RU2007694C1 - Polarimeter - Google Patents
Polarimeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007694C1 RU2007694C1 SU4888985A RU2007694C1 RU 2007694 C1 RU2007694 C1 RU 2007694C1 SU 4888985 A SU4888985 A SU 4888985A RU 2007694 C1 RU2007694 C1 RU 2007694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- plane
- input
- unit
- polaroid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к фотоэлектрическим поляриметрам и может быть использовано для измерения концентраций оптически активных веществ в медицине, химии, биологии, пищевой промышленности. The invention relates to photoelectric polarimeters and can be used to measure the concentration of optically active substances in medicine, chemistry, biology, food industry.
Для растворов, содержащих оптически активные вещества, имеет место следующая зависимость между углом вращения х плоскости поляризации раствора и концентрацией С оптически активного вещества
x = x1l ˙C, где l - толщина слоя раствора; x1 - удельная вращательная способность вещества, зависящая от длины волны света, в котором проводится измерение. На основании этого закона для измерения концентрации раствора достаточно вычислить угол поворота плоскости поляризации.For solutions containing optically active substances, the following relationship occurs between the rotation angle x of the plane of polarization of the solution and the concentration C of the optically active substance
x = x 1 l ˙C, where l is the thickness of the solution layer; x 1 - specific rotational ability of a substance, depending on the wavelength of light in which the measurement is carried out. Based on this law, to measure the concentration of a solution, it is sufficient to calculate the angle of rotation of the plane of polarization.
Известен поляриметр для контроля, регистрации и регулирования технологических процессов, содержащий источник плоскополяризованного света, проточную поляриметрическую трубку, призму, два поляроида-анализатора, два фотосопротивления, включенных в мостовую схему. Прибор работает так. Свет от источника, пройдя через поляриметрическую трубку, попадает на призму и разделяется на два пучка, каждый из них направляется на соответствующий поляроид-анализатор с фотосопротивлением. Ток в диагонали моста является функцией световых потоков F1, F2, воспринимаемых фотосопротивлениями. В свою очередь эти потоки определяют величину оптической активности. Каждому значению отношения световых потоков соответствует определенное значение сопротивления, при котором мост балансируется. Сопротивление можно снабдить шкалой, градуированной непосредственно в единицах оптической активности. Отношение световых потоков однозначно определяет величину Q
Q = (F1-F2)/(F1 + F2) = 1-2/(1 + F2/F1), где F1 = A1cos2 (x-x0), F2 = A2cos2 (x + x0), A1, A2 - интенсивности сигналов, x - угол, на который поворачивается плоскость поляризации после прохождения пучка света через оптически активную среду. x0 - угол выставки поляроидов-анализаторов относительно поляроида источника плоскополяризованного излучения.A known polarimeter for monitoring, recording and regulating technological processes, containing a source of plane-polarized light, a flowing polarimetric tube, a prism, two polaroid analyzers, two photoresistors included in the bridge circuit. The device works like this. The light from the source, passing through a polarimetric tube, enters the prism and is divided into two beams, each of them is sent to the corresponding polaroid analyzer with photo-resistance. The current in the diagonal of the bridge is a function of the light fluxes F 1 , F 2 perceived by the photoresistors. In turn, these flows determine the amount of optical activity. Each value of the luminous flux ratio corresponds to a certain resistance value at which the bridge is balanced. Resistance can be provided with a scale graded directly in units of optical activity. The ratio of light flux uniquely determines the value of Q
Q = (F 1 -F 2 ) / (F 1 + F 2 ) = 1-2 / (1 + F 2 / F 1 ), where F 1 = A 1 cos 2 (xx 0 ), F 2 = A 2 cos 2 (x + x 0 ), A 1 , A 2 are the signal intensities, x is the angle by which the plane of polarization rotates after the light beam passes through an optically active medium. x 0 is the angle of the exhibition of polaroids analyzers relative to the polaroid of the source of plane-polarized radiation.
Недостатком поляриметра является низкая точность измерений из-за неидентичности каналов, неточной выставки поляроидов-анализаторов и нелинейности шкалы. The disadvantage of the polarimeter is the low accuracy of the measurements due to the non-identity of the channels, inaccurate exhibition of polaroid analyzers and non-linearity of the scale.
