FI127243B - Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI127243B
FI127243B FI20145433A FI20145433A FI127243B FI 127243 B FI127243 B FI 127243B FI 20145433 A FI20145433 A FI 20145433A FI 20145433 A FI20145433 A FI 20145433A FI 127243 B FI127243 B FI 127243B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
light
liquid
measuring device
wavelength
refractive index
Prior art date
Application number
FI20145433A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20145433A (fi
Inventor
Esko Kamrat
Original Assignee
Janesko Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Janesko Oy filed Critical Janesko Oy
Priority to FI20145433A priority Critical patent/FI127243B/fi
Priority to US14/702,364 priority patent/US9632025B2/en
Publication of FI20145433A publication Critical patent/FI20145433A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127243B publication Critical patent/FI127243B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N2021/434—Dipping block in contact with sample, e.g. prism
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Uppfinningen avser ett förfarande och en mätanordning för kontinuerlig mätning av Abbes tai frän en vätska i en process. Enligt uppfinningen alstra successivt ljus pä väglängderna väsentligen 486,1 nm, 589,3 nm och
656.3 nm och styrs ljusen med olika väglängder successivt via ett mätfönster (9) i kontakt med vätskan (10) i processen tili vätskan (10) i processen, sä att pä ytan av mätfönstret och vätskan i processen sker pä respektive väglängd en totalreflektion. Pä respektive väglängd styrs den totalreflekterade delen av ljuset till en sensor (12), varvid pä sensorns ljuskänsliga yta bildas en bild (13), vars ljusa och mörka omrädes gräns motsvarar respektive väglängds gränsvinkel, väri totalreflektionen sker. Invid väglängden identifieras gränsen för det ljusa och mörka omrädet medelst bildanalys. Invid respektive väglängd identifieras beroendet mellan det ljusa och mörka omrädets gräns och brytningskoefficienten för vätskan i processen och beräknas Abbes tai medelst brytningskoefficientvärden som erhällits medelst ovan nämnda tre väglängder genom att använda en i och för sig känd formel
Tip 1 yD = nF -nc varvid nD är brytningskoefficienten för vätskan i processen pä väglängden
589.3 nm, nF är brytningskoefficienten pä väglängden 486,1 nm och ne brytningskoefficienten pä väglängden 656,3 nm.
Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi
Keksinnön kohteena on menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi prosessissa olevasta nesteestä.
Keksinnön taustaan ja Abben lukuun liittyen voidaan yleisellä tasolla tuoda esille seuraavat seikat.
Abben luvulla kuvataan materiaalin kromaattisen dispersion suuruutta. Luku kuvaa sitä, kuinka paljon materiaalin taitekerroin vaihtelee valon aallonpituuden vaihdellessa. Abben luvun pienet arvot kuvaavat suurta dispersiota ja suuret arvot vastaavasti kuvaavat pientä dispersiota. Abben luku on määritelty kaavalla
20145433 prh 26 -05- 2015 jossa nD on materiaalin taitekerroin aallonpituudella 589.3 nm, joka on taitekerroinmittauksen standardiaallonpituus. Taitekerroin nF on mitattu aallonpituudella 486.1 nm ja nc aallonpituudella 656.3 nm.
Fysikaalisesti taitekerrointen ero tarkoittaa sitä, että valo etenee materiaalissa eri nopeudella. Normaalin dispersion tapauksessa lyhytaaltoinen valo etenee materiaalissa hitaammin kuin pitkäaaltoinen. Yleensä materiaaleilla, joilla on suuri taitekerroin, on pieni Abben luku eli suuri dispersio. Abben lukua käytetään mm. luokittelemaan lasimateriaaleja, mutta sitä voidaan käyttää hyväksi myös prosessinesteiden mittauksessa.
Abben luvun mittaus on ollut pitkään mahdollista tehdä laboratoriossa Abbe-refraktometrilla, jossa on vaihdettavat suodattimet tarvittaville aallonpituuksille. Tällainen ratkaisu on tunnettu esimerkiksi yrityksen nimeltä Atago Co. Ltd valmistaman ja tyyppinimellä DR-M2 myytävän laitteen yhteydestä. Tällaiset laboratoriolaitteissa olevat ratkaisut eivät ole kuitenkaan suoraan siirrettävissä jatkuvatoimisessa prosessimittauksessa käytettäviksi.
