Wynalazek niniejszy odnosi sie do sacharyme- tru, tzn. przyrzadu przeznaczonego do mierze¬ nia stopnia koncentracji cukru w roztworze.Do tego rodzaju pomiaru wykorzystuje sie fakt, ze kat skrecania plaszczyzny spolaryzowa¬ nego swiatla przechodzacego przez roztwór cu¬ kru jest proporcjonalny do koncentracji cukru w tym roztworze.W powszechnie stosowanych sacharymetrach mierzy sie posrednio to skrecanie, kompensujac go przez nalozenie na wiazke spolaryzowanego swiatla kompensatora o zmiennej grubosci, utwo¬ rzonego przez dwie lewoskretne pryzmy kwarco¬ we. Grubosc kwarcu potrzebna do kompensacji jest zalezna od zdolnosci skrecania, jaka wyka¬ zuje roztwór cukrowy, a tym samym od stezenia cukru w tym roztworze.Operator wyznacza te grubosc przeprowadza¬ jac zrównanie barwy i oswietlenia dwóch umieszczonych obok siebie czesci powierzchni swiecacej, przy czym to zrównanie jest uzyski¬ wane przez dzialanie na srube z zebatka, nasta¬ wiajaca grubosc kompesatora. Odczytywanie stopnia sacharymetrycznego odbywa sie na prostokatnej podzialce, stanowiacej jedna ca¬ losc z kompensatorem i podzielonej na 100 stop¬ ni, przy czym dziesiatej czesci stopnia odpowia¬ da grubosc kwarcu jeden mikron.To ocenianie zrównania oswietlenia dwóch czesci obserwowanej powierzchni jest czynnos¬ cia delikatna, narazona na bledy wskutek od¬ dzialywania czynników osobistych, zaleznych od operatora, z pomiedzy których mozna wymienic wiecej lub mniej szybkie zmeczenie oka i wiecej lub mniej dobra zdolnosc odpowiedniego ocenia¬ nia równosci oswietlenia. Wskutek tego pomiary róznia sie czesto, gdy sa wykonywane przez róznych obserwatorów.Celem niniejszego wynalazku jest stworzenie sacharymetru nie majacego wymienionych wad i pozwalajacego na uzyskiwanie szybko i pewnie stopnia sacharymetrycznego badanego roztworu cukrowego.Sacharymetr wedlug wynalazku, w którym wiazka monochromatycznego swiatla spolaryzo¬ wanego przechodzi przez próbke roztworu cu¬ krowego przeznaczonego do miareczkowania i po skreceniu sie o kat bedacy funkcja stezenia cukru w roztworze jest odbierana przez anali¬ zator charakteryzuje to, ze analizator moze byc wprawiany w ruch obrotowy za pomoca silnika i jest umieszczony naprzeciw fotoelektrycznego elementu odbierajacego, podczas gdy przylaczone elementy odczytujace i pokazujace sa odpowied¬ nio przystosowane do odczytywania i pokazy¬ wania katowego polozenia analizatora, przy czym element odbierajacy jest przylaczony do elementów, które rozrózniaja minimalne oswiet¬ lenie otrzymywane przez ten element i sa przy¬ stosowane do sterowania wspomnianymi wyzej elementami wskazujacymi.Wedlug innej cechy znamiennej wynalazku optyczny modulator o czestotliwosci sinusoidal¬ nej jest umieszczony na drodze spolaryzowanej wiazki swiatla, a elementy rozrózniajace za¬ wieraja selektywny wzmacniacz, nastrojony na czestotliwosc modulacji, przystosowany do dos¬ tarczania impulsu sterujacego przy minimalnym oswietleniu fotoelektrycznego odbiornika.Dzieki takiemu ukladowi, gdy analizator jest wprawiony w ruch obrotowy, to polozenie jego jest znakowane, a polozenie zanikania swiatla, które jest funkcja stopnia sacharymetrycznego próbki, zostaje samoczynnie uwidocznione, gdy wzmacniacz wysyla swój impuls sterujacy. W ten sposób uwidocznienie to