NL8301172A - APPARATUS FOR DETERMINING DENSITY, CONCENTRATION, SPECIAL WEIGHT, ETC OF A LIQUID. - Google Patents
APPARATUS FOR DETERMINING DENSITY, CONCENTRATION, SPECIAL WEIGHT, ETC OF A LIQUID. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8301172A NL8301172A NL8301172A NL8301172A NL8301172A NL 8301172 A NL8301172 A NL 8301172A NL 8301172 A NL8301172 A NL 8301172A NL 8301172 A NL8301172 A NL 8301172A NL 8301172 A NL8301172 A NL 8301172A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- light
- liquid
- concentration
- wall surface
- receiving element
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 27
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
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
* * VO 4701* * VO 4701
Betr.: Inrichting voor het bepalen van de dichtheid, de concentratie, het soortelijk gewicht, enz.van een vloeistof.Subject: Device for determining the density, concentration, specific gravity, etc. of a liquid.
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de dichtheid, de concentratie, het soortelijk... gewicht, enz .van een vloeistof onder gebruik van een optisch stelsel.The invention relates to a device for determining the density, concentration, specific gravity, etc. of a liquid using an optical system.
Er is een inrichting bekend voor het bepalen van de dichtheid, de 5 concentratie, het soortelijk gewicht, enz. van een vloeistof, waarbij gebruik wordt gemaakt van een optisch stelsel. De inrichting canvat een voor licht doorlaatbaar lichaam, dat in de te beproeven vloeistof is ondergedompeld en een koppelwandvlak bezit, dat in aanraking is met de vloeistof. Dicht wordt naar het koppelwandvlak geëmitteerd en het bij 10 dit vlak gereflecteerde licht wordt door een lichtopvangelement ontvangen.There is known a device for determining the density, concentration, specific gravity, etc. of a liquid, using an optical system. The device comprises a light-permeable body which is immersed in the liquid to be tested and which has a coupling wall surface which is in contact with the liquid. Close to the coupling wall surface is emitted and the light reflected at this surface is received by a light receiving element.
De hoeveelheid gereflecteerd licht wordt gebruikt voor het bepalen van de dichtheid, de concentratie, het soortelijk gewicht, enz. van vloeistof. De inrichting is evenwel onnauwkeurig aangezien het lichtopneem-element niet slechts het gereflecteerde licht ontvangt, doch ook licht 15 van buitenaf, en in sterke mate door het licht van buitenaf wordt beïnvloed, meer in· het bijzonder wanneer de hoeveelheid gereflecteerd licht gering is.The amount of reflected light is used to determine the density, concentration, specific gravity, etc. of liquid. However, the device is inaccurate since the light receiving element not only receives the reflected light, but also light 15 from the outside, and is strongly influenced by the light from the outside, more particularly when the amount of reflected light is small.
Teneinde dit probleem te overwinnen is in de Japanse octrooiaanvrage 139560/1978 voorgesteld op het koppelwandvlak een reflecterende 20 spiegel aan te brengen-teneinde een totale reflectie van het invallende licht te verschaffen cm de reductie in de hoeveelheid gereflecteerd licht tot een minimum terug te brengen. Deze spiegel kan evenwel lastig worden gemonteerd en heeft een constante invalshoek, welke de totale reflectie van invallend licht onder slechts bepaalde omstandigheden mogelijk maakt.In order to overcome this problem, Japanese patent application 139560/1978 proposes to apply a reflective mirror to the coupling wall surface in order to provide a total reflection of the incident light to minimize the reduction in the amount of reflected light. However, this mirror is difficult to mount and has a constant angle of incidence, which allows the total reflection of incident light under only certain conditions.
25 Derhalve treedt slechts een kleine verandering in de hoeveelheid licht op en de meetresultaten worden op sterke wijze door licht van buitenaf schadelijk beïnvloed. Hierdoor wordt de nauwkeurigheid van de inrichting verlaagd. Bovendien kan de inrichting moeilijk onder redelijke kosten worden vervaardigd.Therefore, only a small change in the amount of light occurs and the measurement results are strongly affected by outside light. This reduces the accuracy of the device. In addition, the device is difficult to manufacture at a reasonable cost.
30 Gezien de beswaren van de bekende inrichtingen, zoals boven be schreven, beoogt de uitvinding te voorzien in een inrichting van het bovenvermelde type, welke is voorzien van een zodanig gevormd koppelwandvlak, dat een doeltreffend gebruik wordt gemaakt van totale reflectie teneinde daardoor een eventuele reductie in de hoeveelheid van gereflec 8301172 • ·» - 2 - teerd licht zo sterk mogelijk te beletten, en welke inrichting gemakkelijk kan worden vervaardigd.In view of the drawbacks of the known devices, as described above, the object of the invention is to provide a device of the above-mentioned type, which is provided with a coupling wall surface formed in such a way that effective use is made of total reflection in order to thereby reduce any reduction. in the amount of reflected 8301172 • · »- 2 - prevent as much light as possible, and which device can be easily manufactured.
Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een inrichting van het bovenbeschreven type, welke een hogere mate van nanw-5 keurigheid bezit.Another object of the invention is to provide a device of the above-described type which has a higher degree of nanw-5 accuracy.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een vertikaal zijaanzicht van het essentiële deel van een inrichting volgens de uitvinding; 10 fig. 2 een doorsnede over de lijn X-X van fig. 1, fig. 3 een vertikaal zijaanzicht van een andere inrichting volgens de uitvinding; fig. k een doorsnede over de lijn X-X van fig. 3; fig. 5 een vertikaal zijaanzicht van een gewijzigde uitvoerings-15 vorm van het voor licht doorlaatbare lichaam, dat een essentieel deel van de uitvinding vormt; en fig. 6 een aanzicht overeenkomende met dat volgens fig. 3, doch waarbij een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is weergegeven.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a vertical side view of the essential part of a device according to the invention; Fig. 2 is a cross-section on the line X-X of Fig. 1, Fig. 3 is a vertical side view of another device according to the invention; fig. k is a cross-section over the line X-X of fig. 3; Fig. 5 is a vertical side view of a modified embodiment of the light-transmissive body, which forms an essential part of the invention; and FIG. 6 is a view similar to that of FIG. 3, but showing another embodiment of the invention.
20 Zoals uit de fig. 1 en 2 van de tekening blijkt, heeft de vloei stof 1, welke moet worden onderzocht, een brekingsindex n^ en is in deze vloeistof een voor licht doorlaatbaar lichaam 2 gedompeld, dat een brekingsindex bezit, welke groter is dan die van de vloeistof 1. Het voor licht doorlaatbare lichaam 2 bestaat uit optisch glas of kunststof 25 of een soortgelijk materiaal en bezit een lichttoevoer 3, een lichtafvoer ^ en daartussen een koppelwandvlak 5· De toevoer 3 is naar een lichtbron 6 gekeerd en tussen de toevoer 3 en de lichtbron 6 bevindt zich een lens 7» terwijl een lichtopvangelement 8 naar de afvoer 1* is gekeerd.As can be seen from FIGS. 1 and 2 of the drawing, the liquid 1 to be examined has a refractive index n ^ and is immersed in this liquid is a light-permeable body 2 having a refractive index which is greater than that of the liquid 1. The light-transmitting body 2 consists of optical glass or plastic 25 or a similar material and has a light supply 3, a light discharge and a coupling wall surface 5 therebetween. The supply 3 faces a light source 6 and between the supply 3 and the light source 6 have a lens 7, while a light-receiving element 8 faces the discharge 1 *.
De toevoer 3 bezit een paar geleidingswandvlakken 9 en 10, terwijl de 30 afvoer 1* op een soortgelijke wijze is voorzien van een paar geleidingswandvlakken ·11 en 12. Derhalve bepaalt het lichaam 2 een baan voor licht met een reflecterende zone en overdrachtzones. Het door de bron 6 geëmitteerde licht wordt door het passeren van de lens 6 in evenwijdige stralen omgezet, treedt het lichaam 2 via de toevoer 3 daarvan binnen 35 en wordt aan het koppelwandvlak 5 gereflecteerd. Het gereflecteerde licht verlaat het lichaam 2 via de afvoer U daarvan. De toevoer 3 en de afvoer ^ kunnen een integraal deel zijn van het lichaam 2 of kunnen ook be- 8301172 - 3 - ff » staan uit een afzonderlijk onderdeel, dat uit een materiaal met goede liehtgeleidingseigenschappen is vervaardigd, zoals een optische vezel, en "bijvoorbeeld zodanig met het lichaam 2 is verbonden, dat de geleiders tussen de toevoer 3 en de bron 6 en tussen de afvoer b en het lichtop-5 vangelement 8 aanwezig zijn. In het laatste geval kan het lichaam 2 het licht uit de bron 6 op een meer doeltreffende wijze opzamelen.The feed 3 has a pair of guide wall surfaces 9 and 10, while the drain 1 * is similarly provided with a pair of guide wall surfaces 11 and 12. Thus, the body 2 defines a path for light with a reflecting zone and transfer zones. The light emitted by the source 6 is converted into parallel rays by the passage of the lens 6, the body 2 enters via the supply 3 thereof and is reflected on the coupling wall surface 5. The reflected light leaves the body 2 via its discharge U. The inlet 3 and the outlet can be an integral part of the body 2 or can also consist of a separate part, which is made of a material with good conduction properties, such as an optical fiber, and 8301172-3. for example, it is connected to the body 2 such that the conductors are present between the inlet 3 and the source 6 and between the outlet b and the light-receiving element 8. In the latter case, the body 2 can absorb the light from the source 6. collecting in a more effective way.
. Het voor licht doorlaatbare lichaam 2 bezit een plat vlak 13 in een gebied tussen de toevoer 3 en de afvoer U en op een afstand van het koppelwandvlak 5· Dit platte vlak 13 neemt niet direkt deel aan de me-10 ting. Het wandvlak 5 heeft een gebogen contour, welke deel uitmaakt van een imaginaire cirkel, waarvan het midden en de straal zijn aangegeven bij 0 en R en waarlangs het licht zich naar het lichtopvangelement 8 voortbeweegt en waaraan de geleidingswanden 10 en 12 raken.. The light-permeable body 2 has a flat surface 13 in an area between the inlet 3 and the outlet U and at a distance from the coupling wall surface 5. This flat surface 13 does not participate directly in the measurement. The wall face 5 has a curved contour, which forms part of an imaginary circle, the center and radius of which are indicated at 0 and R and along which the light travels towards the light receiving element 8 and to which the guiding walls 10 and 12 touch.