Целью изобретения является повышение точности измерения угла поворота плоскости поляризации. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the angle of rotation of the plane of polarization.
Цель достигается тем, что в поляриметр, содержащем источник модулированного плоскополяризованного излучения, два поляроида-анализатора, два фотоприемника, два усилителя, два синхронных детектора, генератор опорного напряжения, блок вычитания, блок сложения, блок деления, введены дополнительно третий поляроид-анализатор, третий фотоприемник, третий усилитель, третий синхронный детектор, второй блок сложения, два блока умножения на выбираемые константы, при этом пучок света от источника модулированного плоскополяризованного излучения, пройдя через оптически активную среду, попадает соответственно на первый, второй и третий поляроиды-анализаторы оптически соединенными с соответствующими фотоприемниками к каждому из которых последовательно подсоединены соответствующие усилитель и синхронный детектор, первые выходы первого и второго синхронных детекторов подключены к соответствующим входам блока вычитания, а вторые выходы тех же детекторов подсоединены к соответствующим входам первого блока сложения, выход которого через первый блок умножения на выбираемую константу подсоединен к первому входу второго блока сложения, к второму входу которого подсоединен выход второго блока умножения на выбираемую константу, вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, вторые входы синхронных детекторов подключены к первому выходу генератора опорного напряжения, который вторым выходом соединен с источником модулированного плоскополяризованного излучения, а выход блока вычитания и выход второго блока сложения подсоединены к соответствующим входам блока деления, причем плоскость поляризации третьего поляроида-анализатора совмещена с плоскостью поляризации поляроида источника модулированного плоскополяризованного излучения, а плоскости поляризации первого и второго поляроидов-анализаторов смещены по отношению к плоскости поляризации поляроида источника модулированного плоскополяризованного излучения в противоположные стороны на одинаковый угол. The goal is achieved in that a polarimeter containing a modulated plane-polarized radiation source, two polaroid analyzers, two photodetectors, two amplifiers, two synchronous detectors, a reference voltage generator, a subtraction unit, an addition unit, a division unit, an additional third polaroid analyzer, a third a photodetector, a third amplifier, a third synchronous detector, a second addition unit, two units of multiplication by selectable constants, while the light beam from the source of modulated plane-polarized radiation, After passing through an optically active medium, it gets, respectively, to the first, second and third polaroid analyzers optically connected to the corresponding photodetectors, each of which has a corresponding amplifier and a synchronous detector connected in series, the first outputs of the first and second synchronous detectors are connected to the corresponding inputs of the subtraction unit, and the second the outputs of the same detectors are connected to the corresponding inputs of the first addition unit, the output of which through the first unit of multiplication by a selectable const nt is connected to the first input of the second addition unit, to the second input of which is connected the output of the second multiplication unit by a selectable constant, the input of which is connected to the output of the third synchronous detector, the second inputs of synchronous detectors are connected to the first output of the reference voltage generator, which is connected to the modulated source by the second output plane-polarized radiation, and the output of the subtraction unit and the output of the second addition unit are connected to the corresponding inputs of the division unit, and the plane of polarization The analyzer’s third polaroid is aligned with the polarization plane of the modulated plane-polarized radiation source’s polaroid, and the polarization planes of the first and second analyzer polaroids are shifted in opposite directions with respect to the polarization plane of the modulated plane-polarized radiation source.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого поляриметра. The drawing shows a schematic diagram of the proposed polarimeter.
Поляриметр состоит из источника модулированного плоско поляризованного излучения 1, поляроидов-анализаторов 3, 4, 5, перед которыми расположена кювета с оптически активным анализируемым веществом 2, фотоприемников 6, 7, 8, усилителей 9, 10, 11, генератора опорного напряжения 12, синхронных детекторов 13, 14, 15, блока вычитания 16, двух блоков сложения 17, 20, двух блоков умножения на выбираемую константу 18, 19, блока деления 21. The polarimeter consists of a source of modulated plane-polarized
Поток излучения от источника модулированного плоскополяризованного излучения 1 проходит через кювету с оптически активной средой 2 и на входе поляроидов-анализаторов 3, 4, 5 описывается функцией
F(t, x) = F0cos2x cos ( ω t + V), где F0 - максимальной значение светового потока,
x - угол, на который поворачивается плоскость поляризации после прохождения пучка света через оптически активную среду
ω- частота модулированного излучения,
V - фазовый сдвиг модулированного излучения.The radiation flux from the source of modulated plane-polarized
F (t, x) = F 0 cos 2 x cos (ω t + V), where F 0 is the maximum value of the light flux,
x is the angle by which the plane of polarization rotates after the passage of the light beam through the optically active medium
ω is the frequency of the modulated radiation,
V is the phase shift of the modulated radiation.
