PL64663B3 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 25.IV.1972 64663 KI. 42 h, 36 MKP G 02 c, 27/14 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Zbigniew Latkowski, Józef Adamski Wlasciciel patentu: Warszawskie Zaklady Urzadzen Informatyki „Mera- mat", Warszawa (Polska) Sposób refraktometrycznych pomiarów oparty na zasadzie kata granicznego calkowitego odbicia i urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy ulepszenia sposobu refrakto¬ metrycznych pomiarów opartego na zasadzie kata granicznego calkowitego odbicia i urzadzenia do stosowania tego sposobu, przydatnego szczególnie do ciaglych przemyslowych pomiarów o szerokim zakresie zmian wartosci wspólczynnika zalamania badanej cieczy wedlug patentu Nr 55086.Zgodnie z wynalazkiem opatentowanym za Nr 55086 sposób i urzadzenie do refraktometrycz¬ nych pomiarów oparte na zasadzie kata granicz¬ nego calkowitego odbicia polega na wykorzysta¬ niu szerokosci impulsów elektrycznych, wytworzo¬ nych w ukladzie autokolimacyjnym i czujniku fotoelektrycznym do pomiaru wspólczynnika zala¬ mania badanej cieczy.Szerokosc wspomnianych impulsów w górnej czesci, czyli ich czas trwania tj — t2, jak to poka¬ zano na fig. 5, zalezy od wartosci wspólczynnika zalamania. Szkodliwy wplyw zmiany natezenia zródla swiatla oraz zmiany czulosci czujnika foto- elektrycznego na pomiar wspólczynnika zalamania badanej cieczy eliminuje sie wykorzystujac do po¬ miaru, z czesci impulsu Ii — I4, dla której wyste¬ puje prosta zaleznosc impulsu od wspólczynnika zalamania, jego wartosc w przedziale I2 — I3, po¬ zostawiajac przedzialy I± — I2 i Is — I4 jako zabez¬ pieczenie przed omówionymi zmianami. Wartosc pomiarowa impulsu uzyskuje sie przez formowa¬ nie go we wzmacniaczu formujacym na impuls 10 15 25 30 % prostokatny o stalej amplitudzie, wykorzystujac do formowania czesci impulsu w przedziale I2 — Ig jedna ze znanych metod, na przyklad obustronne¬ go obcinania impulsu w przedziale I2 — ls lub wy¬ zwalania przerzutnika albo dyskryminatora typu Schmidta, dobierajac ich punkty krytyczne w prze* dziale I2 — I8.W praktycznym wykonaniu urzadzen wedlug pa¬ tentu Nr 55086 okazalo sie, ze sposób formowania impulsów elektrycznych nie eliminuje calkowicie "wplywu tych czynników ria dokladnosc pomiarów wspólczynnika zalamania badanej cieczy. Wynika to z tego, ze opisany w patencie glównym Nr 55086 impuls otrzymywany z czesci optycznej nie jest w rzeczywistosci idealnie prostokatny w swojej górnej czesci. W udoskonalonej wersji konstruk¬ cyjnej czesci optycznej (gdzie zastosowano wiru¬ jacy pryzmat), która weszla do produkcji, otrzy¬ mano impulsy przedstawione na fig. 3.Impulsy te posiadaja ksztalt impulsów otrzymy¬ wanych z czesci optycznej urzadzenia opisanego przez patent glówny, róznia sie tym, ze sa ich zwierciadlanym odbiciem (w funkcji czasu). Fig. 3 przedstawia dokladny oscylogram tych impulsów obserwowanych na ekranie oscyloskopu.Wskutek braku prostokatnej formy impulsów w swej górnej czesci wbrew temu co przedstawia fig. 5, wykorzystywany do pomiaru przedzial I2 —18 nie zapewnia duzej dokladnosci pomiaru. Jak wy- 64 66364 663 3 15 20 30 kazaly doswiadczenia, a nastepnie produkcja serii próbnej urzadzen tego typu, wykorzystywany do pomiaru przedzial I2 — I8 impulsu elektrycznego w rzeczywistosci przesuwa sie wzdluz wysokosci impulsu elektrycznego w funkcji zmian wspól- 5 czynnika zalamania, co jest zródlem duzej nieli¬ niowosci i bledów urzadzenia. Przesuwanie