De vorm van het wandvlak 5 is zodanig gekozen, dat ervoor gezorgd 15 wordt, dat alle stralen, die zich langs een rechte lijn door de toevoer 3 voortbewegen, op een doeltreffende wijze onder voorgeschreven omstandigheden worden gereflecteerd. Indien het licht L, dat zich langs een rechte lijn langs de geleidingswand 9 voortbeweegt., in een punt P van het wandvlak 5 wordt gereflecteerd, bepaalt een rechte lijn, die het 20 midden 0 en het punt P met elkaar, verbindt, een normale lijn M, en bepalen het licht L en de normale lijn M daartussen een invalshoek /3 . Indien de hoek p groter is dan de kritische hoek, doch kleiner is dan een rechte hoek, wordt het licht L in het punt P totaal gereflecteerd. De gebogen configuratie van het wandvlak 5 dient zodanig te zijn, dat aan de-25 ze omstandigheden wordt voldaan.The shape of the wall surface 5 is chosen such that it is ensured that all beams traveling along a straight line through the feed 3 are effectively reflected under prescribed conditions. If the light L, which moves along a straight line along the guide wall 9, is reflected in a point P of the wall surface 5, a straight line connecting the center 0 and the point P defines a normal line M, and determine the light L and the normal line M in between an angle of incidence / 3. If the angle p is greater than the critical angle, but less than a right angle, the light L at point P is totally reflected. The curved configuration of the wall face 5 should be such that these conditions are met.
Indien daarentegen het licht L' zich langs een rechte lijn langs de geleidingswand 10 voortbeweegt, en in het punt Q van het wandvlak 5 wordt gereflecteerd, bepaalt een rechte lijn, die de punten 0 en Q met elkaar verbindt, een normale lijn N en het licht L’ en de normale lijn N 30 bepalen daartussen een invalshoek *3 ". Het licht L* wordt in het punt Q totaal gereflecteerd, indien de invalshoek 3 " niet groter is dan een rechte hoek. De vorm van het wandvlak 5 moet ook aan deze voorwaarden voldoen.On the other hand, if the light L 'moves along a straight line along the guide wall 10, and is reflected at the point Q of the wall face 5, a straight line connecting the points 0 and Q determines a normal line N and the light L 'and the normal line N 30 determine an angle of incidence * 3 "between them. The light L * is totally reflected at point Q if the angle of incidence 3" is not greater than a right angle. The shape of the wall surface 5 must also meet these conditions.
Dit betekent, dat alle lichtstralen tussen het licht L en het 35 licht L’ aan het wandvlak 5 onder voorgeschfeven omstandigheden totaal worden gereflecteerd indien het wandvlak 5 een gebogen contour heeft, welke deel uitmaakt van een imaginaire cirkel, die zich door de punten 8301172 « - k - P en Q uitstrekt.This means that all light rays between the light L and the light L 'on the wall surface 5 are totally reflected under pre-set conditions if the wall surface 5 has a curved contour, which is part of an imaginary circle, passing through the points 8301172 « - k - P and Q extends.
De lijn ÏÏ en het licht L* bepalen daartussen een rechte hoek en de lijn N en het licht L bepalen daartussen eveneens een rechte hoek.The line II and the light L * determine a right angle therebetween and the line N and the light L also determine a right angle therebetween.
De lijn U en het licht L snijden elkaar in het punt S. De afstand OSThe line U and the light L intersect at point S. The distance OS
Λ 5 tussen de punten 0 en S is gelijk aan R sm p , en de straal R van de imaginaire cirkel is gelijk aan de afstand OS tussen de punten 0 en S 1 plus de dikte t van het lichaam 2 tussen de geleidingswanden 9 en 10. Derhalve kan de straal R worden verkregen uit de onder staande vergelijkingen (1) en. (2) : 10 R 58 R sin β + t (1) R ~ t/(l - sin /3 ) (2)Λ 5 between points 0 and S is equal to R sm p, and the radius R of the imaginary circle is equal to the distance OS between points 0 and S 1 plus the thickness t of the body 2 between the guide walls 9 and 10 Therefore, the radius R can be obtained from the following equations (1) and. (2): 10 R 58 R sin β + t (1) R ~ t / (l - sin / 3) (2)
De lengte £ van de boog PQ, bepaald tussen de punten P en Q, wordt uitgedrukt door de volgende vergelijking : i- R. (3) • · 71 15 waarbij (---=-/3) de hoek is, welke de lijnen M en I daartussen in het punt 0 bepalen.The length £ of the arc PQ, determined between the points P and Q, is expressed by the following equation: i- R. (3) • · 71 15 where (--- = - / 3) is the angle, which is the define lines M and I between them at point 0.
De uitvinding zal thans bij wijze van voorbeeld worden toegelicht - onder verwijzing naar de toepassing van een voor licht doorlaatbaar lichaam 2, bestaande uit glas, op een suikeroplossing met een concentra-20 tie van 0 tot ongeveer 65%. Het glas, waaruit het lichaam 2 is vervaardigd, heeft een brekingsindex.n^ van T,520 bij 20° C, terwijl een suikeroplossing met een concentratie van Q%> welke alleen uit water bestaat, een brekingsindex n^ van 1,330 bij 20° C heeft.The invention will now be illustrated by way of example - with reference to the use of a light-transmissive body 2, consisting of glass, on a sugar solution with a concentration of 0 to about 65%. The glass, from which the body 2 is made, has a refractive index of 0.520 at 20 ° C, while a sugar solution with a concentration of Q% consisting only of water has a refractive index of 1.330 at 20 ° C C. has.