zostaje scisle unie¬ zaleznione od operatora i dlatego nie moze juz byc obciazone bledem, którego zródlem jest czlowiek.Wynalazek bedzie zreszta lepiej zrozumialy na podstawie dalszego opisu jednej postaci wyko¬ nania sacharymetru wedlug wynalazku, poda¬ nej jedynie tytulem przykladu, z powolaniem sie na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat zasady dzialania sacharymetru wedlug wynalazku, fig. 2 — schematycznie elementy do odczytywania, w jakie jest wyposazony ten sa¬ charymetr, a fig. 3—5 — dzialanie tych elemen¬ tów do odczytywania.Sacharymetr wedlug wynalazku sklada sie z czesci optycznej oraz z czesci mechanicznej i elektronicznej.Czesc optyczna jest utworzona z monochroma¬ tycznego zródla swiatla 1, na przyklad rteciowej lampy spektralnej, do którego sa przylaczone: soczewki 2, które daja wiazke równolegla, prze¬ slona 3 i monochromator 4, który wyelimino¬ wuje jeden prazek widma; ponadto czesc optycz¬ na zawiera kolejno na drodze wiazki promieni swiatla: polaryzator 5, modulator swiatla 6, na przyklad fotokomórke Faraday'a zasilana przez generator 7 o czestosci sinusoidalnej, naczy¬ nie przezroczyste 8 z materialu optycznie obo¬ jetnego, przeznaczone do umieszczania przezna¬ czonej do miareczkowania próbki 9 roztworu cu¬ krowego, analizator 10, zamontowany w srodku wirujacej tarczy, która bedzie opisana w dal¬ szym ciagu opisu, jedna lub wiecej soczewek 13, skupiajacych wiazke promieni wychodzacych z analizatora 10, na swiatloczulym elemencie od¬ biorczym 14, takim jak fotopowielacz, wyposa¬ zony w zasilanie 15 (mozna miec tu równiez inne zródla zasilania).Ten fotopowielacz jest umieszczony na wejsciu do selektywnego wzmacniacza 16 nastrojonego na czestosc modulatora, która wynosi na przy¬ klad 2000 Hz dla tej postaci wykonania wy¬ nalazku. Jak to bedzie podane dalej, wzmacniacz ten steruje licznikiem elektronowym 17.Silnik 18 jest przeznaczony do wprawiania w ruch obrotowy z odpowiednia predkoscia tar¬ czy 12, przy czym plaszczyzna polaryzacji anali¬ zatora 10 obraca sie równiez podczas ruchu tarczy.Urzadzenie do odczytywania 20, które zostanie dalej opisane szczególowo, jest przylaczone do tej tarczy w celu mierzenia jej obracania sie.Urzadzenie to jest wyregulowane tak, aby w jego polozeniu wyjsciowym bez próbki 9 po- laryzator 5 i analizator 10 byly odpowiednio ku sobie obrócone, przy czym przekazywanie swiatla do odbiornika 14 jest wówczas minimal¬ ne. ' . Skoro tylko próbka 9 zostanie umieszczona na swym miejscu, plaszczyzna polaryzacji swia¬ tla na wyjsciu z naczynia 8 obraca sie o kat, proporcjonalny do stopnia sacharymetrycznego próbki, i wskutek tego przestaje byc prosto¬ padla do plaszczyzny analizatora. W celu uzyska¬ nia ponownie zaniku swiatla, trzeba obrócic analizator o kat odpowiadajacy katowi polary¬ zacji, spowodowanej przez próbke roztworu cu¬ krowego. Obrót ten odbywa sie zatem od poloze¬ nia poczatkowego tarczy 12, za pomoca silnika 18.Podczas tego obracania sie, ilosc swiatla jaka trafia do odbiornika 14 zmienia sie stopniowo, aby osiagnac swa wielkosc minimalna, gdy plaszczyzna polaryzacji tego swiatla i plasz¬ czyzna analizatora beda znów wzajemnie prosto¬ padle.Przechodzac przez analizator strumien swietl¬ ny jest modulowany sinusoidalnie przez fotoko- — 2 —morke