sie po¬ lozenia przedzialu I2 — I3 nastepuje takze wsku¬ tek innych zmian jak na przyklad zmiana ampli¬ tudy impulsu, napiecia zasilania, temperatury oto- 10 czenia itp., co powoduje dodatkowe bledy pomiaru.Z tych powodów sposób i urzadzenie wedlug patentu Nr 55086, nie daje zadowalajacej doklad¬ nosci pomiaru wspólczynnika zalamania badanej cieczy.W celu unikniecia bledów pomiaru zostalo wy¬ tyczone zadanie ulepszenia sposobu i urzadzenia do refraktometrycznych pomiarów wspólczynnika zalamania nie zawierajacych wyzej opisanych nie¬ dogodnosci.Zgodnie z wytyczonym zadaniem opracowano sposób i urzadzenie do wykonywania wyzej wy¬ mienionych pomiarów polegajace na tym, ze im¬ pulsy elektryczne o szerokosci zaleznej od mie- 25 rzonego wspólczynnika zalamania podaje sie na wzmacniacz pradu przemiennego, po wzmocnieniu przesuwa sie je do zadanego potencjalu, a nastep¬ nie po zrównaniu ich wartosci chwilowej z odpo¬ wiednim napieciem, formuje sie ich ksztalt jedna ze znanych metod.Urzadzenie, a w szczególnosci jego czesc ukladu elektrycznego, to znaczy uklad automatycznej re¬ gulacji poziomu ciecia, jest równiez przedmiotem wynalazku. Sklada sie ono z ukladu optycznego 35 w niczym nie odbiegajacego swoja konstrukcja od ukladu omówionego w patencie Nr 55086 i ukla¬ du elektrycznego, zbudowanego z ukladu wzmac¬ niacza, ukladu automatycznej regulacji poziomu ciecia, ukladu formowania, ukladu pomiarowego i ukladu zasilania. Uklad elektryczny moze rów¬ niez wspólpracowac ze zmodyfikowanym ukladem optycznym, z którego otrzymuje sie impulsy ele¬ ktryczne, przedstawione na fig. 3.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku, zawierajace wyzej omówiony uklad ele¬ ktryczny, charakteryzuje sie prostota wykonania, uruchomienia i skalowania, niezawodnoscia dzia¬ lania oraz zwiekszona dokladnoscia pomiaru wspól¬ czynnika zalamania nawet w przypadku starze- 50 nia sie elementów elektrycznych, zmiany ampli¬ tudy impulsów lub zmiany warunków zasilania, gdyz uklad w szerokim zakresie zmiany te wy¬ równuje samoczynnie. Urzadzenie to zilustrowane jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia 55 uklad ogólny urzadzenia, fig. 2 — jego czesc ukla¬ du elektrycznego, to znaczy uklad automatycznej regulacji poziomu ciecia skladajacy sie z ukladu przesuniecia, ukladu automatyki i ukladu ciecia w przykladzie wykonania, fig. 3 — impuls ele- 60 ktryczny otrzymany z czujnika fotoelektrycznego, fig. 4 — impuls elektryczny o stalej amplitudzie wytworzony przez uklad formowania, fig. 5 — im¬ puls, na przykladzie którego wyjasniono sposób formowania impulsu wedlug patentu Nr 55086. 65 40 Ksztaltowanie impulsu prostokatnego, którego szerokosc przedzialu t5 — t6 (fig. 3) powinna zale¬ zec tylko od zmierzonej wartosci wspólczynnika zalamania badanej cieczy, osiaga sie przez ustale¬ nie napiecia U2 w stosunku do napiecia Us tak, ze = constans, przy czym stosunek ten jest V8-Vt utrzymywany w sposób automatyczny, niezaleznie od zmian amplitudy impulsu, wahan napiecia za¬ silania i temu podobnych, a nastepnie zrównania wartosci chwilowej impulsu z napieciem U2 przy czym momenty zrównania powoduja wytworzenie impulsu prostokatnego o ksztalcie niezaleznym juz od dalszego przebiegu impulsu otrzymanego z czuj¬ nika fotoelektrycznego.Ksztaltowanie impulsu i jego pomiar umozliwia uklad elektryczny urzadzenia skladajacy sie ze wzmacniacza 2, ukladu automatycznej regulacji — poziomu ciecia A zbudowanego z ukladu