US-patenttijulkaisussa 6 876 444 B2 on esitetty mittausperiaate, jossa ei ole vaihdettavia suodattimia. US-julkaisussa 6 876 444 B2 kuvatussa ratkaisussa käytetään valkoista valoa säteilevää valonlähdettä ja mittaprismalta tuleva valo hajotetaan diffraktiohilalla tai prismalla kaksiulotteisen CCDkameran valoherkälle kennolle. Julkaisussa kuvatulla ratkaisulla voidaan mitata taitekerrointa eri aallonpituuksilla myös Abben luvun laskemisessa käytettävillä aallonpituuksilla. US-julkaisussa 6 876 444 B2 kuvattu ratkaisu vaatii kuitenkin optisen osan, jolla valkoinen valo hajotetaan eri aallonpituuksiin. Tämä tekee mittalaitteesta rakenteensa puolesta monimutkaisen, koska joudutaan käyttämään kaksiulotteista kamerakennoa. Vaikka julkaisussa B kuvatun keksinnön mukaisella laitteella voidaan mitata näytteen dispersio-ominaisuuksia useilla valon aallonpituuksilla, antaa Abben luku usein riittävän informaation näytteen dispersio-ominaisuuksista. Taulukoidut kirjallisuusarvot eri aineiden dispersiolle ilmoitetaan standardisti Abben lukuna.
US-julkaisun 6 876 444 B2 mukainen ratkaisu ei sovellu käytettäväksi prosessissa olevan nesteen jatkuvaan mittaukseen.
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja mittalaite, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat voidaan eliminoida. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän ja mittalaitteen avulla. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että valoa synnytetään peräkkäisesti aallonpituuksilla olennaisesti 486,1 nm, 589,3 nm ja 656,3 nm ja ohjataan eri aallonpituiset valot peräkkäisesti mittaikkunalle optiikan avulla sopivan kulmajakautuman aikaansaamiseksi valoon ja ohjataan edelleen prosessissa olevan nesteen kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan kautta prosessissa olevaan nesteeseen, ohjataan kullakin aallonpituudella kokonaisheijastunut osa valosta sensorille, tunnistetaan kunkin aallonpituuden kohdalla valoisan ja pimeän alueen raja kuva-analyysin avulla, määritetään kunkin aallonpituuden kohdalla riippuvuus valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekertoimen välillä ja lasketaan Abben luku edellä mainittujen kolmen aallonpituuden avulla saatujen taitekerroinarvojen avulla käyttämällä sinänsä tunnettua kaavaa
Vd nD~l nF-nc
20145433 prh 26 -05- 2015 jolloin nD on mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekerroin aallonpituudella 589.3 nm, nF on taitekerroin aallonpituudella 486.1 nm ja nc taitekerroin aallonpituudella 656.3 nm.
Keksinnön mukainen mittalaite on puolestaan tunnettu siitä, että välineet valon synnyttämiseksi käsittävät välineet aallonpituuksilla olennaisesti 486,1 nm, 589,3 nm ja 656,3 nm olevien valojen synnyttämiseksi peräkkäin, että ensimmäiset ohjausvälineet käsittävät optiikan, joka on sovitettu aikaansaamaan sopivan kulmajakautuman valolle, jolloin ensimmäiset ohjausvälineet on sovitettu ohjaamaan eri aallonpituiset valot peräkkäisesti prosessissa olevan nesteen kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan kautta prosessissa olevaan nesteeseen, että toiset ohjausvälineet on sovitettu ohjaamaan kullakin aallonpituudella kokonaisheijastuneen osan valosta peräkkäin sensorille, että järjestely valoisan ja pimeän alueen rajan tunnistamiseksi ja valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen välillä olevan riippuvuuden määrittämiseksi on sovitettu tekemään tunnistamisen ja määrittämisen kunkin aallonpituuden kohdalla ja että mittalaite käsittää edelleen laskentayksikön Abben luvun laskemiseksi edellä mainittujen kolmen aallonpituuden avulla saatujen taitekerroinarvojen avulla käyttämällä sinänsä tunnettua kaavaa nD - 1 VD = —nF~nc
20145433 prh 26 -05- 2015 jolloin nD on mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekerroin aallonpituudella 589.3 nm, nF on taitekerroin aallonpituudella 486.1 nm ja nc taitekerroin aallonpituudella 656.3 nm.
Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että keksinnön avulla aikaansaadaan käytännöllinen menetelmä ja mittalaite, jonka avulla prosessissa olevasta nesteestä voidaan jatkuvasti mitata Abben luku. Tällainen menettely ei ole ollut mahdollista tunnetun tekniikan avulla.
Keksintöä kuvataan seuraavassa oheisen piirustuksen avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen ensimmäistä sovellutusmuotoa, kuvio 2 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen toista sovellutusmuotoa, kuvio 3 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaisen mittalaitteen kolmatta sovellutusmuotoa ja kuvio 4 esittää keksinnön mukaista mittalaitetta periaatteellisena järjestelmäkuvana.
Kuvioissa 1, 2 ja 3 on esitetty kuvissa keksinnön perusperiaate kolmen erilaisen sovellutuksen avulla. Keksinnössä käytetään hyväksi mittaikkunan ja mitattavan prosessinesteen välisessä rajapinnassa tapahtuvaa valon kokonaisheijastukseen liittyvää periaatetta. Tämä perusperiaate on alan ammattihenkilölle sinänsä tunnettua tekniikkaa, jota on käytetty jo hyvin pitkään esimerkiksi prosessirefraktometrien yhteydessä. Edellä mainittua sinänsä tunnettua perusperiaatetta ei kuvata tarkemmin tässä yhteydessä. Tässä yhteydessä viitataan yleisesti alan julkaisuihin, esimerkiksi US patenttijulkaisuun 6 067 151, jossa em. perusperiaatetta on kuvattu tarkemmin.
Kuten kuvioista 1 - 3 voidaan nähdä, kuvioiden mukaisissa sovellutuksissa käytetään kolmea valolähdettä 1. Valolähteitä 1 sytytetään perättäisessä järjestyksessä siten, että kerrallaan valoa tulee ainoastaan yhdestä valo20145433 prh 26 -05- 2015 lähteestä. Valolähteet voivat olla mitä tahansa sopivia valolähteitä, esimerkiksi LED-diodeja, joiden aallonpituus on valittu siten, että ne vastaavat Abbenluvun mittaamiseen käytettäviä standardi-aallonpituuksia 486.1 nm, 589.3 nm ja 656.3 nm. Vaihtoehtoisesti valolähteet voivat olla valkoista valoa säteileviä
LED-diodeja tai valkoista valoa säteileviä lamppuja, jolloin niiden edessä on suodatin 2. Suodattimet 2 on tällaisessa sovelluksessa valittu siten, että ne päästävät lävitseen Abben-luvun mittaamiseen tarvittavat aallonpituudet.
Kuviossa 1 on esitetty periaatekuvana ensimmäinen sovellutus, jossa eri valolähteistä 1 tuleva valo yhdistetään samaan kuituun 3. Yhdistämises10 sä voidaan käyttää kuitukimppua, jossa kullekin valolähteelle on varattu osa kuiduista.
Eri valolähteiltä 1 tulevan valon yhdistämisessä voidaan käyttää esimerkiksi integroivaa palloa 4, kuten on esitetty kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa. Integroivassa pallossa 4 valo heijastuu diffuusisti useaan ker15 taan, kunnes valaistus pallon pinnalla on tasoittunut. Integroivan pallon 4 avulla useasta valolähteestä 1 tuleva valo saadaan intensiteetiltään tasaiseksi, valon johtamiseen integroivasta pallosta eteenpäin voidaan käyttää kuitua 5. Kuitu voi koostua useasta halkaisijaltaan pienemmästä kuidusta, jotka muodostavat kimpun. Kuitu voi olla myös kuvan siirtämiseen tarkoitettu järjestetty kuva20 kuitu.