Faraday'a z odpowiednia stala czestotli¬ woscia. Gdy analizator znajduje sie w polozeniu zanikania swiatla, tzn. gdy plaszczyzna polary¬ zacji tego analizatora znajduje sie pod katem 90° do sredniej plaszczyzny polaryzacji wiazki swiecacej, wychodzacej z próbki, fctopowielacz jest atakowany przez sinusoidalny impuls swie¬ cacy i sam dostarcza do wzmacniacza sinuso¬ idalny impuls elektryczny o czestotliwosci iden¬ tycznej z czestotliwoscia modulacji.Odwrotnie natomiast, gdy analizator jest od¬ chylony w lewo lub w prawo od polpzenia za¬ nikania swiatla, to impuls swiecacy nie jest juz sinusoidalny i wskutek tego impuls elektryczny, zjawiajacy sie na wejsciu do wzmacniacza, jest impulsem o znacznym stopniu znieksztalcenia, w którym sa reprezentowane wyzsze harmonicz¬ ne czestotliwosci modulacji.Charakterystyki wzmacniacza 16 sa tak do¬ brane, aby wzmacniacz ten dostarczal impuls sterowania tylko wówczas, gdy jest on atakowa¬ ny przez drgania sinusoidalne o czestotliwosci przyjmowanej przez fotokomórke Faraday'a.W tym celu na przyklad filtr, z mostkiem o ksztalcie dwuteowym, dostrojony do tej cze¬ stotliwosci, jest umieszczony na wejsciu do wzmacniacza, przy czym filtr ten ma te znana wlasciwosc, ze pozwala praktycznie biorac na przechodzenie wszystkich czestotliwosci, za wy¬ jatkiem czestotliwosci podstawowej. Wzmac¬ niacz jest zainstalowany aby normalnie dostar¬ czac napiecie o zadanej amplitudzie, gdy; filtr wejsciowy uniemozliwia przejscie jakiegokol¬ wiek impulsu, oraz na odwrót aby niczego nie dostarczac, gdy ten filtr dostarcza impuls. In¬ nymi slowy wzmacniacz normalnie dostarcza na¬ piecie wyjsciowe tylko wówczas, gdy fotopowie- lacz jest atakowany przez impuls swietlny mo¬ dulowany sinusoidalnie do czestotliwosci pod¬ stawowej, co odbywa sie jedynie w przypadku, gdy analizator jest w polozeniu zanikania swiatla.W tych warunkach jezeli zmusi sie analizator do obracania sie w sposób ciagly, to dopóki nie zostanie osiagniete polozenie zaniku swiatla, do¬ póty wzmacniacz dostarcza impuls zerowy, przy czym ten impuls przyjmuje amplitude charakte¬ rystyczna dla polozenia zanikania i wraca znów do wartosci praktycznie równej zeru poza tym polozeniem.Mozna powiedziec, ze podczas obracania sie analizatora wzmacniacz dostarcza impuls o cha¬ rakterystycznej amplitudzie, wtedy gdy analiza¬ tor przechodzi przez polozenie zaniku swiatla.Impuls ten jest wykorzystywany do sterowa¬ nia mechanizmu odczytujacego, jak to zostanie opisane dalej.W celu uzyskania stopnia sacharymetrycznego badanej próbki wystarczy zatem do zaznaczenia kata, o który obrócil sie analizator, pomiedzy polozeniem poczatkowym tarczy a polozeniem zaniku, odpowiadajacym emisji impulsu elek¬ trycznego.Wiadomo, ze rózne podzialki sacharymetyczne sa przyjete zarówno we Francji jak i poza jej granicami.W szczególnym przypadku wybrano taka po- dzialke sacharymetryczna, przy której wartosc 100 jest uzyskiwana dla takiego roztworu wod¬ nego, który w 100 cm3 zawiera 20 g cukru. Kat, o który obróci sie wiazka spolaryzowanego swiatla, przechodzacego przez taki roztwór o grubosci 20 cm, odpowiada wielkosci 100 stop¬ ni sacharymetrycznych.Na obwodzie tarczy umieszcza sie dzielenia katowe, odpowiadajace na przyklad takiej po- dzialce sacharymetrycznej, których