Indien de invalshoek /3 van het licht L gelijk is aan de kritische 25 hoek en indien de dikte t tussen de geleidingswanden 9 en 10 gelijk is aan 3 mm, wordt de kritische hoek d als volgt uitgedrukt :If the angle of incidence / 3 of the light L is equal to the critical angle and if the thickness t between the guide walls 9 and 10 is equal to 3 mm, the critical angle d is expressed as follows:
Brekingsindex (n^) van een suikeroplossing met -1 " één' cóncéntratië van 0%..... · _ ck - sin Brekingsindex (n^) van het voor licht doorlaat-bare lichaam.Refractive index (n ^) of a sugar solution with -1 "one concentration of 0% ..... ck-sin Refractive index (n ^) of the light-permeable body.
Derhalve is cK = sin”1 \*520 ~ ^1,05 (graden)Therefore, cK = sin ”1 \ * 520 ~ ^ 1.05 (degrees)
De straal, welke de gebogen contour van het wandvlak 5 bepaalt, 30 kan worden verkregen uit vergelijking (2) en wel als volgt : E ί-sL a.»- -2lt’01The radius defining the curved contour of the wall face 5 can be obtained from equation (2) as follows: E ί-sL a. »- -2lt’01
De lengte X van de boog tussen de punten P en Q is gelijk aan : (90 - 61,05) x 2^,01 x |g2L= 12,13 (mm).The length X of the arc between points P and Q is equal to: (90 - 61.05) x 2 ^ .01 x | g2L = 12.13 (mm).
, .,.
8301172 - 5 -8301172 - 5 -
Derhalve kan de inrichting volgens de uitvinding, welke geschikt is voor het bepalen van de concentratie van een suikeroplossing en een concentratie van 0 tot 65% zijn voorzien van een gebogen koppelwandvlak, dat deel uitmaakt van een imaginaire cirkel met een straal R gelijk aan 5 2^,01 mm en een bovenlengte (L ) van 12,13 mm, en een lichttoevoer 3 en een lichtafvoer elk met een breedte van 3 mm, die aan respectieve tegenover elkaar gelegen uiteinden van het gebogen oppervlak tangentiaal ten opzichte daarvan zijn verbonden.Therefore, the device according to the invention, which is suitable for determining the concentration of a sugar solution and a concentration of 0 to 65%, can be provided with a curved coupling wall surface, which is part of an imaginary circle with a radius R equal to 5 2 ^ .01 mm and a top length (L) of 12.13 mm, and a light source 3 and a light source 3 mm each, which are connected tangentially to respective opposite ends of the curved surface.
Hierna volgt een toelichting op de meting van de concentratie van 10 de bovenstaande suikeroplossing met de inrichting, zoals deze boven is omschreven.Below follows an explanation of the measurement of the concentration of the above sugar solution with the device, as described above.
Het gebogen vsndvlak 5 van het voor licht doorlaatbare lichaam 2 wordt in aanraking gebracht met of ondergedompeld in de te onderzoeken vloeistof 1, welke in het hier beschouwde geval een suikeroplossing is.The curved surface 5 of the light-permeable body 2 is contacted or immersed in the liquid 1 to be examined, which in the case considered here is a sugar solution.
15 Indien de suikeroplossing een concentratie van 0% heeft, worden alle stralen, die door de lichtbron 6 worden geëmitteerd, en zich langs rechte lijnen via de toevoer 3 voortbewegen, aan het vandvlak 5 totaal gereflecteerd in het gebied met een booglengte PQ van 12,13 mm tussen de punten ? en Q. Het gereflecteerde licht passeert de afvoer b en be-20 reikt het lichtopvangelement 8. In dit geval wordt de grootste hoeveelheid gereflecteerde licht door het element 8 ontvangen.If the sugar solution has a concentration of 0%, all rays emitted by the light source 6 and traveling along straight lines via the feed 3 are totally reflected on the van face 5 in the region with an arc length PQ of 12, 13 mm between the points? and Q. The reflected light passes through the outlet b and reaches the light receiving element 8. In this case, the largest amount of reflected light is received by the element 8.