Kuviossa 3 on esitetty kolmas vaihtoehtoinen keksinnön sovellusmuoto. Siinä valolähteiltä 1 tuleva valo yhdistetään optiikan 6 ja valoa diffusoivan osan 7 avulla samaan kuituun 5. Optiikka 6 voi olla toteutettu, joko linssioptiikkana tai peilioptiikkaa hyväksi käyttäen. Diffusoiva osa 7 voi olla esi25 merkiksi mattalasi.
Kuidusta 3, 5 valo johdetaan optiikan 8 avulla mittaikkunana toimivaan prismaan 9. Optiikan 6 tarkoituksena on tuottaa valoon sopiva kulmajakauma siten, että prisman 9 ja prosessinesteen 10 rajapinnassa tapahtuu kokonaisheijastus jollakin valaistuksen kulmalla. Optiikka 8 voi olla toteutettu joko linsseillä tai peileillä tai näiden yhdistelmällä.
Kuten kuvioista voidaan nähdä, valolähteiltä 1 tulevat eri aallonpituiset valot on sovitettu ohjattavaksi mittaikkunalle 9 optisen kuidun tai optisia kuituja 3, 5 ja linssejä tai peilejä tai niiden yhdistelmiä käsittävien ensimmäisten ohjausvälineiden avulla sopivan kulmajakautuman aikaansaamiseksi mittaik35 kunan ja mitattavan nesteen rajapinnalle tulevaan valoon.
Kahden aineen rajapinnassa valon taittuminen noudattaa Snellin lakia:
20145433 prh 26 -05- 2015 n sin/? = rii sin a, (1) jossa n on mitattavan aineen taitekerroin, β on rajapinnassa taittuneen valon kulma mitattavassa aineessa pinnan normaaliin nähden, rij mittaikkunan taitekerroin ja a valon tulokulma aineiden rajapintaan pinnan normaaliin nähden mitattuna.
Kokonaisheijastuksen rajakulman tapauksessa sin β = sin 90° = 1, (2) jolloin Snellin laki saa muodon n = rii sin ac (3)
Yhtälössä (3) ac on kriittinen tulokulma, jota suuremmilla tulokulman arvoilla kokonaisheijastus tapahtuu. Näissä yhtälöissä sekä mitattavan aineen taitekerroin että mittaikkunan taitekerroin riippuvat valon aallonpituudesta, joten myös kriittinen kulma ac riippuu aallonpituudesta.
Kaikissa kuvioiden 1 - 3 mukaisissa sovellutusmuodoissa kokonaisheijastunut osa valosta johdetaan optisen järjestelyn 11 avulla valoherkälle sensorille 12, kuten CCD kameralle. CCD kamera voi olla esimerkiksi rivikame20 ra. Valoherkkä pinta on järjestetty niin, että etäisyys optisesta järjestelystä 11 on juuri optisen systeemin 11 polttovälin suuruinen. Optinen järjestely 11 tulee tässä ymmärtää laajasti siten, että se kattaa sekä linsseistä että peileistä tai niiden yhdistelmistä valmistetun optisen järjestelyn. On eduksi käyttää optiikassa 8 ja optisissa järjestelyissä 11 peilioptiikkaa, koska peilioptiikka toimii samalla tavoin riippumatta valon aallonpituudesta. Linsseillä toteutettuna optiikka 8 ja optinen järjestely 11 ovat linssisysteemejä, joissa kromaattista aberraatiota on korjattu.
Sensorin 12 valoherkälle pinnalle muodostuu kuva 13. Kuvassa on valoisan ja pimeän alueen raja, joka vastaa rajakulmaa, jolla kokonaisheijastus tapahtuu. Valoisan ja pimeän alueen rajan tunnistamisessa voidaan käyttää mitä tahansa normaaleja kuva-analyysin keinoja.
Tunnettuja taitekerroinliuoksia käyttämällä, voidaan selvittää yhteys valoisan alueen rajan ja taitekertoimen välillä. Tämä määritys tehdään kullakin valolähteellä erikseen. Näin tuntemattoman prosessinesteen taitekerroin voi35 daan selvittää kullekin valon aallonpituudelle, jotka Abben luvun määrittämiseen tarvitaan. Abben luvun määrittäminenhän tehdään käyttämällä sinänsä tunnettua kaavaa
Vd np - 1 nF-nc kuten aiemmin on tuotu esille.
Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisen mittalaitteen käytännön toteutuksessa tarvittavat järjestelmän osat. Taitekertoimien laskenta ja niistä johdettujen Abben luvun ja muiden suureiden laskenta tehdään laskentayksikössä. Laskentayksikkö saa kameran (CCD) kuvat kontrolliyksiköltä. Kontrolliyksikkö sytyttää LED:it yhden kerrallaan halutussa järjestyksessä. Ohjaussignaali kontrolliyksikölle tulee laskentayksiköltä. Laskentayksikkö lähettää halutun mittaussignaalit kuten mA-viestit esimerkiksi tuotantolaitoksen ohjausjärjestelmään.
20145433 prh 26 -05- 2015
Taitekerroinmittausta ja prosessinesteestä mitattua lämpötilaa voidaan käyttää prosessinesteen pitoisuuden määrittämiseen, jos tunnetaan komponentit, joista prosessineste koostuu. Abben lukua voidaan käyttää lisäinformaationa pitoisuuden määrityksessä tai itsenäisenä mittalukuna. Abben lukua ja standardiaallonpituudella tehtyä mittausta voidaan käyttää hyväksi prosessinesteiden seossuhteiden jatkuvassa määrityksessä, esim. eri sokerilaaduille. Abben lukua voidaan käyttää myös orgaanisten ja epäorgaanisten liuoskomponenttien määritykseen sekä keskimääräisen molekyylikoon tunnistamiseen suurimolekyylisistä prosessiaineista. Keksintö laajentaa refraktometrimittauksen myös sovellusalueille, joissa aikaisemmin on ollut tarpeen useamman mittaustekniikan yhdistäminen.
Keksintöä on kuvattu edellä kuvioissa esitettyjen sovellutusten avulla. keksintöä ei kuitenkaan ole mitenkään rajoitettu kuvioiden mukaisiin sovellutuksiin, vaan keksintöä voidaan muunnella täysin vapaasti oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (19)

1. Menetelmä Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi prosessissa olevasta nesteestä, jossa menetelmässä synnytetään valoa ja ohjataan valo prosessissa olevan nesteen kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan (9) kautta
5 prosessissa olevaan nesteeseen (10) niin, että mittaikkunan (9) ja prosessissa olevan nesteen (10) pinnassa tapahtuu kokonaisheijastus, ohjataan kokonnaisheijastunut osa valosta sensorille (12), jolloin sensorin valoherkälle pinnalle muodostuu kuva (13), jonka valoisan ja pimeän alueen raja vastaa rajakulmaa, jossa kokonaisheijastus tapahtuu ja tunnistetaan riippuvuus valoisan ja pimeän
10 alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen (10) taitekertoimen välillä, tunnettu siitä, että valoa synnytetään peräkkäisesti aallonpituuksilla olennaisesti 486,1 nm, 589,3 nm ja 656,3 nm ja ohjataan eri aallonpituiset valot peräkkäisesti mittaikkunalle (9) optiikan (8) avulla sopivan kulmajakautuman aikaansaamiseksi valoon ja ohjataan edelleen prosessissa olevan nesteen (10)
15 kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan (9) kautta prosessissa olevaan nesteeseen (10), ohjataan kullakin aallonpituudella kokonaisheijastunut osa valosta optisen järjestelyn (11) avulla sensorin (12) valoherkälle pinnalle, tunnistetaan kunkin aallonpituuden kohdalla valoisan ja pimeän alueen raja kuva-analyysin avulla, määritetään kunkin aallonpituuden kohdalla riippuvuus valoisan ja pi20 meän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekertoimen välillä ja lasketaan Abben luku edellä mainittujen kolmen aallonpituuden avulla saatujen taitekerroinarvojen avulla käyttämällä sinänsä tunnettua kaavaa nD - 1 VD = —nF~nc jolloin nD on mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekerroin aallonpituudella
25 589.3 nm, nF on taitekerroin aallonpituudella 486.1 nm ja ne taitekerroin aallonpituudella 656.3 nm.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aallonpituuksilla olennaisesti 486,1 nm, 589,
3 nm ja 656,3 nm oleva valo synnytetään kolmen eri valolähteen (1) avulla.