Далее световой поток попадает на поляроиды-анализаторы 3, 4, 5, фотоприемники 6, 7, 8, усилители 9, 10, 11 и синхронные детекторы 13, 14, 15. Напряжения на выходе синхронных детекторов 13, 14, 15 описываются соответственно функциями:
U1(t, x, x0) = Acos2(x-x0),
U2(t, x, x0) = Acos2(x + x0),
U3(t, x, x0) = Acos2(x), где x0 - угол выставки плоскости поляризации поляроидов-анализаторов 4, 5 относительно плоскости поляризации поляроида источника модулированного плоскополяризованного излучения 1,
A = F'0s k r, где s - площадь чувствительной площадки фотоприемника;
k - коэффициент пропускания поляроидов-анализаторов 3, 4, 5,
r - чувствительность фотоприемника по току.Next, the luminous flux enters the
U 1 (t, x, x 0 ) = Acos 2 (xx 0 ),
U 2 (t, x, x 0 ) = Acos 2 (x + x 0 ),
U 3 (t, x, x 0 ) = Acos 2 (x), where x 0 is the angle of exposure of the plane of polarization of the
A = F ' 0 skr, where s is the area of the sensitive area of the photodetector;
k is the transmittance of the
r is the current sensitivity of the photodetector.
После демодуляции на синхронных детекторах 13, 14, 15 соответствующие сигналы с выходов детекторов 13, 14 поступают на блок вычитания 16 и блок сложения 17. Сигнал с выхода блока сложения 17 и сигнал с выхода синхронного детектора 15 проходят через соответствующие блоки умножения на выбираемую константу 18, 19 и складываются во втором блоке сложения 20. В блоке деления 21 сигнал с выхода блока вычитания 16 делится на сигнал с выхода второго блока сложения 20. После несложных вычислений на выходе блока деления 21 получается
Uвых = [cos2(x-x0)-cos2(x +
+x0)] /{ d[cos2(x-x0) + cos2(x +
+ x0)] + ecos2x} , где d и е константы, выбираемые ниже (x0 в радианах). x0 d е 0.60 0.80 0.79 0.65 0.72 1.03 0.70 0.65 1.23 0.75 0.59 1.38 0.90 0.53 1.50 0.85 0.48 1.58 0.90 0.43 1.62 0.95 0.39 1.64 1.00 0.35 1.63 1.05 0.31 1.58 1.10 0.28 1.52 1.15 0.25 1.42 1.20 0.21 1.30 1.25 0.18 1.17 1.30 0.15 1.02 1.35 0.12 0.85 1.40 0.09 0.67 1.45 0.07 0.48 1.50 0.04 0.28
При выборе значений d и e выходная функция на интервале значений x от -0.8 до +0,8 радиан практически есть Uвых(x, x0) = х.After demodulation at the
U o out = [cos 2 (xx 0 ) -cos 2 (x +
+ x 0 )] / {d [cos 2 (xx 0 ) + cos 2 (x +
+ x 0 )] + ecos 2 x}, where d and e are constants chosen below (x 0 in radians). x 0 d e 0.60 0.80 0.79 0.65 0.72 1.03 0.70 0.65 1.23 0.75 0.59 1.38 0.90 0.53 1.50 0.85 0.48 1.58 0.90 0.43 1.62 0.95 0.39 1.64 1.00 0.35 1.63 1.05 0.31 1.58 1.10 0.28 1.52 1.15 0.25 1.42 1.20 0.21 1.30 1.25 0.18 1.17 1.30 0.15 1.02 1.35 0.12 0.85 1.40 0.09 0.67 1.45 0.07 0.48 1.50 0.04 0.28
When choosing the values of d and e, the output function in the range of values of x from -0.8 to +0.8 radians is practically U out (x, x 0 ) = x.