przesu¬ niecia 3, ukladu automatyki 5 i ukladu ciecia 4, oraz z ksztaltownika 6, z ukladu pomiarowego 7 i ukladu zasilania 8.Impuls elektryczny otrzymany z czujnika foto¬ elektrycznego 1 i wzmocniony przez wzmacniacz 2, lub ogólnie przez uklad wzmocnienia, podawany jest na uklad przesuniecia 3 zbudowany z kon¬ densatora Cj i diody D1# Laduje on kondensator Ct do wysokosci swej amplitudy, a dioda DA polaczona katoda do pra¬ wej okladziny kondensatora C± i do baz tranzysto¬ rów T± i T2, a anoda — do zacisku 10, przesuwa impuls w ten sposób, ze na przyklad V1 = 0 nie¬ zaleznie od szerokosci mierzonego impulsu. Przy braku impulsu na wejsciu 9 bazy tranzystorów Tj i T2 maja potencjal równy zero i nie przewodza pradu. Nie przewodzi pradu równiez tranzystor Ts, którego baza ma niewielki potencjal dodatni, okreslony dzielnikiem napiecia utworzonym z du¬ zej opornosci kolektor — emiter nieprzewodza- cego tranzystora T2 i szeregowo polaczonych opor¬ ników Rs i R4.Tranzystor Tt, którego kolektor jest polaczony przez opornik Rt z dodatnim biegunem zródla za¬ silania Ec, a emiter — przez opornik R2 z zacis¬ kiem 10 pracuje w ukladzie ciecia 4. Tranzystory T2 i Ts, których kolektory sa polaczone bezpo¬ srednio z dodatnim biegunem zródla zasilania Ec, a emiter pierwszego z nich przez szeregowo po¬ laczone oporniki R3 i R4 i równolegle do nich po¬ laczonym kondensatorem C2 polaczony jest z za¬ ciskiem 10, zas emiter drugiego polaczony jest z emiterem tranzystora Tl9 a jego baza — ze wspólnym punktem laczenia oporników R8 i R4, pracuja w ukladzie automatyki 5. Z chwila po¬ jawienia sie na wejsciu 9 impulsu, na diodzie Dt odklada sie napiecie dodatnie powodujac prze¬ wodzenie tranzystorów Tlt T2, Ts.Warunkiem przewodzenia tranzystora Tt jest u U2. Napiecie U2 jest wytwarzane w ukladzie automatyki 5. W momencie przewodzenia tranzys¬ tor T2 laduje kondensator C2 do napiecia U4, które jest w przyblizeniu równe amplitudzie impulsu Ut na diodzie T}t przy Vt = 0. Napiecie U4 dzielone jest potencjometrycznie dzielnikiem oporowym Rf64 663 H4 w ten sposób, ze spadek napiecia na oporniku JL4 wzmocniony przez tranzystor T8 powoduje prze¬ plyw pradu emitera przez opornik R2, dajac na nim spadek napiecia U2. Wartosc napiecia U2 jest ^wprost proporcjonalna do wartosci napiecia u ste- 5 Tujacego bazy tranzystorów Tt i T2. Proporcjonal¬ na jest równiez do wartosci napiecia u wartosc U2-U1 napiecia U4, stad tez stosunek = constans U,-Ui co oznacza, ze pomiar szerokosci impulsu odbywa 1U sie na stalym poziomie wzglednym. Poziom po¬ miaru moze byc dowolnie wyznaczany przez od¬ powiedni dobór wartosci oporników R3 i R4 lub wartosci opornika R2.Na wyjsciu ukladu, przedstawionego na fig. 2, otrzymuje sie wzmocniona górna czesc impulsu znajdujacego sie powyzej napiecia U2 (fig. 3). Mo¬ menty zrównania sie chwilowej wartosci napiecia 11 impulsu z napieciem U2 w chwili t5 — t9 sa syg¬ nalem dla wyzwalania przerzutnika znajdujacego .sie w ksztaltowniku 6. Ksztaltownik 6 wytwarza impuls o szerokosci t5 — t6 i stalej amplitudzie (fig. 4), który jest wykorzystywany w ukladzie po¬ miarowym 7 do bezposredniego odczytu, rejestra¬ cji lub wytwarzania sygnalu automatycznego ste¬ rowania.Omówiony wyzej uklad regulacji poziomu ciecia nie wyczerpuje wszystkich mozliwych rozwiazan.Urzadzenie, zawierajace uklad bedacy przedmio¬ tem wynalazku sluzy do ciaglych bezposrednich pomiarów w szerokim zakresie wartosci wspól¬ czynnika zalamania badanej cieczy. Pomiary wy¬ konane tym urzadzeniem nie sa obarczone bleda¬ mi wynikajacymi ze zmian natezenia swiatla, czy ^ tez zmian czulosci czujnika fotoelektrycznego.Urzadzenie jest przewidziane do pracy ciaglej.Dzieki zastosowaniu automatycznej regulacji po¬ ziomu ciecia impulsów uklad elektryczny urzadze¬ nia jest szczególnie latwy do uruchomienia i regu¬ lacji oraz zapewnia wysokie parametry techniczne przyrzadu. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 15 20 25 40 45 1. Sposób refraktometrycznych pomiarów oparty na zasadzie kata granicznego calkowitego odbicia, w którym wiazka promieni swietlnych po odbiciu od powierzchni dzielacej pryzmat pomiarowy i ciecz badana, przechodzi przez obiektyw i okular 50 ukladu lunetowego, tworzac w prostokatnej dia- fragmie pola widzenia ostry obraz linii podzialu pola ciemnego oraz jasnego, które jest analizo¬ wane pod wzgledem natezenia, którego rozklad jest odtwarzany w postaci impulsu elektrycznego, nastepnie uformowanego w impuls prostokatny o stalej amplitudzie, szerokosc którego jest zalezna od wielkosci pola jasnego w diafragmie a tym samym od wspólczynnika zalamania cieczy mie¬ rzonej wedlug patentu nr 55086 znamienny tym, ze impulsy o szerokosci zaleznej od mierzonego wspólczynnika zalamania badanej cieczy wzmacnia sie, przesuwa do zadanego potencjalu (Uj), a na¬ stepnie po zrównaniu ich wartosci chwilowej na¬ piecia (u) w czasie (t5, t6) z odpowiednim napie¬ ciem (U2) zaleznym scisle od napiecia (Uj) przy napieciu (Uj) równym constans, formuje sie ich ksztalt jedna ze znanych metod, przy czym sto- U2-U1 sunek napiecI = constans ] /U2—Ui \ DiecI = constans I. \U8 —V± I

2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 posiadajace zespól analizujacy zlozony z ukladu autokolimacyjnego skladajacego sie z oku- lara lunety i wirujacego zespolu luster oraz ze szczeliny wedlug patentu Nr 55086 znamienne tym, ze zawiera znany wzmacniacz pradu przemienne¬ go (2), uklad automatycznej regulacji poziomu cie¬ cia (A) oraz znane uklady ksztaltownika (6), po¬ miaru (7) i zasilania (8) polaczone ze soba, przy czym uklad automatycznej regulacji poziomu cie¬ cia (A) sklada sie z ukladu przesuniecia (3), ukla¬ du automatyki (5) i ukladu ciecia (4).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 znamienne tym, ze zawiera uklad przesuniecia (3), skladajacy sie z kondensatora (Ct) i diody 0t) polaczony wspól¬ nym punktem laczenia kondensatora (CJ i diody (Dj) do baz tranzystorów (Tj i T2).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 znamienne tym, ze zawiera uklad automatyki (5) skladajacy sie z tranzystorów (T2 i Ts), których kolektory sa po¬ laczone z odpowiednim biegunem zródla zasila¬ nia (Ec), a emiter pierwszego z nich przez szere¬ gowo polaczone oporniki (Rs i R4) i równolegle do nich polaczonym kondensatorem (C2) polaczony jest zaciskiem (10), zas emiter tranzystora dru¬ giego polaczony jest z emiterem tranzystora (Tj), a jego baza — ze wspólnym punktem laczenia oporników (R3 i R4).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 znamienne tym, ze zawiera uklad ciecia (4), skladajacy sie z opor¬ ników (Ri i R2) i tranzystora (Tj), polaczony baza tranzystora (T±) do bazy tranzystora (T2) a emite¬ rem tranzystora CTt) — do emitera tranzystora (T,).KJ. 42 h, 36 64 663 MKP G 02 c, 27/14 figt Ci A (u |li« (u c± k U"< fig? Ur, 'COnst . : ^^" » tl t, fig. 5 ZF „Ruch" W-wa, zam. 1609-71, nakl. 185 egz. + 20 Cena zl 10,— PL PL