30 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valolähteinä (1) käytetään valolähteitä, jotka säteilevät mainittujen aallonpituuksien mukaista valoa.
20145433 prh 23 -11- 2016
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valolähteinä (1) käytetään valkoista valoa säteileviä valolähteitä ja että halutun aallonpituuden aikaansaamiseen käytetään kunkin valolähteen yhteyteen sovitettavaa suodatinta (2).
5 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin aallonpituuden kohdalla riippuvuus valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekertoimen välillä määritetään käyttämällä apuna tietoja, jotka on saatu liuosten avulla, joilla on tunnettu taitekerroin.
10
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoherkkä pinta sovitetaan optisen järjestelyn (11) suhteen etäisyydelle, joka on optisen järjestelyn polttovälin suuruinen.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri aallonpituutta olevat valot johdetaan mittaikkunalle yhteisen valojohtimen
15 (3, 5) tai yhteisen valojohtimen eri osien avulla.
8. Mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi prosessissa olevasta nesteestä, joka mittalaite käsittää välineet valon synnyttämiseksi, ensimmäiset ohjausvälineet valon ohjaamiseksi prosessissa olevan nesteen (10) kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan (9) kautta prosessissa olevaan nes20 teeseen niin, että mittaikkunan (9) ja prosessissa olevan nesteen (10) kosketuspinnassa tapahtuu kokonaisheijastus, toiset ohjausvälineet kokonaisheijastuneen osan valosta ohjaamiseksi sensorille, jolloin sensorin valoherkälle pinnalle muodostuu kuva (13), jonka valoisan ja pimeän alueen raja vastaa rajakulmaa, jossa kokonaisheijastus tapahtuu ja järjestelyn valoisan ja pimeän alueen rajan
25 tunnistamiseksi ja valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen (10) välillä olevan riippuvuuden määrittämiseksi, tunnettu siitä, että välineet valon synnyttämiseksi käsittävät välineet aallonpituuksilla olennaisesti 486,1 nm, 589,3 nm ja 656,3 nm olevien valojen synnyttämiseksi peräkkäin, että ensimmäiset ohjausvälineet (3, 5, 8) käsittävät optiikan (8), joka
30 on sovitettu aikaansaamaan sopivan kulmajakautuman valolle, jolloin ensimmäiset ohjausvälineet (3,5,8) on sovitettu ohjaamaan eri aallonpituiset valot peräkkäisesti prosessissa olevan nesteen (10) kanssa kosketuksissa olevan mittaikkunan (9) kautta prosessissa olevaan nesteeseen, että toiset ohjausvälineet (11) on sovitettu ohjaamaan kullakin aallonpituudella kokonaisheijastuneen
35 osan valosta peräkkäin sensorin (12) valoherkälle pinnalle, että toiset ohjausvälineet käsittävät optisen järjestelyn (11), että järjestely valoisan ja pimeän alueen
20145433 prh 23 -11- 2016 rajan tunnistamiseksi ja valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen (10) välillä olevan riippuvuuden määrittämiseksi on sovitettu tekemään tunnistamisen ja määrittämisen kunkin aallonpituuden kohdalla ja että mittalaite käsittää edelleen laskentayksikön Abben luvun laskemiseksi
5 edellä mainittujen kolmen aallonpituuden avulla saatujen taitekerroinarvojen avulla käyttämällä sinänsä tunnettua kaavaa nD - 1 VD = —nF~nc jolloin nD on mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekerroin aallonpituudella 589.3 nm, nF on taitekerroin aallonpituudella 486.1 nm ja ne taite10 kerroin aallonpituudella 656.3 nm.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että välineet eri aallonpituuksilla olevien valojen muodostamiseksi käsittävät kolme eri valolähdettä (1).
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, 15 että valolähteet (1) on sovitettu säteilemään mainittujen aallonpituuksien mukaista valoa.
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että valolähteet ovat valkoista valoa säteileviä valolähteitä (1) ja että halutun aallonpituuden aikaansaamiseksi kunkin valolähteen yhteyteen on sovitettu
20 suodatin (2), jonka avulla aikaansaadaan haluttu aallonpituus.