Введение третьего канала позволяет улучшить точность поляриметра. При неидентичных каналах значение выходной функции можно записать в виде
Uвых(x, x0) = [K1cos2(x-x0)-K2cos2(x + +x0)] /{ d [K1cos2(x-x0) + K1cos2(x + x0)] + +K3ecos2(x)] } .The introduction of the third channel improves the accuracy of the polarimeter. With non-identical channels, the value of the output function can be written as
U o (x, x 0 ) = [K 1 cos 2 (xx 0 ) -K 2 cos 2 (x + + x 0 )] / {d [K 1 cos 2 (xx 0 ) + K 1 cos 2 (x + x 0 )] + + K 3 ecos 2 (x)]}.
Примем K2 = gK1, K3 = hK1, где g и h - константы, связанные с неидентичностью каналов. После подстановки при x = 0 получим
Uвых = (0, x0) = (1-g)/[d(1 + g) +
+eh/cos2(x0)] .We take K 2 = gK 1 , K 3 = hK 1 , where g and h are the constants associated with the non-identity of the channels. After substituting for x = 0, we obtain
U out = (0, x 0 ) = (1-g) / [d (1 + g) +
+ eh / cos 2 (x 0 )].
При x0 = 0.6 Uвых (0,0.6) < 0.36 (1-g),
x0 = 0.7 Uвых (0,0.7) < 0.29(1-g),
x0 = 0.8 Uвых (0,0.8) < 0.24(1-g),
x0 = 0.9 Uвых (0,0.9) < 0.19(1-g),
x0 = 1.0 Uвых (0,1.0) < 0.16(1-g),
x0 = 1.1 Uвых (0,1.1) < 0.12(1-g),
x0 = 1.2 Uвых (0,1.2) < 0.09(1-g),
x0 = 1.3 Uвых (0,1.3) < 0.07(1-g),
x0 = 1.4 Uвых (0,1.4) < 0.04(1-g),
x0 = 1.5 Uвых (0,0.6) < 0.02(1-g).When x 0 = 0.6 U O (0,0.6) <0.36 (1-g),
x 0 = 0.7 U O (0,0.7) <0.29 (1-g),
x 0 = 0.8 U O (0,0.8) <0.24 (1-g),
x 0 = 0.9 U out (0,0.9) <0.19 (1-g),
x 0 = 1.0 U O (0,1.0) <0.16 (1-g),
x 0 = 1.1 U O (0,1.1) <0.12 (1-g),
x 0 = 1.2 U O (0,1.2) <0.09 (1-g),
x 0 = 1.3 U out (0.1.3) <0.07 (1-g),
x 0 = 1.4 U out (0.1.4) <0.04 (1-g),
x 0 = 1.5 U O (0,0.6) <0.02 (1-g).
Двухканальная система, взятая за прототип, при x = 0, имеет погрешность Uвых = = 0.5(1-g), что на порядок больше погрешности трехканальной системы при x0 = 1.4.The two-channel system, taken as a prototype, at x = 0, has an error U o = = 0.5 (1-g), which is an order of magnitude greater than the error of the three-channel system at x 0 = 1.4.
При нечетной выставке поляроидов-анализаторов погрешность при x = 0 для двухканальной системы равна [cos2(x0)-cos2(x0 + q)] /[cos2(x0) + cos2(x0 + q)] , а для трехканальной -
[cos2(x0)-cos2(x0 + q)] /{ d[cos2(x0) +
+ cos2(x0 + q)] + ecos2(p)} , где q - величина, характеризующая неточность установки поляроидов-анализаторов 4, 5,
p - величина, характеризующая неточность установки поляроида-анализатора 6.For an odd exposition of polaroid analyzers, the error at x = 0 for a two-channel system is [cos 2 (x 0 ) -cos 2 (x 0 + q)] / [cos 2 (x 0 ) + cos 2 (x 0 + q)] , and for three-channel -
[cos 2 (x 0 ) -cos 2 (x 0 + q)] / {d [cos 2 (x 0 ) +
+ cos 2 (x 0 + q)] + ecos 2 (p)}, where q is the value characterizing the inaccuracy of the installation of
p is a value characterizing the inaccuracy of the installation of the
Отношение погрешностей двухканальной и трехканальной систем определяется функцией
b(x0) = d + ecos2(p)/[cos2(x0) + cos2(x0 + q)] .The ratio of the errors of the two-channel and three-channel systems is determined by the function
b (x 0 ) = d + ecos 2 (p) / [cos 2 (x 0 ) + cos 2 (x 0 + q)].