Wanneer de concentratie van de suikeroplossing als de te onderzoeken vloeistof 1 toeneemt, varieert de kritische hoek 0( , welke afhankelijk is van het voor licht doorlaatbare lichaam 2 en de concentra-25 tie van de oplossing. De kritische hoekc( neemt toe bij een toename van de concentratie aan suiker in de oplossing en er treedt een geleidelijke reductie in dat gebied van het gedeelte PQ van het vandvlak 5 op, waarin de invalshoek van het licht de kritische hoek overschrijdt. Het licht kan geleidelijk niet meer voldoen aan de regel van totale reflectie, 30 beginnende met de stralen, welke dicht gelegen zijn bij het licht L, dat zich langs een rechte lijn langs de geleidingswand 9 voortbeweegt. Derhalve vertoont de hoeveelheid gereflecteerd licht, welke door het element 8 wordt ontvangen, een geleidelijke reductie. Deze veranderingen zijn aangegeven in de onderstaande tabel 1. De daarin verstrekte 35 informatie bevestigt de nauwkeurigheid van de inrichting, aangezien een verandering in de concentratie aan suiker in de oplossing aanleiding geeft tot een grote verandering in de elektromotorische kracht (mV), e 8301172 ¥ - 6 - die in het lichtopvangelement wordt opgewekt, dat op de verandering in de concentratie reageert. De tabel 1 toont de relatie tussen de concentratie aan suiker in de oplossing en de elektromotor!sche kracht (mV), die in het lichtopvangelement wordt opgewekt. Deze resultaten zijn ver-5 kregen onder gebruik van een NATIONAL MB-22N-lamp, waaraan een spanning van 2V werd aangelegd als lichtbron 6, en een OMRON EE-66-inrichting met een impedantie van 150 ohm als het lichtopvangelement 8.As the concentration of the sugar solution as the liquid 1 to be examined increases, the critical angle ((which depends on the light-permeable body 2 and the concentration of the solution. The critical angle ((increases with an increase of the concentration of sugar in the solution and there is a gradual reduction in that area of the part PQ of the van face 5. in which the angle of incidence of the light exceeds the critical angle. The light can gradually no longer meet the rule of total reflection, starting with the rays close to the light L, which travels along a straight line along the guide wall 9. Therefore, the amount of reflected light received by the element 8 shows a gradual reduction. are indicated in Table 1 below. The information provided therein confirms the accuracy of the device since a change i n the concentration of sugar in the solution gives rise to a large change in the electromotive force (mV), e 8301172 ¥ - 6 - which is generated in the light receiving element, which responds to the change in concentration. Table 1 shows the relationship between the concentration of sugar in the solution and the electric motor (mV) generated in the light receiving element. These results were obtained using a NATIONAL MB-22N lamp, with a voltage of 2V applied as light source 6, and an OMRON EE-66 device with an impedance of 150 ohms as the light receiving element 8.
Tabel 1Table 1
Concentratie aan rietsuiker en elektromotorische kracht, opgewekt in het lichtopvangelement (mV, 20° C) .Gang Gemiddelde + 0 . 2 o k c standaardConcentration of cane sugar and electromotive force, generated in the light receiving element (mV, 20 ° C). Corridor Average + 0. 2 o k c standard
ConceriN^ 5 deviatie tratie 0 119,¾ 119,0 119,3 119,1 119,¾ 119,2¾ + 0,18 9,8 101,2 101,5 101,6 101,5 101,8 101,52+ 0,22 21.2 81,6 82,0 82,1 81,8 82,3 81,96+ 0,27 31.8 65,3 65,1 65,1 6k,8 65,2 65,10 + 0,19 15 1^2.0 ^9,3 ^9,2 ^9,3 W,8 1+8,8 1+9,08+ 0,26 51.6 33,8 31+,2 3l+,1 33,7 33,9 33,9¾ + 0,21 62.7 18,0 18,5 18,2 18,2 18,3 18,2¾ + 0,18 67.3 11,9 11,8 12,3 12,2 12,0 12,0¾ + 0,21Concerto ^ 5 deviation rate 0 119, ¾ 119.0 119.3 119.1 119, ¾ 119.2¾ + 0.18 9.8 101.2 101.5 101.6 101.5 101.8 101.52 + 0.22 21.2 81.6 82.0 82.1 81.8 82.3 81.96 + 0.27 31.8 65.3 65.1 65.1 6k, 8 65.2 65.10 + 0.19 15 1 ^ 2.0 ^ 9.3 ^ 9.2 ^ 9.3 W, 8 1 + 8.8 1 + 9.08 + 0.26 51.6 33.8 31 +, 2 3l +, 1 33.7 33.9 33 .9¾ + 0.21 62.7 18.0 18.5 18.2 18.2 18.3 18.2¾ + 0.18 67.3 11.9 11.8 12.3 12.2 12.0 12.0¾ + 0 , 21
Het ontwerp van de boven bij wijze van voorbeeld beschreven inrichting is gebaseerd op de kritische hoek (Λ , verkregen op basis van de brekingsindex (1 ^) van een suikeroplossing met de minimale concentratie, d.w.z. 0%, hetgeen neerkomt op zuiver water. Dit is -evenwel niet steeds het geval, doch het ontwerp van het voor licht doorlaatbare lichaam 25 kan worden gebaseerd op de kritische hoekig , verkregen op basis van de brekingsindex (n^), overeenkomende met de minimale waarde van het concentratiegebied, dat moet worden gemeten. In het geval, dat slechts een bepaalde concentratiewaarde moet worden gemeten, kan de brekingsindex (n^), welke daarmede overeenkomt, als een basis voor het ontwerp van het 30 voor licht doorlaatbare lichaam worden gebruikt.The design of the device described above by way of example is based on the critical angle (Λ, obtained from the refractive index (1 ^) of a sugar solution with the minimum concentration, ie 0%, which is pure water. This is however, this is not always the case, but the design of the light-transmissive body 25 can be based on the critical angular obtained on the basis of the refractive index (n ^) corresponding to the minimum value of the concentration area to be measured. In the event that only a certain concentration value is to be measured, the refractive index (n ^) corresponding thereto can be used as a basis for the design of the light transmissive body.
