-signal system |
-
1983
- 1983-03-26 DE DE19833311202 patent/DE3311202A1/de active Granted
- 1983-03-30 GB GB08308781A patent/GB2121556B/en not_active Expired
- 1983-03-30 DK DK147083A patent/DK158166C/da not_active IP Right Cessation
- 1983-03-30 IT IT8320383A patent/IT1161809B/it active
- 1983-03-30 SE SE8301800A patent/SE460561B/sv not_active IP Right Cessation
- 1983-03-31 FR FR8305312A patent/FR2524643B1/fr not_active Expired
- 1983-03-31 CA CA000425055A patent/CA1207553A/en not_active Expired
- 1983-03-31 NL NL8301172A patent/NL8301172A/nl not_active Application Discontinuation
Non-Patent Citations (1)
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DK147083D0 (da) | 1983-03-30 |
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DK158166B (da) | 1990-04-02 |
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