12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että kunkin aallonpituuden kohdalla riippuvuus valoisan ja pimeän alueen rajan ja mitattavan prosessissa olevan nesteen taitekertoimen välillä on sovitettu määritettäväksi käyttämällä apuna tietoja, jotka on saatu liuosten avulla, joilla on tun25 nettu taitekerroin.
13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että eri aallonpituiset valot on sovitettu ohjattavaksi mittaikkunalle linssejä tai peilejä tai niiden yhdistelmiä käsittävien ensimmäisten ohjausvälineiden (3,5,8) avulla sopivan kulmajakautuman aikaansaamiseksi valoon ja että kokonaishei30 jastunut valo on sovitettu ohjattavaksi linssejä tai peilejä tai niiden yhdistelmiä käsittävien toisten ohjausvälineiden (11) avulla sensorin (12) valoherkälle pinnalle.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että valoherkkä pinta on sovitettu toisten ohjausvälineiden (11) suhteen etäisyy35 delle, joka on toisten ohjausvälineiden polttovälin suuruinen.
15. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että eri aallonpituutta olevia valoja mittaikkunalle johtavat ensimmäiset ohjausvälineet (3, 5, 8) käsittävät kullekin aallonpituudelle yhteisen valojohtimen tai valojohtimen jossa on osat eri aallonpituuksille.
5
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että eri aallonpituiset valot on sovitettu ohjattavaksi valojohtimelle diffusoivan osan (4, 7) avulla.
17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että diffusoiva osa on mattalasi (7).
10
18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että diffusoiva osa on integroiva pallo (4), joka on sovitettu heijastamaan valo diffuusisti useaan kertaan kunnes valaistus pallon pinnalla on tasoittunut.
19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-18 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että mittalaite käsittää laskentayksikön lisäksi kontrolliyksikön,
15 jolloin kontrolliyksikkö on sovitettu samaan ohjaussignaalin laskentayksiköltä ja kontrolliyksikkö on sovitettu ohjaamaan valolähteitä, laskentayksikkö on sovitettu saamaan kuviin liittyvän informaation kontrolliyksikön kautta, laskemaan taitekertoimet ja niistä johdetun Abben luvun ja lähettämään halutun mittasignaalin haluttuun paikkaan.
FI20145433A 2014-05-13 2014-05-13 Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi FI127243B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145433A FI127243B (fi) 2014-05-13 2014-05-13 Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi
US14/702,364 US9632025B2 (en) 2014-05-13 2015-05-01 Method and measuring device for continuously measuring the abbe number

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145433A FI127243B (fi) 2014-05-13 2014-05-13 Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20145433A FI20145433A (fi) 2015-11-14
FI127243B true FI127243B (fi) 2018-02-15

Family

ID=54538279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20145433A FI127243B (fi) 2014-05-13 2014-05-13 Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9632025B2 (fi)
FI (1) FI127243B (fi)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20185566A1 (fi) 2018-06-21 2019-12-22 Janesko Oy Valaistusjärjestely optista laitetta varten refraktioindeksin mittaamiseksi, ja refraktiometri
DE102019108561A1 (de) * 2019-04-02 2020-10-08 Endress+Hauser Process Solutions (Deutschland) GmbH Refraktometer und Verfahren zur Bestimmung des Brechungsindex eines Prozessmediums mit einem Refraktometer

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2536537A1 (fr) 1982-11-22 1984-05-25 Alexandre Laugier Procede et refractometre pour mesurer l'indice de refraction d'un liquide et application a la mesure du titre alcoometrique en puissance d'un mout
WO1985000886A1 (fr) * 1983-08-03 1985-02-28 Battelle Memorial Institute Refractometre pour mesurer l'indice de refraction d'un liquide
US4699511A (en) 1985-04-03 1987-10-13 Seaver George A Refraction sensor