8301172 - 7 -8301172 - 7 -
De inrichting volgens.de uitvinding, welke op de bovenbeschreven wijze is ontworpen en op de bovenbeschreven wijze wordt gebruikt, verzekert een grote nauwkeurigheid bij de bepaling van een onbekende con-centratiewaarde, indien de elektr©motorische kracht, die in het licht-5 opvangelement wordt opgewekt, eerder wordt verkregen voor elke concen-tratiewaarde, welke moet worden bepaald.The device according to the invention, which has been designed in the manner described above and is used in the manner described above, ensures a high accuracy in the determination of an unknown concentration value, if the electromotive force, which is in the light-receiving element is generated, rather is obtained for each concentration value to be determined.
Zoals uit het bovenstaande blijkt, is de inrichting volgens de uitvinding daarin gekenmerkt, dat het voor licht doorlaatbare lichaam, dat is ondergedompeld in of in aanraking is gebracht met de te onder-10 zoeken vloeistof, een gebogen koppelwandvlak heeft, waarvan de «straal S zodanig ten opzichte van de kritische hoek , verkregen uit de brekingsindex (n^) van de vloeistof en de brekingsindex {n^) van het voor licht doorlaatbare lichaam is gekozen, dat een invalshoek β wordt bepaald, welke een maximale reflectie van licht aan het koppelwandvlak mogelijk 15 maakt. Bij de inrichting, weergegeven in fig. 1, wordt het licht, dat aan het koppelwandvlak 5 wordt gereflecteerd, direkt door het lichtop-vangelement ontvangen. Het is ook mogelijk de inrichting volgens de uitvinding zodanig uit te voeren, dat deze de concentratie, 'enz. van een vloeistof bepaalt door het licht, dat aan het wandvlak 5 wordt ge-20 reflecteert, en het licht, dat het voor licht doorlaatbare lichaam 2 niet passeert, met elkaar te vergelijken, zoals bij wijze van voorbeeld is aangegeven in de fig. 3 en 4.As can be seen from the above, the device according to the invention is characterized in that the light-transmissive body immersed in or brought into contact with the liquid to be examined has a curved coupling wall surface, the radius of which is S With respect to the critical angle, obtained from the refractive index (n ^) of the liquid and the refractive index {n ^) of the light-transmissive body, an angle of incidence β is determined, which gives a maximum reflection of light at the coupling wall surface 15. In the device shown in Fig. 1, the light reflected on the coupling wall surface 5 is received directly by the light receiving element. It is also possible to design the device according to the invention in such a way that it increases the concentration, etc. of a liquid by reflecting the light reflected on the wall surface 5 and comparing the light which does not pass the light-permeable body 2, as shown by way of example in FIG. 3 and 4.
Zoals uit de fig. 3 en I blijkt, bepaalt een optische vezel-massa 14 een lichttoevoer en een optische vezelmassa 15 een licht-25 afvoer. De optische vezels zijn met de respectieve tegenover elkaar gelegen uiteinden van het voor licht doorlaatbare lichaam 2 verbonden.As can be seen from Figs. 3 and I, an optical fiber mass 14 determines a light supply and an optical fiber mass 15 determines a light supply. The optical fibers are connected to the respective opposite ends of the light-transmitting body 2.
Het andere uiteinde van de optische vezel lU is verbonden met de lichtbron 6. Van de optische vezel 15 is het andere uiteinde verbonden met een deel l6a van het lichtopvangelement 16. Een optische vezelmassa 17 30 strekt zich tussen de lichtbron 6 en een ander deel 16b van het element 16 uit. Voor de lichtbron 6 is een lichtreductie-inrichting 20 opgesteld om het verschil in helderheid tussen het licht 18, dat het lichaam 2 passeert en aan het wandvlak 5 ' 'ordt gereflecteerd en het ene deel 16a bereikt, en het licht 19, dat zich direkt vanuit de lichtbron 6 35 naar het andere gedeelte léb beweegt, te corrigeren. De concentratie, enz. van de vloeistof, wordt bepaald op basis van de mate van deze correctie. De in fig. 3 en ^ afgeheelde inrichting heeft een grotere mate 830 1 17 2 β · - 8 - van nauwkeurigheid hij het bepalen van de concentratie, de dichtheid, \ het soortelijke gewicht, enz. van een vloeistof.The other end of the optical fiber 1U is connected to the light source 6. Of the optical fiber 15, the other end is connected to a part 16a of the light receiving element 16. An optical fiber mass 17 30 extends between the light source 6 and another part 16b of the element 16. In front of the light source 6, a light reduction device 20 is arranged for the difference in brightness between the light 18 passing through the body 2 and reflected on the wall surface 5 '' and reaching the one part 16a, and the light 19, which is directly moves from the light source 6 to the other part lb. The concentration, etc. of the liquid is determined based on the degree of this correction. The device shown in FIGS. 3 and 3 has a greater degree of accuracy in determining the concentration, density, specific gravity, etc. of a liquid.
Zoals uit fig.. 5 blijkt, bezit het daarin af geheelde, voor licht doorlaatbare lichaam 2 een koppelwandvlak 5 met een half-cirkel-5 vormige contour in de richting van de voortbewegingshaan van het licht en derhalve is de opbouw van het lichaam compact.As can be seen from Fig. 5, the light-transmissive body 2 disposed therein has a coupling wall surface 5 with a semicircular-5 contour in the direction of the advancing cock of the light, and therefore the construction of the body is compact.