wzajemne odleglosci sa funkcja wymaganej dokladnosci odczytu. Jezeli chce sie odczytywac dwudzieste czesci stopnia sacharymetrycznego, to trzeba przewidziec 2000 podzialek rozlozonych na luku kolowym, odpowiadajacym okreslonemu wyzej katowi obrotu analizatora (lub kazdemu innemu katowi, jezeli wybrana zostala inna podzialka).Wedlug najkorzystniejszej postaci realizacji wynalazku na obwodzie tarczy 12 jest osadzony przezroczysty sektor 20, na którym sa umiesz¬ czone paski promieniowe, ewentualnie nieprze¬ zroczyste 21 i przezroczyste 22 o jednakowej szerokosci. W opisywanym przykladzie wykona¬ nia tych 2000 pasków pokrywa kat odpowiada¬ jacy 100 stopniom sacharymetrycznym.Mechanizm odczytujacy, w jaki jest zaopa¬ trzony sacharyzator wedlug wynalazku, w opi¬ sanej postaci wykonania zawiera zródlo swieca¬ ce 25 i kondensator 26, powiazany z rastrem 27 i mikroskopem 28, w celu rzutowania za pomo¬ ca ostatniego obrazu rastru 27 na sektor 20 tar¬ czy 12. Raster 27 zawiera równolegle paski 29 i 30 o jednakowej szerokosci, na przemian nie¬ przezroczyste i przezroczyste, a uklad optyczny jest tak umieszczony, aby obraz rzucany na sektor 20 ukazywal sie pod postacia kolejno po sobie nastepujacych, na przemian nieprzezroczy¬ stych i przezroczystych pasków 31 i 32, równo¬ leglych do pasków sektora 20 i o tych samych odstepach jak te ostatnie.Drugi mikroskop 33, umieszczony poza sekto¬ rem 20, jest tak ustawiony, aby tworzyl na ko- — 3 —morce fotoelektrycznej 34 obraz wynikajacy z nakladania sie pasków 31 i 32, rzucanych przez mikroskop 28 na paski 21 i 22.W zwiazku z tym nalezy zanotowac, ze skoro rzucane paski nieprzezroczyste 31 sa nalozone na nieprzezroczyste paski 21 sektora, to wówczas paski przezroczyste 32 i 22 pokrywaja sie rów¬ niez i pewien strumien swietlny osiaga fotoko¬ mórke 34 dostarczajaca impuls, który jest zasto¬ sowany na wejsciu wzmacniacza 36, atakujacego wejscie licznika elektrycznego 37 (fig. 3).Jezeli sektor 20 przesuwa sie wzgledem obrazu rastru, wskutek obracania sie tarczy 12, to nie¬ przezroczyste paski 21 beda zaslanialy czesciowo paski przezroczyste 32 (fig. 4), a to spowoduje zmniejszenie strumienia swietlnego, przekazy¬ wanego do fotokomórki 34, az do wartosci mi¬ nimalnej, odpowiadajacej pelnemu nalozeniu sie pasków nieprzezroczystych i przezroczystych (fig. 5).Ta minimalna wartosc strumienia swiatla jest osiagana dla -obrotu tarczy 12, odpowiadajacego szerokosci paska sektora 20, np. 1/20 stopnia sacharymetrycznego.Jezeli obracanie sie trwa nadal, to z kolei na¬ stepuje stopniowe przechodzenie do maksymal¬ nej wartosci strumienia swiatla itd, Strumien swiatla przekazywany do fotoko¬ mórki 34 przechodzi zatem na przemian przez wartosci skrajne; wartosc maksymalna, gdy rzu¬ cane paski nieprzezroczyste 31 pokrywaja nie¬ przezroczyste paski 21 sektora 20, i wartosc mi¬ nimalna, gdy te paski 31 pokrywaja paski prze¬ zroczyste 22 wspomnianego sektora.Przy kazdym przechodzeniu przez wartosc skrajna, tzn. za kazdym razem, gdy tarcza 12 zostala obrócona o kat odpowiadajacy jednej podzialce sektora, np. 1/20 stopnia sacharyme¬ trycznego, wzmacniacz 36 dostarcza impuls do licznika 17, który wskazuje nowa jednostke.Na tarczy 12 jest umieszczony, nie pokazany na rysunku element wlaczajacy, przystosowany