Запишем значения этой функции при q = 0.05x0, p = 0.05 радиан: x0 b(x0) 0.6 1.39 0.7 1.73 0.8 2.14 0.9 2.65 1.0 3.36 1.1 4.39 1.2 5.98 1.3 9.13 1.4 35.88 1.5 55.66
Погрешности из-за неточностей установки поляроидов-анализаторов у трехканальной системы намного меньше, чем у двухканальной системы.We write the values of this function at q = 0.05x 0 , p = 0.05 radians: x 0 b (x 0 ) 0.6 1.39 0.7 1.73 0.8 2.14 0.9 2.65 1.0 3.36 1.1 4.39 1.2 5.98 1.3 9.13 1.4 35.88 1.5 55.66
Errors due to inaccuracies in the installation of polaroids analyzers in a three-channel system are much smaller than in a two-channel system.
Таким образом введение третьего канала позволяет получить линейную шкалу, уменьшить ошибки связанные с неидентичностью каналов и неточностью установки поляроидов-анализаторов. Thus, the introduction of the third channel allows you to get a linear scale, to reduce errors associated with the non-identity of the channels and the inaccuracy of the installation of polaroids analyzers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4888985 RU2007694C1 (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Polarimeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4888985 RU2007694C1 (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Polarimeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007694C1 true RU2007694C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21548907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4888985 RU2007694C1 (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Polarimeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2007694C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088504A1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Mukhamediarov Robert Davletovi | Method for measuring a concentration of optically active substances in solutions |
-
1990
- 1990-12-07 RU SU4888985 patent/RU2007694C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088504A1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Mukhamediarov Robert Davletovi | Method for measuring a concentration of optically active substances in solutions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0468487B1 (en) | Method of detecting angle of optical rotation in solution having time-dependent concentration, detection apparatus therefor, and detector cell therefor | |
| US3770354A (en) | Photoelectric photometer | |
| US6128080A (en) | Extended range interferometric refractometer | |
| US2861493A (en) | Apparatus for measuring the light rotatory power of an optically active substance | |
| RU2007694C1 (en) | Polarimeter | |
| US3481671A (en) | Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements | |
| US3016789A (en) | Polarimetric apparatus | |
| US3441349A (en) | Optical apparatus for measuring the light transmission of a sample body | |
| RU2325630C1 (en) | Method and device for measuring concentration of optically active substances in cloudy solutions | |
| JP3341928B2 (en) | Dichroic dispersion meter | |
| RU2180733C2 (en) | Procedure measuring concentration of optically active substances in solutions | |
| US2874606A (en) | Devices for measurement of turbidity | |
| FI89412C (en) | Method and polarimeter for measuring widening of the polarization plane in sugar or other solution | |
| SU789686A1 (en) | Density meter | |
| US3706497A (en) | Method and apparatus for determining colorimetric concentrations | |
| JPH04313007A (en) | Film inspecting device | |
| SU1093910A1 (en) | Photometer | |
| SU892229A1 (en) | Detector for liquid chromatography | |
| RU2234693C2 (en) | Method for measuring concentration of optically active substances in solutions (variants) | |
| JPS5939684B2 (en) | Optical density measurement method | |
| RU1407233C (en) | Method of correlation analysis of gases and device for its implementation | |
| SU922598A1 (en) | Device for measuring absorption factor | |
| RU1461169C (en) | Method of correlative gas analysis and a device to implement it | |
| GB1210273A (en) | Optical dichroism measuring apparatus & method | |
| SU1569618A1 (en) | Polarization-optical pressure transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20091208 |