Thans wordt de aandacht gericht op fig. o, waarin men een gewijzigde uitvoeringsvorm van de in fig. 3 afgebeelde inrichting vindt. De inrichting omvat een paar huizen-21 èn 22, die op elkaar zijn ge-ÏO plaatst en te openen door een scharnier 23 met elkaar zijn verbonden. Het huis 22 bezit een . holte 2h3 welke complementair is aan het gebogen wandvlak 5 van. het voor licht doorlaatbare lichaam 2 teneinde daarin de te onderzoeken vloeistof 1 vast te houden. Een batterij 25 voor het inschakelen van de lichtbron 6 en een spanningsregelaar 26 15 bevinden zich in het huis 22. Met 27 is een geleider voor de lichtbron aangegeven. In het geval van deze inrichting wordt de te onderzoeken vloeistof 1 in de holte 2k ondergebracht respectievelijk daaruit verwijderd. Deze inrichting heeft een compacte constructie en is draagbaar.Attention is now turned to FIG. 0, in which a modified embodiment of the device shown in FIG. 3 is found. The device comprises a pair of housings 21 and 22 which are placed on top of each other and openable by a hinge 23 connected to each other. The house 22 has one. cavity 2h3 which is complementary to the curved wall surface 5 of. the light-permeable body 2 in order to retain the liquid 1 to be examined therein. A battery 25 for switching on the light source 6 and a voltage regulator 26 15 are located in the housing 22. A conductor for the light source is indicated at 27. In the case of this device, the liquid 1 to be examined is placed in or removed from the cavity 2k. This device has a compact construction and is portable.
20 Ofschoon de uitvinding boven is beschreven onder verwijzing naar een aantal uitvoeringsvormen daarvan, is het duidelijk, dat binnen het kader van.de uitvinding verschillende modificaties of varianten mogelijk zijn. Zo zijn bijvoorbeeld de volgende wijzigingen mogelijk: 1. Het gehele wandvlak 5, behalve het gebied tussen de punten P en Q, 25 kan op een zodanig wijze worden behandeld, dat de reflectie van licht niet wordt belèt, bijvoorbeeld door het vlak te maskeren of te bekleden met een verf, terwijl slechts het gebied tussen de punten P en Q transparant is. Deze constructie draagt ertoe bij, dat een reductie in de hoeveelheid.gereflecteerd licht in een verdere mate wordt belet.Although the invention has been described above with reference to a number of embodiments thereof, it is clear that various modifications or variants are possible within the scope of the invention. For example, the following changes are possible: 1. The entire wall surface 5, except the area between points P and Q, 25 can be treated in such a way that the reflection of light is not hindered, for example by masking the surface or to be coated with a paint, while only the area between points P and Q is transparent. This construction helps to further prevent a reduction in the amount of reflected light.
30 2. Ofschoon bij de bovenbeschreven uitvoeringsvormen de invals hoek jb , bepaald door het licht L en de lijn M, gelijk is aan de kritische hoek<5^ , is het mogelijk gebruik te maken van een invalshoek ;$ , welke groter is dan.de kritische hoek .2. Although in the above-described embodiments, the incident angle jb determined by the light L and the line M is equal to the critical angle 5 5 <, it is possible to use an incident angle $ which is greater than. the critical angle.
3. De afstand t tussen de geleidingswanden 9 en 10 in de licht- 35 toevoer kan op een geschikte wijze worden gevarieerd.3. The distance t between the guide walls 9 and 10 in the light supply can be suitably varied.
Uit het bovenstaande blijkt, dat met de inrichting volgens de uitvinding op een nauwkeurige wijze de dichtheid, de concentratie, 830 1 1 7 2 * f - 9 - » het soortelijk gewicht, enz. van een vloeistof kan worden bepaald, aangezien de totale reflectie van invallend licht aan het gebogen vandvlak onder voorgeschreven omstandigheden een reductie in de hoeveelheid van gereflecteerd licht tot een minimum terugbrengt en daardoor voorziet in 5 een grote verandering in de hoeveelheid licht, die door het lichtopvang-element wordt ontvangen. Bovendien kan de inrichting op een eenvoudige wijze worden vervaardigd.From the above it appears that with the device according to the invention the density, the concentration, the specific gravity, etc. of a liquid can be accurately determined, since the total reflection of incident light to the curved van surface under prescribed conditions minimizes a reduction in the amount of reflected light and thereby provides a large change in the amount of light received by the light receiving element. Moreover, the device can be manufactured in a simple manner.
• - .• -.