do wlaczania licznika 17, gdy tarcza 12 przecho¬ dzi przez swe polozenie poczatkowe, tzn. zaniku spolaryzowanej wiazki swiatla, wówczas gdy próbka nie jest zalozona, natomiast impuls ste¬ rujacy, dostarczany przez wzmacniacz 16, jest wykorzystany dla zatrzymania liczenia. Wedlug innego sposobu realizacji wynalazku fotokomór¬ ka 34 liczy poprzez mikroskop 33 sektory jasne 22 tarczy 12.W tych warunkach dzialanie urzadzenia jest nastepujace: Po uprzednim nastawieniu urzadzenia, tzn. po takim jego wyregulowaniu, aby wartosc poczat¬ kowa podzialek tarczy odpowiadala rzeczywis¬ cie zanikowi wiazki spolaryzowanego swiatla przy braku próbki, umieszcza sie na wlasciwym miejscu te próbke, przy czym polozenie tarczy jest dowolne, a nastepnie uruchamia sie silnik 18 napedzajacy tarcze 12.Przy przechodzeniu przez polozenie poczatko¬ we mechanizm uruchamiajacy (którym moze byc przerywacz wspólpracujacy z zderzakiem osa¬ dzonym na tarczy lub na jasnym sektorze, w przypadku odmiany podanej wyzej) urucha¬ mia licznik.Przy kazdym wchodzeniu paska 21 lub 22 sektora do mechanizmu odczytujacego, licznik rejestruje nowa jednostke i liczenie trwa dalej dopóty, dopóki tarcza nie osiagnie polozenia za¬ niku swiatla, a zatem dopóki impuls sterujacy, wyslany przez wzmacniacz 16, nie przerwie li¬ czenia. Wartosc jaka wskazuje licznik jest stop¬ niem sacharymetrycznym próbki.Obracanie sie tarczy 12 moze byc zatrzymy¬ wane zarówno przez impuls sterujacy, w przy¬ padku pojedynczych pomiarów, jak i w przy¬ padku pomiarów potokowych lub ciaglych, moz¬ na nie zatrzymywac wcale tarczy, przy czym przechodzenie przez polozenie poczatkowe spro¬ wadza wówczas z powrotem licznik do polozenia zerowego.Okreslenie katowego polozenia tarczy 12, na której jest osadzony analizator, zostalo tak po¬ myslane, aby moglo byc wykonywane równiez za pomoca innych elementów, niz podane wyzej.Gdy podzialki katowe sa naniesione na tasmie magnetycznej, zamocowanej na obwodzie tarczy, to odczyt odbywa sie wówczas za pomoca odpo¬ wiednio umieszczonej glowicy magnetycznej.Nalezy równiez nadmienic, ze modulacja spo¬ laryzowanej wiazki, jaka ulatwia zdolnosc roz¬ róznienia minimalnej ilosci przekazywanego swiatla i umozliwia zastosowanie wzmacniaczy pradu zmiennego, moze byc uzyskana za pomoca innych elementów niz fotokomórka Faraday'a, na przyklad za pomoca zmuszenia polaryzatora do oscylacji dokola swej osi optycznej, w jedna i druga strone od polozenia srodkowego, lub tez za pomoca wibrujacej plytki optycznie czynnej.Pomiar, uzyskiwany za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku, jest calkowicie niezalezny od operatora, poniewaz uruchamianie i zatrzy¬ mywanie liczenia odbywa sie samaczynnie. Nie¬ bezpieczenstwa bledu sa w ten sposób radykal¬ nie wyeliminowane. — 4 —Istnieje moznosc szybkiego sprawdzenia do¬ brego dzialania urzadzenia przez umieszczenie na miejscu naczynia 8 lampy kwarcowej o okres¬ lonej grubosci, dajacej obrót spolaryzowanej wiazki, równy obrotowi wprowadzonemu przez roztwór cukrowy o znanym miareczkowaniu i sprawdzenie, ze podane wskazanie przez ten licznik odpowiada scisle temu miareczkowaniu.Korzystajac z wyniku pomiaru pokazywanego przez licznik mozna zrealizowac odbijanie tego wyniku na tasmie lub malym kartoniku papie¬ rowym. PL