US4844608A (en) * 1987-03-23 1989-07-04 American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories Solution monitoring procedure
DE3831346A1 (de) 1988-09-15 1990-04-05 Zeiss Carl Fa Refraktometer mit brechzahlabhaengiger aperturteilung
FI933830A0 (fi) * 1993-09-01 1993-09-01 Janesko Oy Foerfarande vid refraktometermaetning
US5502560A (en) * 1994-07-22 1996-03-26 University Of Washington Analytical sensor using grating light reflection spectroscopy
US5870185A (en) * 1996-10-21 1999-02-09 C.F.C. Technology, Inc. Apparatus and method for fluid analysis
FI108259B (fi) * 1998-01-30 2001-12-14 Janesko Oy Refraktometri
DE10025789A1 (de) 2000-05-19 2001-11-22 Schmidt & Haensch Gmbh & Co Op Refraktometer
US6396576B1 (en) * 2001-02-27 2002-05-28 Leica Microsystems Inc. Method for determining shadowline location on a photosensitive array and critical angle refractometer employing the method
US6717663B2 (en) * 2002-03-08 2004-04-06 Reichert, Inc. Optical configuration and method for differential refractive index measurements
DE20307675U1 (de) 2003-05-14 2003-10-09 Yilmaz, Sükrü, 14059 Berlin Mehrwellenlängen-Refraktometer
FI118864B (fi) * 2005-08-12 2008-04-15 Janesko Oy Refraktometri
US8184276B2 (en) * 2008-12-08 2012-05-22 Carl Embry Continuous index of refraction compensation method for measurements in a medium
US8687204B2 (en) * 2011-03-24 2014-04-01 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for measuring refractive index based on a ratio between a number of second fringes divided by a difference of the number of second fringes minus a number of first fringes
US9024252B2 (en) * 2012-02-21 2015-05-05 Entegris-Jetalon Solutions, Inc. Optical sensor apparatus to detect light based on the refractive index of a sample
US9194799B2 (en) * 2012-03-13 2015-11-24 Ut-Battelle, Llc Imaging based refractometers
FI20135064L (fi) * 2013-01-23 2014-07-24 Janesko Oy Menetelmä taitekertoimen mittaamiseksi ja refraktometri
GB2531726A (en) * 2014-10-27 2016-05-04 Qioptiq Ltd Compact multispectral wide angle refractive optical system

Also Published As

Publication number Publication date
US20150330896A1 (en) 2015-11-19
US9632025B2 (en) 2017-04-25
FI20145433A (fi) 2015-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105954232B (zh) 一种液体折射率测量系统
JP2017134089A5 (ja) センシング・システム
US20110109907A1 (en) Optical sensor system and method of sensing
KR20180008721A (ko) 투명 기판이 제공되는 박막을 위한 측정 장치 및 측정 방법
US20070222984A1 (en) Optical Design of a Measurement System Having Mulitiple Sensor or Multiple Light Source Paths
WO2017060105A1 (en) Particle sensor for particle detection
US7525655B2 (en) Optical design of a particulate measurement system
JP2009531658A (ja) 媒体中の粒子物体から予め画定された散乱角からの光の測定
EP3438647A1 (en) Optical instrument for measurement of total reflection absorption spectrum and measurement device
CN102128811A (zh) 用于液体样品的光学模组与系统
US7495763B2 (en) Dual function measurement system
US9726541B2 (en) Electromagnetic radiation sensor for monitoring a medium
DE60211986D1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit von Linsen
FI127243B (fi) Menetelmä ja mittalaite Abben luvun jatkuvaksi mittaamiseksi
US20190310189A1 (en) Apparatus and method for determining a refractive index
US9188528B2 (en) Sensor for monitoring a medium
US7505132B2 (en) Self calibrating measurement system
US9952150B2 (en) Device for measuring the scattering of a sample
FI96451C (fi) Refraktometri
JP2013088138A (ja) 屈折率測定装置および濃度測定装置並びにその方法
ATE288585T1 (de) Gefrierpunktmessgerät und verfahren zur messung des gefrierpunktes
RU2562270C2 (ru) Способ измерения показателя преломления и дисперсии и устройство для его реализации
JP7101991B2 (ja) 少なくとも１つの溶液中の物質の吸光度を測定する方法及び測定装置
CN111537414A (zh) 一种液体光学腔增强测量系统
RU2427814C1 (ru) Способ измерения коэффициента пропускания объективов

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127243

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VAISALA OYJ

MM Patent lapsed