83011728301172
Claims (8)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5283482A JPS58169050A (en) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | Apparatus for measuring density, concentration, specific gravity and the like of liquid |
| JP5283482 | 1982-03-31 | ||
| JP20015782 | 1982-11-15 | ||
| JP20015782A JPS5990032A (en) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | Device for measuring density, concentration, specific gravity or the like of liquid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8301172A true NL8301172A (en) | 1983-10-17 |
Family
ID=26393504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8301172A NL8301172A (en) | 1982-03-31 | 1983-03-31 | APPARATUS FOR DETERMINING DENSITY, CONCENTRATION, SPECIAL WEIGHT, ETC OF A LIQUID. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1207553A (en) |
| DE (1) | DE3311202A1 (en) |
| DK (1) | DK158166C (en) |
| FR (1) | FR2524643B1 (en) |
| GB (1) | GB2121556B (en) |
| IT (1) | IT1161809B (en) |
| NL (1) | NL8301172A (en) |
| SE (1) | SE460561B (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6275230A (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-07 | チバ−ガイギ− アクチエンゲゼルシヤフト | Analyzing method |
| FR2594951B1 (en) * | 1986-02-24 | 1989-08-04 | Photonique Ind | PROCESS FOR MEASURING THE PHYSICAL CHARACTERISTICS OF A LIQUID OR GASEOUS MEDIUM AND FIBER OPTIC DEVICE FOR IMPLEMENTING IT |
| GB8614741D0 (en) * | 1986-06-17 | 1986-07-23 | Bellhouse Medical Products Ltd | Optical sensor |
| DE3705359A1 (en) * | 1987-02-17 | 1988-08-25 | Schmidt & Haensch Franz | ELECTRONIC REFRACTOMETER |
| GB8818690D0 (en) * | 1988-08-05 | 1988-09-07 | Red Kite Technology Ltd | Refractive index measurement |
| DE4038354C2 (en) * | 1990-12-01 | 1994-06-30 | Bruker Analytische Messtechnik | ATR measuring probe |
| FR2694629B1 (en) * | 1992-08-10 | 1995-06-30 | Berechet Ion | SEMIGLOBULAR-COMPACT REFRACTOMETRIC SENSOR. |
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 (en) * | 1971-07-28 | 1981-11-05 | Ulrich, Helmut, Dipl.-Chem., 8000 München | Refractometer |
| 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/en active Granted
- 1983-03-30 GB GB08308781A patent/GB2121556B/en not_active Expired
- 1983-03-30 DK DK147083A patent/DK158166C/en not_active IP Right Cessation
- 1983-03-30 IT IT8320383A patent/IT1161809B/en active
- 1983-03-30 SE SE8301800A patent/SE460561B/en not_active IP Right Cessation
- 1983-03-31 CA CA000425055A patent/CA1207553A/en not_active Expired
- 1983-03-31 NL NL8301172A patent/NL8301172A/en not_active Application Discontinuation
- 1983-03-31 FR FR8305312A patent/FR2524643B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2524643A1 (en) | 1983-10-07 |
| DE3311202A1 (en) | 1983-10-06 |
| CA1207553A (en) | 1986-07-15 |
| DK147083D0 (en) | 1983-03-30 |
| DK147083A (en) | 1983-10-01 |
| FR2524643B1 (en) | 1986-05-09 |
| GB2121556B (en) | 1985-10-23 |
| SE8301800L (en) | 1983-10-01 |
| IT8320383A0 (en) | 1983-03-30 |
| DK158166C (en) | 1990-08-27 |
| SE460561B (en) | 1989-10-23 |
| GB2121556A (en) | 1983-12-21 |
| DK158166B (en) | 1990-04-02 |
| DE3311202C2 (en) | 1988-05-11 |
| IT1161809B (en) | 1987-03-18 |
| SE8301800D0 (en) | 1983-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5210404A (en) | Optical sensor including a bragg grating structure for enhanced sensitivity | |
| EP1121583B1 (en) | Optical sensor having dielectric film stack | |
| NL8301172A (en) | APPARATUS FOR DETERMINING DENSITY, CONCENTRATION, SPECIAL WEIGHT, ETC OF A LIQUID. | |
| KR900700901A (en) | Optical sensors for ice formation and other chemical species detection | |
| US4624570A (en) | Fiber optic displacement sensor | |
| US6795598B1 (en) | Liquid-level sensor having multiple solid optical conductors with surface discontinuities | |
| GB2399879A (en) | Electrophoretic mobility measuring apparatus | |
| Srinivasan et al. | Internal reflection spectroscopy at optically transparent electrodes | |
| ES462434A1 (en) | Prism combination periscope | |
| US4730109A (en) | Apparatus and method for measuring electric field by electroreflectance | |
| CN114371128A (en) | Fourier transform spectrometer based on multilayer slab waveguide structure | |
| Ross et al. | Optical monitoring of glucose concentration | |
| SU883714A1 (en) | Manifold optical tray | |
| JPS646842A (en) | Detecting device | |
| JPH01282448A (en) | Refractive index detector | |
| Del Villar et al. | Nanocoated optical fibre for lossy mode resonance (LMR) sensors and filters | |
| SU840711A1 (en) | Indicator of liquid type | |
| JPS55129730A (en) | Measurement unit for fluid refractive index | |
| SU855445A1 (en) | Tray for x-ray analysis of inflammable liquids | |
| CN206020252U (en) | A kind of refractometer optical system and refractometer | |
| SU1541523A2 (en) | Device for measuring intensity | |
| WEI et al. | Source Light Pathways Inside a Long capillary Cell Used for Colorimetry | |
| JPS63234115A (en) | Liquid level detector | |
| Hernáez et al. | Optical fiber sensors based on lossy mode resonances | |
| Ozcariz Celaya et al. | A comprehensive review: materials for the fabrication of optical fiber refractometers based on lossy mode resonance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BV | The patent application has lapsed |